CO反应（精选10篇）
CO反应 篇1
摘要：目的:探讨呼气末CO2分压 (end-tidal carbon dioxide partial pressure, pet (CO2) 及患者单次呼吸呼出CO2气体的体积 (volumetric carbon dioxide, V (CO2) ) 的改变是否能有效预测心脏前负荷 (在舒张末期心室所承受的容量负荷或压力) 后患者的液体反应性。方法:对患者进行被动抬腿试验 (passive leg raising, PLR) 或者输液500 mL, 通过心排量监护仪观察其每搏指数, 若增加超过10%就定义为患者有液体反应。通过监护仪测量pet (CO2) 和V (CO2) 。对机械通气患者, 潮气量控制在8 mL/kg, 分钟通气量恒定。结果:54%的患者对静脉液体量的增加有反应, pet (CO2) 增加 (5.9±7.6) %, V (CO2) 增加 (11.1±8.6) %;而没有液体反应的患者, pet (CO2) 增加 (1.4±4.4) %, V (CO2) 增加 (0.8±5.6) %。两两比较差异有统计学意义 (P<0.05) 。因此, 对于没有肺部疾病的患者, pet (CO2) 和V (CO2) 可以预测患者的液体反应性。有液体反应的患者, 每搏量变化是 (15.8±3.7) %, 而没有液体反应的患者, 每搏量变化是 (13.6±4.8) % (P=0.15) 。结论:对于没有肺部疾病的患者, pet (CO2) 和V (CO2) 的动态变化可以作为液体反应性的辅助预测指标。
关键词：容积反应,呼气末CO2分压,体积CO2体积,心排量
0 引言
呼吸波形描记图 (capnography) 应用于临床已经有20多年, 它可以直观反映患者肺泡内呼气末CO2分压 (end-tidal carbon dioxide partial pressure, pet (CO2) ) 。由于pet (CO2) 和动脉血二氧化碳压力pa (CO2) 与肺部的血流相关, 故pet (CO2) 可以反映心排量的大小。曾有研究探讨了pet (CO2) 在预测心脏骤停患者恢复自主循环中的作用, 结果表明, 若经过20 min的心肺复苏, 患者pet (CO2) 仍小于10 mm Hg (1 mm Hg=133.322 Pa) , 其死亡率几乎是100%[1,2];若患者pet (CO2) 突然增大, 则意味着该患者自主循环已恢复。Maslow等[3]发现, 若患者心肺复苏成功, pet (CO2) 与心排量、肺主动脉血流有一定相关性, 相关系数分别为0.93和0.88。
近年来, 通过某些型号的监护仪可以同时监测患者的pet (CO2) 和潮气量, 并可以推测出患者通过肺呼出的CO2体积V (CO2) 。如果分钟通气量恒定, 则V (CO2) 的变化与肺毛细血管血流的变化相关。当具有容积反应性的患者恢复正常通气时, 其心排量和肺主动脉血流也会增加。因此, 本文将pet (CO2) 和V (CO2) 作为患者对液体反应的观察指标。
1 方法和步骤
1.1 研究方法
本研究以液体反应性来监测患者液体循环的恢复情况。在患者自主或者被动抬腿 (passive ley raising, PLR) , 或输液500 m L (已输注10~15 min) 时, 通过NICOM监护仪连续监测患者每搏指数 (stroke volume index, SVI) 的变化情况, 以此来反映患者的液体反应性[4]。
NICOM监测技术能实时、无创、准确并且简便、动态地监测患者每搏量的变化。SVI变化超过10%, 则认为患者具有液体反应性[5]。对于机械通气不稳定的患者, 可以用Respironics NM3监护仪监测患者的pet (CO2) 和V (CO2) 变化。通过实时记录患者的输液量、CO2变化、呼吸参数等数据, 可以研究患者静脉液体量变化与pet (CO2) 和V (CO2) 变化之间的关系。记录前3 min SVI由于PLR引起的最大变化和前5 min SVI由于输液引起的最大变化。同时, 记录2种激励措施实施后前5 min pet (CO2) 和V (CO2) 的最大变化。呼吸机选用压力控制模式, 保持平台压小于30 cm H2O (1 cm H2O=98.06 Pa) , 潮气量按照标准体质量计算, 在6~8 m L/kg范围内变化。
1.2 实验步骤
1.2.1 病例选取
回顾性分析2011年7月至2012年2月入住海军总医院ICU患者的病历资料。主要包括:年龄、性别、主要症状、是否存在肺部疾病、是否存在败血症、PLR/输液、PLR或输液后SVI的变化、射血分数、pet (CO2) 及V (CO2) 。通过NICOM监护仪监测每搏输出量的变化 (stroke volume variation, SVV) , 并在PLR或输液之前记录相关数据。
1.2.2 数据统计分析
具有液体反应性及不具有液体反应性的患者用t检验进行对比分析。用pet (CO2) 和V (CO2) 的接收特征曲线 (ROC) 区分每个参数的临界值。根据患者是否有慢性阻塞性肺疾病 (COPD) 及液体反应性激励类型 (PLR或者输液) 进行分类分析。COPD的诊断依据是吸烟史和COPD的临床特征。数据用x±s形式表示, 结果有统计学意义的判断标准为P<0.05。
2 结果
研究期间, 对34名患者进行了44次试验 (10次PLR和34次输液) 。其中有10名患者先进行PLR测试, 随后进行输液。患者平均年龄 (60.6±11.2) 岁;其中男性16人 (47%) , 女性18人 (53%) 。13人 (38%) 患有COPD, 16人 (47%) 患有败血症, 18人 (53%) 输液后出现血管压力升高症状。3人次PLR和21人次输液后, SVI增加超过10% (24人次患者有正向液体反应, 20人次患者没有反应) 。有液体反应的患者SVI增加 (22.4±9.8) %, 而没有液体反应的患者SVI增加 (1.4±4.4) %。有液体反应的患者pet (CO2) 增加 (5.9±7.6) %, 没有液体反应的患者pet (CO2) 增加 (1.4±4.4) % (P=0.02) 。有液体反应的患者V (CO2) 增加 (11.1±8.6) %, 而没有液体反应的患者V (CO2) 增加 (0.8±5.6) % (P=0.001) 。以上数据通过液体介入手段和有无肺部疾病 (COPD) 进行分层。pet (CO2) 的ROC面积是0.67 (95%置信区间) , V (CO2) 的ROC面积为0.79 (95%置信区间) 。对ROC数据以患者是否患有COPD进行分类 (见表1) 。有液体反应的患者SVV为 (15.8±3.7) %, 而没有液体反应的患者SVV为 (13.6±4.8) % (P=0.15) 。
