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常见的超强酸有
布朗斯特-劳莱超酸:HF HSO3Cl HSO3F HSO3CF3 HClO4
路易斯超酸:SbF5 AsF5 TaF5 NbF5
固体超酸:ZrO2-H2SO4 SbF5-SiO2-Al2O3
混合超酸:SbF5-HSO3F
超酸的主要类型
a.布朗斯特超酸,如HF、HClO4、HSO3Cl、HSO3F和HSO3CF3等,室温下为液体,本身为酸性溶剂。
b.路易斯超酸:SbF5、AsF5、TaF5和NbF5等,其中SbF5是如今已知最强的路易斯酸,可用于制备正碳离子和魔酸等共轭超酸。
c. 共轭布朗斯特——路易斯超酸:包括一些由布朗斯特和路易斯酸组成的体系。如:H2SO4·SO3(H2S2O7);H2SO4·B(OH)3;HSO3F·SbF5;HSO3F等。
d. 固体超酸:硫酸处理的氧化物TiO2·H2SO4;ZrO2·H2SO4;路易斯酸处理的TiO2·SiO2等。
(Fluoroantimonic acid]),是氟化氢(HF)与五氟化锑(SbF5)的混合物,可全称为六氟合锑酸,如今已知最强的超强酸。其中,氟化氢提供质子(H )和共轭碱氟离子(F"_blank" href="/item/亲核试剂/3049129" data-lemmaid="3049129">亲核试剂和非常弱的碱。于是质子就成为了“自由质子”,从而导致整合体系具有酸性。氟锑酸的酸性通常是纯硫酸的2×10^19倍(哈米特酸度函数 = 31.3)。
魔酸(Magic acid)是最早发现的超强酸,称它有魔法是因为它能够分解蜡烛中的蜡。魔酸是一种路易斯酸五氟化锑(SbF5)和一种质子酸氟磺酸(FSO3H)的混合物。魔酸是无色透明的粘稠液体,含杂质时为淡黄色、棕色甚至是黑绿色。有明显的刺激性气味,纯净的氟锑磺酸密度大致为3.61-3.82g/ml,无固定溶沸点(哈米特酸度函数 = 19.2)
碳硼烷酸(Carborane superacid):2004年,河滨加州大学的Christopher Reed研究小组合成出了这种最强的纯酸—碳硼烷酸(化学式:CHB11Cl11),碳硼烷的结构十分稳定且体积较大,一价负电荷被分散在碳硼烷阴离子的表面,因而与氢阳离子的作用很弱,从而具有令人吃惊的释放氢离子的能力。酸性是氟硫酸的一千倍,纯硫酸的一百万倍,但由于碳硼烷的结构稳定,在释出氢离子后难以再发生变化,因此腐蚀性极低,又被称为最温和的强酸。它能溶解不溶于王水的高级烷烃蜡烛。碳硼烷酸的应用十分广泛,可以用来制造“酸化”的有机分子,研究这些在自然界中短暂存在的有机分子有助于科学家了解物质发生变化的深层次机理,而科学家希望用碳硼烷酸酸化惰性气体氙,确定该气体的惰性强度。(哈米特酸度函数 = 18.0)
很多时候酸性会增强。但不一定。硝酸和氢硫酸混合生成立硫单质和二氧化氮,酸性可消失,没有实际意义。
王水是一种非常强的混酸,浓硝酸与浓盐酸按体积比1:3混合得到,利用了氯离子与金属离子的配位作用降低电极电位使反应可以发生。如金、铂不溶于浓硝酸却溶于王水。
要找最强的混酸,应该从固体超酸中查找。混合碱很少用到,但也有。混合酸中还有一种特例,如:超强酸,又称超酸。是一种比100%硫酸还强许多倍的酸。特别是液体超强酸,有的比98%硫酸强近10^12倍。
以下的资料是以哈米特酸度函数作为依据,酸度以大负数H0值表示(负数的绝对值越大,酸性越强,纯硫酸的哈米特酸度函数为-11.93):
氟锑酸【1:1】(1990)(H0值= -28)
魔酸【1:1】(1974)H0值= -25)
碳硼烷酸(1969)(H0值= -18.0)
氟磺酸(1944)(-15.6)
三氟甲磺酸(1940)(-14.6)
固体超强酸SbF5—SiO2—Al2O3,SbF5—TiO2—SiO2(Ho = -13.75 ~ -14.52)
高氯酸(-13)
纯硫酸(-11.93)
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又称超酸。是一种比100%硫酸还强的酸。特别是液体超强酸,HF.SbF5超酸比100%硫酸强10^19倍,有严重腐蚀性和严重公害。全氟磺酸树脂(Nafion-H)是如今已知的最强固体超强酸,具有耐热性能好、化学稳定性和机械强度高等特点。一般是将带有磺酸基的全氟乙烯基醚单体与四氟乙烯进行共聚,得到全氟磺酸树脂。由于Nafion-H分子中引入电负性最大的氟原子,产生强大的场效应和诱导效应,从而使其酸性剧增。与液体超强酸相比,用作催化剂时,易于分离,可反复使用。且腐蚀性小,引起公害少,选择性好,容易应用于工业化生产。
a. 非电解质成为电解质,能使很弱的碱质子化(碳正离子)
