活性炭催化雙甘膦氧化過程的動力學研究.pdf

1、亞氨基二乙酸法（IDA法）是目前世界上最先進的草甘膦合成工藝，世界上有75％以上的草甘膦生產企業(yè)都采用這種工藝。IDA法以亞氨基二乙酸為原料，在催化劑作用下，氧化制得雙甘膦（PMIDA）。該方法原料易得，產品質量好，收率高，經濟效益好，適合工業(yè)化生產。
　　雙甘膦氧化是該工藝中的最后一步，也是關鍵的一步。國內外對于活性炭催化氧化雙甘膦的工藝條件優(yōu)化已經有過許多報道。用活性炭催化劑催化氧化雙甘膦合成草甘膦的工藝簡單，選擇性高，三廢少

2、，后處理簡單，產品純度高。目前國內所用的活性炭催化劑來源不同，比表面積和孔徑不同，性能差異也很大。研究不同催化劑對反應的影響具有重大意義。
　　1.主反應方程為：（此處公式省略）
　　根據反應機理建立了主反應本征動力學方程（此處公式省略）
　　和副反應本征動力學方程（此處公式省略）
　　2.在200ml的智能反應釜中，以兩種不同來源的活性炭為催化劑，催化氧化低濃度雙甘膦溶液，研究反應溫度、反應壓力等工藝條件對反應

3、速率的影響。對動力學數據進行非線性回歸分析，求得其動力學參數。對于第一種活性炭催化劑，主反應速率常數的指前因子為2.20×1010mol·L-1·h-1，活化能為5.57×104J·mol-1，雙甘膦吸附平衡常數的指前因子為4.83×104L·mol-1，吸附熱為2.09×104J·mol-1。對于第二種活性炭催化劑，主反應速率常數的指前因子為2.45×1010mol·L-1·h-1，活化能為5.64×104J·mol-1，雙甘膦吸附平

4、衡常數的指前因子為1.19×1010L·mol-1，吸附熱為5.42×104J·mol-1。
　　3.以草甘膦為反應物、活性炭為催化劑，用氧氣氧化草甘膦溶液，探索了雙甘膦氧化過程中發(fā)生的副反應，即草甘膦氧化反應的動力學。通過對副反應動力學的研究，考察了反應溫度、反應壓力等條件對其副反應速率的影響。對動力學數據進行非線性回歸分析，求得其動力學參數。對于第一種活性炭催化劑，副反應速率常數的指前因子為3.01×108mol·L-1·h-

5、1，活化能為5.96×104J·mol-1，草甘膦吸附平衡常數的指前因子為1.49×104L·mol-1，吸附熱為3.69×104J·mol-1。對于第二種活性炭催化劑，副反應速率常數的指前因子為3.89×108mol·L-1·h-1，活化能為6.02×104J·mol-1，草甘膦吸附平衡常數的指前因子為7.61×107L·mol-1，吸附熱為5.98×104J·mol-1。
　　4.通過檢測兩種不同的新鮮和失活催化劑的孔徑、孔容

6、和比表面積，分析催化劑失活的原因。檢測結果表明失活催化劑與新鮮催化劑相比，比表面積下降，孔體積減少，孔直徑減小，結果與其氮氣吸附等溫線的表征結果相吻合。
　　5.通過建立數學模型計算模擬兩種催化劑的動力學模型，驗證模型可靠。并對兩種催化劑的性能進行對比分析。發(fā)現兩種催化劑的吸附速率常數相差較大，而表面反應速率常數相差不大。分析兩種催化劑的比表面積和孔徑，可知催化劑2的比表面積和孔徑比催化劑1大，說明催化劑2的活性位更多，微孔的數量