3 讨论
本研究中, pet (CO2) 和V (CO2) 的动态变化可以作为没有肺部疾病的患者肺部容量反应性的辅助评价指标。但是, pet (CO2) 的变化值很小 (1~2 mm Hg) , 因此使评价方法敏感度降低。V (CO2) 的变化要大一些, 因此, 其作为容量反应性的评价指标意义要更大一些。pet (CO2) 和V (CO2) 并不能预测有肺部疾病患者的容量反应性, 因为对于没有通气能力或者通气能力差的患者, 其肺血流灌注的增加并不能引起排出CO2量的增加。经观察, pet (CO2) 仅在患者没有严重的肺部疾病的情况才可作为pa (CO2) 的预测指标。剔除有潜在肺部疾病的患者后, Maslow等研究发现pet (CO2) 和心排量相关性很高 (r=0.930) 。PLR试验可模拟患者自身的液体激励, 与另一种液体激励方式不同, PLR方法没有给患者注射液体, 效果可逆, 实验持续时间也短。PLR试验可以很好地预测液体反应性[6]。本研究中, PLR试验后, 有液反应的患者pet (CO2) 和V (CO2) 的变化要比没有液体反应的患者大得多, 但pet (CO2) 和V (CO2) 之间差异并没有统计学意义。另外, 不管是PLR试验还是输入液体激励, 所有受试者pet (CO2) 和V (CO2) 的变化率相近。
pet (CO2) 的变化可以反映患者心排量的变化。Isserles和Breen[7]测量了5只经过麻醉的狗的pet (CO2) 变化时发现, pet (CO2) 下降的百分比与心排量的下降比相关性很大 (r=0.94, P<0.001) 。Shibutani[8]发现对于血流动力学不稳的患者, 心排量下降与下列指标相关性大:pet (CO2) (r=0.9) , V (CO2) (r=0.9) 。心排量降低导致pet (CO2) 下降可能有以下2个原因: (1) 静脉回流的减少导致心排量的降低和肺泡间隔CO2的减少, 从而使肺泡CO2体积百分数降低。 (2) 肺泡死腔的增加使肺血管压降低, 从而导致pet (CO2) 降低到肺泡CO2压力之下。
对机械通气的患者进行容量CO2监测确保了气管插管放置的正确性, 使潮气量、死腔量、肺泡死腔所占百分比等测量更准确[9]。临床实践指南推荐使用容量CO2监测来优化机械通气。
4 结论
本研究应用了一种新的容量CO2监测指标来反映患者的容量反应性。对于有液体反应的患者, V (CO2) 的增加要大于pet (CO2) 的增加, ΔV (CO2) 诊断精度更高。因此ΔV (CO2) 将是判断液体反应性的首选参数。值得注意的是, V (CO2) 和pet (CO2) 能够区分液体反应及不反应的患者, 而SVV却不能。本研究中患者处于肺保护性通气模式 (标准体质量6~8 m L/kg) 。有研究表明, SVV仅能预测呼吸时潮气量按标准体质量计算≥8 m L/kg[10]的患者的液体反应性。另外, 最近还有研究表明, 在日常临床实践中将SVV和其他一些在机械通气阶段依赖心肺交互作用的参数用于预测容积响应性可能不太可靠[11]。
本研究的局限性在于样本量太小, 患者不具有均一性, 研究是在ICU而不是在手术室进行。但是, 由于pet (CO2) 一般用于监控麻醉患者, 在ICU中使用得越来越普遍, 我们相信患者经过液体激励后pet (CO2) 的增加将会是患者具有液体反应性的一个有价值的指标。由于pet (CO2) 的变化很小, 同时由于潜在的肺部疾病的干扰, pet (CO2) 监测只能作为一个液体响应的辅助指标, 而不能作为主要诊断指标。ΔV (CO2) 的诊断精度更高, 但是该参数是否能单独作为液体响应的诊断指标, 还有待更进一步的研究。
参考文献
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CO反应 篇2
甲醇与CO2光催化反应机理的谱学研究
摘要：采用浸渍法制备了Ni-Ti-O/SiO2催化剂,在紫外光照射下,考察了甲醇和CO2光催化羰基化反应性能,并通过原位红外光谱,XPS和MS等表征分析了可能的反应机理.实验结果表明,Ni-Ti-O/SiO2催化剂对甲醇和CO2光催化作用较显著,在180 min反应时间内,甲醇的`转化率达到了24.9％,羰基化产物的选择性超过了60％；结合催化剂表征结果推断,O=C・-O-和CH3OC(O)・或许是甲醇和CO2羰基化反应的重要中间体. 作者： 海锋[1] 张前程[2] 白风荣[3] 王阿囡[2] 王志伟[2] 简丽[2] Author： HAI Feng[1] ZHANG Qian-cheng[2] BAI Feng-rong[3] WANG A-nan[2] WANG Zhi-wei[2] JIAN Li[2] 作者单位： 内蒙古自治区工业催化重点实验室,内蒙古工业大学,内蒙古呼和浩特010051;解放军第253医院,内蒙古呼和浩特010051内蒙古自治区工业催化重点实验室,内蒙古工业大学,内蒙古呼和浩特010051内蒙古化工职业学院,内蒙古呼和浩特,010070 期 刊： 光谱学与光谱分析 ISTICEISCIPKU Journal： Spectroscopy and Spectral Analysis 年，卷(期)： , 31(12) 分类号： O643 关键词： 光催化 羰基化 光谱 机理 机标分类号： O64 O62 机标关键词： 甲醇 CO2 光催化反应机理 谱学研究 羰基化反应 催化剂 原位红外光谱 紫外光照射 重要中间体 浸渍法制备 光催化作用 催化羰基化 实验结果 反应性能 反应时间 表征结果 表征分析 转化率 选择性 推断 基金项目： 国家自然科学基金，内蒙古自治区自然科学基金，内蒙古自治区人才基金 甲醇与CO2光催化反应机理的谱学研究[期刊论文] 光谱学与光谱分析 --2011, 31(12)海锋 张前程 白风荣 王阿囡 王志伟 简丽采用浸渍法制备了Ni-Ti-O/SiO2催化剂,在紫外光照射下,考察了甲醇和CO2光催化羰基化反应性能,并通过原位红外光谱,XPS和MS等表征分析了可能的反应机理.实验结果表明,Ni-Ti-O/SiO2催化剂对甲醇和CO2光催化作用较显著,在1...