b. 超酸中,解离出多卤素阳离子(I2) 、(I3) 、(Br2) 、(Cl2) 等
c. 良好的催化剂
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由于代谢产物中含有多种有机酸,故将其称为混合酸发酵。
1 绪论
1.1 混合酸废水污染现状与治理
1.1.1 水资源现状
1.1.2 我国混合酸废水污染现状
1.1.3 混合酸废水处理的意义
1.2 混合酸废水处理技术发展概况
1.2.1 混合酸废水处理技术
1.2.2 溶液分离方法
1.3 β萘磺酸废水处理方法
1.3.1 溶剂萃取法
1.3.2 树脂吸附法
1.3.3 液膜分离及催化氧化法
1.4 CLT酸废水处理方法
1.4.1 溶剂萃取法
1.4.2 电凝聚法处理CLT酸废水
1.4.3 “电凝聚二级生化吸附”工艺处理CLT酸废水
1.5 离子交换树脂法的应用
2 吸附机理及模型研究
2.1 吸附机理
2.2 平衡模型
2.2.1 单组分平衡模型
2.2.2 多组分竞争吸附平衡模型
2.3 吸附动力学模型
2.4 固定床内传质模型
2.4.1 传质模型的建立
2.4.2 模型的求解
2.4.3 模型中参数的确定
3 实验及分析方法
3.1 实验体系的确定
3.2 实验方法
3.2.1 材料及仪器
3.2.2 交换吸附平衡时间的确定
3.2.3 交换吸附平衡实验
3.2.4 静态动力学实验
3.2.5 固定床流出曲线的测定
3.2.6 分析方法
4 萘磺酸,硫酸,亚硫酸混合酸分离
4.1 单组分吸附平衡及热力学性能研究
4.1.1 吸附平衡时间的确定
4.1.2 吸附剂筛选
4.1.3 pH值对吸附的影响
4.1.4 共存阴离子对β萘磺酸吸附的影响
4.1.5 单组分吸附
4.1.6 热力学分析
4.2 多组分吸附平衡及模型模拟
4.2.1 双组分竞争吸附平衡
4.2.2 双组分体系和单组分体系吸附量的比较
4.2.3 双组分竞争吸附模型模拟
4.2.4 多组分竞争吸附平衡
4.2.5 多组分吸附预测中NICM模型和IAST模型的比较
4.3 吸附动力学研究
4.3.1 搅拌速度对NSA吸附速率的影响
4.3.2 颗粒大小对NSA吸附速率的影响
4.3.3 温度,浓度对吸附速率的影响
4.3.4 吸附过程动力学分析
4.4 固定床吸附过程及模拟
4.4.1 单组分和双组分穿透曲线的实验比较
4.4.2 进口流速对穿透曲线的影响
4.4.3 进口浓度对穿透曲线的影响
4.4.4 床层高度对穿透曲线的影响
4.4.5 床层高径比对穿透曲线的影响
4.4.6 多组分穿透曲线及模型模拟
4.4.7 工艺实验及结果
4.5 载铁复合树脂分离萘磺酸研究
4.5.1 复合树脂的制备及表征
4.5.2 复合树脂的吸附性能
4.5.3 吸附热力学与动力学
4.5.4 固定床吸附过程及模拟
4.5.5 解吸性能
5 CLT酸/盐酸混合酸分离
5.1 单组分吸附平衡及热力学性能研究
5.1.1 吸附平衡时间的确定
5.1.2 初始浓度变化对平衡时间的影响
5.1.3 树脂的筛选
5.1.4 pH值影响
5.1.5 共存阴离子对CLT酸交换吸附的影响
5.1.6 吸附平衡等温线
5.1.7 热力学分析
5.2 吸附动力学研究
5.2.1 二级吸附动力学方程
5.2.2 一级吸附动力学方程
5.2.3 动力学控制步骤
5.3 双组分吸附平衡及模型模拟
5.3.1 双组分竞争吸附平衡
5.3.2 双组分体系和单组分体系吸附量的比较
5.3.3 双组分竞争吸附模型模拟
5.3.4 双组分竞争体系中组分可分离度的模拟计算
5.3.5 双组分吸附预测中NICM模型和IAST模型的比较
5.4 固定床吸附过程及模拟
5.4.1 单组分和双组分穿透曲线的实验比较
5.4.2 进口流速对穿透曲线的影响
5.4.3 进口浓度对穿透曲线的影响
5.4.4 床层高度对穿透曲线的影响
5.4.5 床层高径比对穿透曲线的影响
5.4.6 工艺实验及结果
参考文献
物理量名称及符号表
附录
附录1 多组分NICM平衡模型计算框图
附录2 总传质系数Ka实验拟合框图2100433B
交换吸附技术作为一种低能耗的固相萃取分离技术已经成为工业上普遍运用的重要分离手段。《交换吸附技术分离工业有机/无机混合酸》全面系统地对有机,无机混合酸废水污染现状与治理技术作了详细的归纳总结,介绍了交换吸附技术分离有机,无机混合酸的基础理论,研究方法,基本技术及具体应用,有机,无机复合吸附材料的制备,不同吸附材料对污染物的吸附特性和吸附机理,吸附平衡,动力学,穿透曲线模型;系统评价了多种吸附材料的吸附容量,吸附速率,选择性和再生性等指标。
《交换吸附技术分离工业有机/无机混合酸》可供化工,染料,农药,环保,冶炼,电镀等领域的科研人员,工程技术人员参考,也可作为化学工程,环境工程,材料科学等专业研究生的参考书。