CO反应 篇3
关键词：CO2 ；NaOH；实验改进；实验教学
文章编号：1005–6629（2014）2–0040–01 中图分类号：G633.8 文献标识码：B
CO2 与NaOH溶液的反应在初中化学中十分重要。它们之间虽然发生反应，但观察不到明显的实验现象，为此对实验装置进行了改进。改进的目的：凸显CO2 与NaOH的反应现象；改进运用的原理：沸点与压强的关系，即气体压强小、沸点低，气压大、沸点高[1]。实验的现象：当加入的NaOH溶液与CO2 气体反应时，CO2 气体减小得越多则瓶内气体压强减小得越厉害，从而会大大降低水的沸点，因此能使接近沸腾的热水沸腾起来。
1 实验仪器及用品
锥形瓶（2个）、烧杯、玻璃导气管、橡胶管、橡胶塞、注射器（2个）、热水、CO2 气体、蒸馏水、浓NaOH溶液（质量分数约40%）等。
2 实验装置图
改进的实验装置如图1所示。
3 实验操作和现象
如图1，将装置按图连接好，并检查装置的气密性。取A瓶盛满CO2 气体，取B瓶倒入96℃以上但未沸腾的热水，同时烧杯中也加入同样的热水（起到水浴保温的作用），然后将两个锥形瓶用带橡胶塞的导气管连接起来。接下来取两个注射器，分别抽取20 mL的水和20 mL的浓NaOH溶液。
（1）先将20 mL的水注入到A锥形瓶中，振荡后观察，B锥形瓶中的热水并没有沸腾；该现象说明了水与CO2 气体反应，CO2 气体消耗得少，容器内气体压强减小的幅度不大，沸点降低较小，不足以使热水沸腾。
（2）取下盛水的注射器，再将另一支盛有20 mL浓NaOH溶液注射器迅速连接到A锥形瓶上，紧接着注入该溶液并振荡，可以观察到B锥形瓶中的水剧烈沸腾起来。通过对比实验，有力地说明了CO2 与NaOH发生反应使瓶中气体明显减少，导致瓶中的压强也大幅度地减小，水的沸点明显降低，从而使热水沸腾起来，实验现象明显，效果良好。
4 实验创新点及其意义
（1）实验现象十分明显且有趣味性。使原本没有明显现象的实验，变得更直观，更有说服力。
（2）学以致用。充分利用所学的物理知识解决化学中的问题，培养学生跨学科思考问题、解决问题的能力。
（3）取材生活。实验中利用了注射器等替代品，这些用品在生活中都容易找到，且安全无污染，使化学实验探究活动由课内延伸到课外，激发了学生的学习兴趣，提高了学生的动手能力和创新能力。
参考文献：
CO反应 篇4
关键词：碳化钼,纳米,合成气,加氢反应
自上世纪70年代Levy等[1]报道VIB族金属碳化物具有类贵金属的催化特性以来, 具有独特的抗积碳和一定的抗硫性能的金属碳化物尤其是碳化钼作为一类新型催化材料已引起人们的极大关注。碳化钼作为一类新型催化材料已引起研究者的广泛关注, 被誉为“准铂催化剂”[1,2,3]。
近年来, 纳米尺寸碳化钼催化材料的合成和催化性能已引起人们的注意, 研究者通过多种方法制备纳米尺寸的Mo2C材料。现在报道较多的是将钼盐负载在活性炭、氧化铝等载体上, 然后通过碳热还原、程序升温碳化等方法制备负载型纳米碳化钼材料, 但是制备的碳化钼材料存在粒度不均匀、尺寸较大或者制备的材料不纯等问题[4,5,6,7,8]。文献中报道以钼的醇化物等有机钼为钼源, 采用溶胶-凝胶法制备纳米碳化钼材料, 由于Mo的醇化物较难合成, 价格昂贵。
本研究以七钼酸铵为原料, 采用溶胶-凝胶法制备纳米碳化钼复合物, 制备方法简单、制备的碳化钼粒度小且均匀, 而且容易实现大规模生产, 是一种比较有前途的制备纳米碳化钼的方法。主要考察了柠檬酸的含量对复合物织构及反应性能的影响。
1 实验部分
1.1 纳米碳化钼复合物的制备
将柠檬酸 (CA) 和钼酸铵[ (NH4) 6Mo7O24·4H2O]按摩尔比n (CA) ∶n (Mo) =n∶1 (其中n分别为0.5, 1.0, 2.0, 3.0) 比例溶于一定量蒸馏水中, 配成均一透明的水溶液, 用浓硝酸调节混合溶液的pH值为1.5, 然后按乙二醇 (EG) /柠檬酸=2.0比例滴入乙二醇, 于60℃水浴加热蒸除水份, 促使络合物聚合生成黏稠状的凝胶。继续于140℃烘干得到干凝胶, 然后将其置于管式炉中碳化处理。碳化过程采用程序升温过程, 于Ar气气氛 (GHSV=10000h-1) 从室温升至碳化温度并保持300min, 升温速率为1℃/min。升温结束后降至室温, 采用O2/Ar (2v%, GHSV=5000h-1) 混合气钝化2h即得复合物。碳化钼复合物表示为:β-Mo2C (m) , m为碳化钼制备过程中CA/Mo摩尔比。
1.2 样品的表征
样品的失重行为在法国Setaram公司的TGA-92热重分析仪上测定, 热天平灵敏度0.1μg, 在Ar气中程序升温至1000℃, 升温速率为10℃/min。
样品XRD测试采用德国D8Advance (Bruker AXS) 型X射线衍射仪测定。Cu Kα辐射源, 管电压40kV, 管电流40mA, 扫描速度为2.4°/min, 数据由计算机自动采集。
采用日本JEM-2010FEF (TEM, JEOL Co.) 型透射电镜观察样品微观结构和金属颗粒大小, 将样品研磨后置于无水乙醇中, 超声波振荡20min后, 用洁净滴管取一滴于铜网上, 晾干后在200kV下观察并拍摄照片。
样品中的C、H和N含量由德国EA元素分析系统公司生产的Vario EL型有机元素分析仪测定。
1.3 样品的催化性能评价
样品反应性能评价在不锈钢高压固定床反应器 (φ10×500mm) 中进行, 催化剂颗粒为60~80目, 装填量为1ML, 用同样尺寸的石英砂稀释1倍。反应条件为:H2/CO=2.0、P=7.0MPa、GHSV=4000h-1。产物分析采用GC-920型气相色谱仪分析, 热导检测器 (TCD) 和氢焰离子化检测器 (FID) 检测。
2 结果与讨论
2.1 碳化过程热分析
将经140℃烘干制得的钼氧化物干凝胶 (CA/Mo=1.0) 在氩气气氛中进行程序升温热处理, 升温速率为10℃/min, 相应的TG-DTG曲线如图1所示。在90.1℃处小的失重峰对应于凝胶中物理吸附水的脱附[9];在150.2~450℃处的失重峰对应于干凝胶中的柠檬酸盐和硝酸盐的分解[10]。597.5℃处的失重峰应该是钼物种的还原及碳化, 无定形碳既是还原剂又是碳源。因此, 合适的碳化温度区间为650~700℃。为了进一步确认合适的碳化温度, 对不同温度下碳化制备的样品进行了XRD表征。
2.2碳化温度的影响
图2给出了柠檬酸钼前驱体在400, 500, 600和700℃碳化得到的样品的XRD图。可以看出, 碳化温度为700℃时获得的样品在2θ为34.4、38.0、39.4、52.1、61.5、69.6和74.6处出现β-Mo2C的特征衍射峰, 分别归属于其[001]、[002]、[101]、[102]、[110]、[103]和[200]晶面, 形成具有热力学稳定、六方结构 (hcp) 的β-Mo2C[11,12,13]。与前面热分析曲线的对照, 在TG-DTG曲线上, 493~653℃这一温度区间对应的氧化钼物种的还原碳化。上述结果证实采用溶胶-凝胶方法及后续的程序升温碳化法可以制备碳化钼复合材料, 适宜的碳化温度为650~700℃。
[a.β-Mo2C (3.0) ;b.β-Mo2C (2.0) ;c.β-Mo2C (1.0) ;d.β-Mo2C (0.5) ]
2.3柠檬酸添加量对碳化钼复合物织构的影响
柠檬酸作为络合剂, 其用量是影响碳化钼颗粒粒径的主要因素之一。图3为加入不同含量的柠檬酸制备的碳化钼复合物的XRD图谱。可以看到, 碳化钼复合物的XRD谱图均比较宽泛, 表明碳化钼晶粒较小或者是以无定型状态存在。用TEM对碳化钼复合物的微观结构进一步表征, 复合物的TEM照片如图4所示。TEM照片中的浅色区域为柠檬酸分解后产生的无定型碳, 可以看到碳化钼粒子均匀分布于无定型碳中, 随着柠檬酸含量的增加, 制备的复合材料中碳含量也逐渐增加 (见表1) 。当CA/Mo=0.5/1时, β-Mo2C颗粒约为3~5nm且分布较窄, 其中1个晶面间距为0.238nm, 对应β-Mo2C的[121]晶面[14]。随着柠檬酸含量的增加, 碳化钼颗粒逐渐减小, 当CA/Mo=3.0时, 碳化钼颗粒尺寸为1~2nm。
[a.β-Mo2C (3.0) ;b.β-Mo2C (2.0) ;c.β-Mo2C (1.0) ;d.β-Mo2C (0.5) ]
aTEM图中测量数据。
2.4 纳米碳化钼复合物的XPS表征
为了进一步表征制备的纳米碳化钼复合物的表面性质, 进行了XPS测试。图5为碳化钼复合物的Mo3d、C1s和O1s的XPS谱图。可以看到, 碳化钼复合物的Mo3d谱主要由3个结合能分别为228.4、232.3、235.5eV的峰组成, 结合能较低的峰 (228.4eV) 对应β-Mo2C的Mo2+[15]。Mo3d5/2价态分布如下 (结合能有±0.2eV的误差) [11], Mo0∶227.6、Mo2+∶228.2、Mo4+∶229.9、Mo5+∶231.8和Mo6+∶233.1eV。随着柠檬酸含量的增加, 结合能为228.4eV的峰强度逐渐减弱, 表明表面低价态的Mo物种数量逐渐减少。为了进一步了解Mo在催化剂表面的价态及其分布情况, 对Mo3d峰进行拟合解迭, 双峰结合能差3d3/2-3d5/2=3.13eV, 相应峰面积比3d5/2/3d3/2=1.5。由图5和表2可知, 随着柠檬酸含量的增加, 表面Mo物种含量降低, 碳含量增加。同时, Mo2+和Mo4+物种含量明显降低。C1s谱和O1s谱无显著变化。
[a.β-Mo2C (0.5) ;b.β-Mo2C (1.0) ;c.β-Mo2C (2.0) ;d.β-Mo2C (3.0) ]
a由XPS表征得到的数据。
2.5 碳化钼复合物的CO加氢反应性能
表3为加入不同量柠檬酸制备的碳化钼复合物用于CO加氢反应的活性数据。可以看出, 碳化钼复合物具有很高的CO加氢反应活性, 主要产物为烷烃 (除CO2) , 以甲烷为主, 只有很少量的醇产物。当CA/Mo=2.0时催化剂具有最高的反应活性, CO转化率达到92.71%。
a反应条件:H2/CO=2.0, T=340℃, P=7.0MPa, GHSV=4000h-1。b不计入CO2
3 结论
CO反应 篇5
助剂CeO2对Co/Al2O3催化剂上F-T合成反应性能的影响
在用于F-T合成的Co/Al2O3催化剂中加入少量助剂,能够提高CO转化率和C5+烃选择性.主要考察了助剂CeO2添加量和催化剂焙烧温度等因素对F-T合成反应的.影响,并通过程序升温还原、程序升温氧化及X射线衍射等手段对催化剂进行了表征.结果表明,在Co/Al2O3催化剂中加入少量CeO2(n(Ce)/n(Co)=0.1～0.14),能够有效提高催化剂的催化活性和C5+烃选择性;焙烧温度则以相反的趋势控制F-T反应活性和链增长几率;助剂的加入降低了催化剂的起始还原温度,改善了催化剂的还原性能.但是,催化剂的积碳量有所增加,经10h反应后,催化剂上存在两种类型的积碳.
作 者：代小平余长春 沈师孔 作者单位：石油大学(北京)中国石油天然气集团公司催化重点实验室, 北京 102249刊 名：催化学报 ISTIC SCI PKU英文刊名：CHINESE JOURNAL OF CATALYSIS年，卷(期)：22(2)分类号：O643关键词：费-托合成 二氧化铈 钴催化剂 氧化铝 程序升温还原 程序升温氧化 积碳
CO反应 篇6
一、化学链燃烧过程中的铁基载氧体的特性研究
1. 化学链燃烧过程中铁基载氧体概述。
化学链燃烧过程中铁基载氧体评价指标主要有:与空气反应、燃料反应的机械强度、经济性、反应活性、抗烧结、环境友好、载氧能力、抗团聚能力、热稳定性、流化性能以及持续循环能力等。目前, 载氧体的研究普遍是金属氧化物, 而这些金属氧化物的耐高温优点和反应速率高的优点并不是所有都具有, 所以, 我们通过其他化合物与载氧体的混合, 来对载氧体进行使用寿命、抗烧结能力、反应特性的提高, 而这些混合物不参与到化学链燃烧中, 只是作为一种惰性载体。铁基载氧体具有无二次污染、容易得到、原料便宜的优点。文章通过一个小型流化床来进行铁基载氧体的分析, 设备有称量天平、超纯水装置、马弗炉、真空干燥箱、精密定时电动搅拌机、循环水式真空泵、数控超声波清洗器。
2. 化学链燃烧过程中铁基载氧体的研究方法。
化学链燃烧过程中铁基载氧体的研究方法是:首先设定一个具有压力范围和一定温度的环境, 并要求载氧体可以持续循环能力、化学反应速率比较快;然后使用热重分析来进行, 同时测出载氧体在不同气氛下的颗粒拥有增重速率和失重速率, 进行载氧体反应性的评价, 最后, 使用XRD来进行固态反应产物的检测, 载氧体进行热力学结果的对比、分析, 从而把参与化学反应的氧载体推测出来, 当载氧体开始重复循环反应时, 使用TGA来进行循环次数与载氧体质量变化的测量, 并开始进行持续循环能力的载氧体评价, 使用SEM来进行颗粒表面形态变化氧载体的观测, 与XRD相结合组成其他物相进行鉴定, 全面进行氧载体孔缝结构、反应活性、抗团聚能力、抗烧结能力以及持续循环能力的评价。
3. 化学链燃烧过程中铁基载氧体的化学活性。
在化学链燃烧过程中铁基载氧体的化学活性是非常重要的, 它体现在氧化还原以及转化率的反应速率中。通过Fe2O3铁来进行分析, 转化率的计算为氧化铁瞬时质量减去还原为彻底单铁的质量除以氧化质量减去还原为彻底单铁的质量之差, 如图1所示。制备方法、积碳、反应温度以及氧化还原次数与载氧体反应活性有关, 所以采用流化床实验台和TGA来进行积碳、循环次数、温度与载氧体活性反应关系的研究。
二、化学链燃烧过程中的CO反应的特性研究
化学链燃烧过程中, CO反应的特性通过MS模拟计算机软件来进行研究, 把载氧体活性分组用Fe2O3来代替, 可以把CO高效的进行Fe2O3氧化, 其中氧化的CO对Fe2O3铁和CO的反映起到关键性作用, 在反应过程中还会出现CO2。当Fe2O3温度平稳, 而CO温度不等时, 可以看出CO等温线吸附形式相当于朗缪尔方式, 吸附物成分中总和的逸散能就是总逸散能, 在理想气体的条件下与压力等价, CO在开始时吸附能力随着压力的升高而变得先急剧升高, 再开始大幅度下降, 在平衡能力范围内随着温度的升高而变得开始下降, 此时CO的吸附能力显示的是放热。当CO在大气压下, 且温度分别在473K和273K中, Fe2O3表面的CO很快达到了吸附平衡, 温度在273K的时候出现吸附能力最大化。在化学链燃烧过程的前提下, 载氧体还原、O-Fe逐渐断裂、一氧化碳氧化过程三者息息相关。CO的氧化过程是, 进行Fe2O3团簇向O-Fe断裂转变的计算势能曲线, Fe2O3团簇顶点位置的铁与CO进行优化吸附体制, CO在顶位的铁中氧化比较活跃。当周围显示中间态和初始态时, 电荷的转移由团簇铁原子向CO进行, 并且电荷在铁原子和一氧化碳原子之间进行转移时显示出具有方向性。当电荷由铁原子上面富集到碳原子上面的时候, O-Fe开始破裂, 这时团簇上面的CO分子与氧原子开始进行相互作用的发生, 团簇中的氧原子和碳原子都在电荷密度过渡态中呈现出减少的趋势。
CO2的减排已经成为全球能源策略中最为重要的一部分, 而我国CO2减排需要解决的是氮气把CO2在燃烧产物中给稀释, 石油燃烧中拥有巨大CO2量, 传统的CO2分离法存在急速降低动力系统效率以及消耗能源大的缺点, 而化学链燃烧技术的出现, 改变了火焰燃烧的传统, 使空气不直接与燃料进行解除, 形成了无火焰反应, 真正意义上实现了CO2减排。
摘要：随着我国技术化和科技化的飞速发展, 各种科技产品应运而生, 然而使用这些产品的后果就是温室效应、全球变暖, 为了有效缓解环境问题, 化学链燃烧技术已经成为全球研究的热点、关注的热点。本文利用热重分析仪等设计了一个小型流化床, 对铁基载氧体以及CO反应进行了研究
关键词：CO反应,铁基载氧体,反应特性,化学链燃烧
参考文献
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CO反应 篇7
1 材料与方法
1.1 材料
1.1.1 菌种:
谷氨酸棒杆菌 (Corynebacterium glutamicum) ATCC13761, 本实验室保藏菌株。
1.1.2 培养基
①斜面活化培养基:
普通肉汤培养基。
②基本培养基 (g/L) :
葡萄糖5, (NH4) 2SO4 1, KH2PO4 4.5, K2HPO4·3H2O 10.5, MgSO4·7H2O 0.1, MnSO4·H2O 0.002, FeSO4·7H2O 0.002, 生物素5×10-5, 硫胺素·HCl 1×10-4, 琼脂20。
③种子培养基 (g/L) :
葡萄糖25, 玉米浆35, K2HPO4 1.5, MgSO4 0.4。
④发酵培养基 (g/L) :
葡萄糖160, K2HPO4 1.5, MgSO4 0.6, MnSO4·H2O 0.002, FeSO4·7H2O 0.002, 尿素5.5 (单独灭菌加入) 。基本培养基、完全培养基和种子培养基均以200g/L的NaOH溶液调pH7.0～7.2, 0.1Mpa压力下灭菌20min。发酵培养基以200g/L的NaOH溶液调pH7.0～7.2, 0.07Mpa压力下灭菌10min。
1.1.3 试剂
氟丙酮酸 (FP) 、亚硝基胍 (NTG) 及磺胺胍 (SG) 均为Sigma公司产品。
1.1.4 仪器
①SBA-340C生物传感反应仪, 山东省科学院生物研究所;②721分光光度计, 上海第三分析仪器厂。
1.2 培养方法
1.2.1 斜面、平板培养方法:
恒温箱温度30℃, 培养24h。
1.2.2 摇瓶培养方法:
从斜面活化培养基上接种至装有25mL种子培养基的250mL三角瓶, 于30℃、100r/min往复式摇床培养8h, 使OD值净增0.5以上、pH值7.0以下时下摇床, 然后将种子培养液按10%接种量转接至装有20mL发酵培养基的500mL三角瓶中, 于30℃、100r/min摇瓶发酵36h, 中间流加500g/L尿素, 使pH值维持在7.0～7.4范围内。
1.3 检测方法
1.3.1 pH的测定
采用精密pH试纸以及PHS-3C精密pH计 (上海雷磁仪器厂) 测定。
1.3.2 OD值的测定
取0.5ml的发酵液用0.25mol/L的盐酸溶液稀释20倍后, 在波长620nm处用分光光度计测定OD值。
1.3.3 葡萄糖和谷氨酸的测定
用SBA-40C生物传感反应仪 (山东省科学院生物研究所) 测定。
1.4 实验方法
1.4.1 UV和NTG诱变方法
具体操作参见文献[5,6]。
1.5 筛选方法
1.5.1 氟丙酮酸 (FP) 敏感突变株的筛选
(1) 青霉素筛选法 对诱变后的菌体进行后培养, 并在培养基中加入一定量的氟丙酮酸 (FP) 。采用青霉素对其处理, 处在生长繁殖过程中的细菌对青霉素很敏感, 因而会被抑制或杀死, 而对FP敏感的细菌由于处于休止状态, 所以存活下来, 从而富集FP敏感型突变株。
(2) 将处理后的菌液适当稀释涂布于完全培养基平板, 培养后得到分离良好的单菌落。
(3) 将单菌落依次挑在完全培养基和完全培养基+FP上培养。能在完全培养基上生长并快速形成菌落, 在完全培养基+FP上生长缓慢, 不能形成菌落的为FP敏感型菌株。
1.5.2 磺胺胍抗性 (SGR) 菌株的筛选:
配制基本培养基, 灭菌后加入不同量的SG, 制成不同浓度梯度的筛选平板。涂布经诱变处理过的菌液, 置30℃恒温箱中培养3～7d, 挑取长出的菌落, 即为磺胺胍抗性 (SGR) 突变株。
2 结果与分析
2.1 谷氨酸代谢网络分析
由葡萄糖发酵生产谷氨酸的代谢途径如图1。该途径包括EMP途径、HMP途径、TCA循环、乙醛酸循环、二氧化碳固定反应和α-酮戊二酸还原氨基化反应等环节。其中丙酮酸是网络重要关键点之一[7,8,9,10], 其下一步代谢包含反应 (1) 、 (2) , 在图1中, 如果草酰乙酸全部是由二氧化碳固定反应所提供, 谷氨酸对糖的理论转化率为81.7% (反应2) ;如果草酰乙酸全部由乙醛酸循环提供, 理论转化率为54.4% (反应1) 。同时由反应 (2) 可以看出, 二氧化碳固定反应需要ATP, 选育增强能量代谢的突变株可增强此反应。因此, 本实验通过减弱反应 (1) 、增加胞内ATP水平来促进反应 (2) 进而增强CO2固定反应, 从而大幅度提高谷氨酸的转化率。
据上述代谢网络分析, 本实验通过紫外线诱变来选育氟丙酮酸敏感性突变株, 从而使丙酮酸的代谢流方向更多的向草酰乙酸方向转化。磺胺胍是对氨基苯甲酸的结构类似物, 能够阻碍叶酸的合成, 从而间接抑制嘌呤的合成。通过亚硝基胍诱变来选育磺胺胍抗性突变株能强化能量代谢从而解除这种抑制, 提高细胞中ATP的含量, 从而提高丙酮酸向反应②方向转化。
2.2 L-谷氨酸高糖酸转化率突变株的选育
2.2.1 紫外诱变结果
(1) 紫外诱变致死率曲线:
为了选择合适的诱变处理时间, 对紫外照射时间和致死率关系进行实验。结果如图2所示。选择致死率为75%左右为最佳照射时间, 根据图3可选择30s作为紫外诱变照射时间, 此时的致死率为77.1%。
(2) 氟丙酮酸敏感突变株的选育:
氟丙酮酸是丙酮酸脱氢酶的抑制剂, 菌种对氟丙酮酸越敏感就说明菌种从丙酮酸向乙酰CoA度转化反应越弱, 相对地二氧化碳固定反应占的比例越大。对出发菌株进行紫外诱变, 经平板初筛, 摇床复筛, 结果如表1, 得到氟丙酮酸敏感突变株菌株30株, 其中U-15谷氨酸转化率达到59%, 说明菌株U-15丙酮酸向反应②方向转化增强。
由表1可知U-15号的糖酸转化率高于其他菌株, 因此将U-15作为出发菌, 进行下一步诱变研究。
2.2.2 NTG诱变结果
(1) 亚硝基胍诱变致死率结果
亚硝基胍对U-15的致死曲线如图3所示, 许多研究表明采用亚硝基胍诱变的最佳致死率一般应在90%左右, 本研究采用的亚硝基胍诱变的致死率为90%, 由此确定诱变剂量:NTG浓度为1.0mg/mL, 处理25min。
经选择性平板初筛, 摇瓶复筛, 获得谷氨酸转化率较高突变株N-77, 其糖酸转化率达到65.8%, 较出发菌提高了19.2%。
(2) 突变株N-77与出发菌株ATCC13761的磺胺胍抗性的比较
分别将N-77菌株和ATCC13761菌株的菌悬液涂布在含不同浓度SG的基本培养基上, 30℃培养3～5d, 观察菌株的生长情况, 结果如表2所示。
注:++表示生长良好, +-表示生长微弱, --表示没有生长。
这一特征反映出经过诱变后突变株获得了新的遗传性状, 本突变株可抗SG100μg/mL, SG抗性突变株能强化能量代谢, 提高细胞中ATP的含量, CO2固定反应增强, 从而使突变株谷氨酸转化率大幅度提高。
2.2.3 N-77的诱变谱系
以谷氨酸棒杆菌 (Corynebacterium glutamicum) ATCC 13761为诱变出发菌株, 经紫外线 (UV) 诱变和氟丙酮酸平板筛选, 获得一株谷氨酸糖酸转化率为59%的菌株U-15, 对该菌株又进行亚硝基胍 (NTG) 诱变和磺胺胍 (SG) 平板筛选, 获得一株谷氨酸转化率有较大提高的突变株N-77, 它是对药物磺胺胍具有显著抗性和氟丙酮酸敏感型的突变株。N-77的诱变谱系见图4。
2.2.4 菌株N-77传代稳定性
将菌株N-77在斜面上划线分纯, 进行传代稳定性实验, 连续传种5代, 涂平皿分离单菌落测定L-谷氨酸的转化率、稳定率, 以及对FP敏感性、SG的抗性, 每一代中与亲株相比转化率改变在10%以内的计为稳定株, 结果如表3所示。
试验结果表明, N-77菌株经5次传代后谷氨酸转化率为65.3%, 为传代1的99.24%。各代之间谷氨酸转化率差异不大, 而且连续传代5次, 遗传标记没有丢失, 表现出良好的遗传稳定性。
2.2.5 Mg2+离子浓度对菌株N-77转化率的影响
镁是组成某些细菌叶绿素的成分, 在离子状态时是许多重要酶如己糖磷酸化酶、羧化酶的激活剂, 能促进菌体生长。
由图5可以看出, Mg2+浓度对N-77转化率影响比较显著。同时Mg2+是许多重要酶如己糖磷酸化酶、磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶的激活剂, 进而增强CO2固定反应。初步确定了培养基中MgSO4含量0.8g/L时为最佳浓度, N-77菌株的糖酸转化率最高。
2.2.6 L-谷氨酸产生菌N77发酵进程曲线
L-谷氨酸产生菌N77的发酵过程中, 主要监测的参数包括:菌体浓度 (OD620) 、残糖、产酸、pH值等等, 图5是以上参数的变化曲线。
图6为L-谷氨酸产生菌N77谷氨酸发酵过程曲线。由图6结果可知, 0～4h为菌体生长的适应期, 此时菌体耗糖速率较慢;4～8h为菌体对数生长期, 耗糖速率明显加快并开始积累谷氨酸, 10h菌体进入稳定期, 在此阶段, 菌体耗糖速率较快, 谷氨酸大量合成。
3 讨论
以谷氨酸棒杆菌ATCC 13761为诱变出发菌, 经过紫外 (UV) 诱变和氟丙酮酸 (FP) 平板筛选, 再经过亚硝基胍 (NTG) 诱变和磺胺胍 (SG) 抗性平板筛选, 获得一株谷氨酸转化率有较大提高的菌株N-77。
据上述代谢网络分析, 本实验通过紫外线诱变来选育氟丙酮酸敏感性突变株, 氟丙酮酸是丙酮酸脱氢酶的抑制剂, 菌种对氟丙酮酸越敏感, 说明菌种丙酮酸向乙酰CoA的转化反应越弱, 相应地CO2固定反应占的比例也就越大, 这样就可以提高转化率。
谷氨酸合成的途径中, 从葡萄糖到丙酮酸的反应是由EMP途径和HMP途径组成的。由于HMP途径也可生成辅酶Q, 叶酸等物质, 这些物质生成消耗了葡萄糖, 必然使得转化率降低, 而磺胺胍是对氨基苯甲酸的结构类似物, 能够阻碍叶酸的合成, 通过亚硝基胍诱变来选育磺胺胍抗性突变株可以削弱或切断这些物质的合成, 就会使谷氨酸转化率提高。
Mg2+是许多重要酶如己糖磷酸化酶、磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶的激活剂, 初步确定了培养基中MgSO4 0.8g/L最佳浓度, 进而增强CO2固定反应。
突变株N-77的遗传稳定性良好, 经传代8次后, 其转化率及FP敏感性和SG抗性均无明显变化。菌株N-77在葡萄糖160g/L, K2HPO4 1.5g/L, MgSO4 0.8g/L, MnSO4·H2O 0.002g/L, FeSO4·7H2O 0.002g/L, 尿素5.5g/L中30℃发酵36h谷氨酸转化率可达65.8%, 较出发菌株提高了19.2%。
摘要：鉴于强化CO2固定反应可以提高谷氨酸转化率, 该实验通过紫外线 (UV) 及亚硝基胍 (NTG) 逐级对谷氨酸棒杆菌 (Corynebacterium glutamicum) ATCC13761进行诱变来减弱丙酮酸的非目的代谢支路、提高CO2固定反应的底物 (ATP) 水平来强化CO2固定反应, 成功筛选出一株氟丙酮酸 (FP) 敏感型、磺胺胍 (SG) 抗性突变株, 该突变株在适宜的金属离子浓度下30℃发酵36h, 谷氨酸转化率最高可达到65.8%, 比出发菌株提高19.2%, 并具有良好的遗传稳定性。
关键词：谷氨酸,CO2固定反应,转化率,诱变育种
参考文献
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CO反应 篇8
一、Na2O2与H2O、CO2反应的分析
过氧化钠与水反应生成氢氧化钠和氧气:
当Na2O2完全反应时, 固体变化为:
可以看出Na2O2和H2O反应时固体增重的质量相当于与参加反应的H2O等物质的量的H2的质量.
过氧化钠与二氧化碳反应生成碳酸钠和氧气:
当Na2O2完全反应时, 固体变化为:
可以看出Na2O2和CO2反应时固体增重的质量相当于与参加反应的CO2等物质的量的CO的质量.
根据上述反应可知:当某无机物气体为CO或H2或CO、H2的混合物时, 该气体 (或气体混合物) 燃烧后所得气体或混合气体 (100℃以上) 通过足量的Na2O2时, Na2O2固体增重的质量为该气体 (或气体混合物) 的质量.
二、Na2O2与H2O、CO2反应的拓展
当有机物在氧气中完全燃烧后 (氧气可能有剩余) , 将全部生成物和剩余的氧气通过足量的过氧化钠, Na2O2固体质量的变化及O2气体体积的变化可以根据Na2O2与H2O、CO2反应的相关规律进行分析.
1. Na2O2固体质量的变化
有机物CxHyOz完全燃烧的化学方程式为:
完全燃烧后生成的H2O、CO2与Na2O2反应的化学方程式分别为:
根据Na2O2与H2O、CO2反应时固体增重的规律, 1 mol有机物CxHyOz完全燃烧后所得产物通过足量Na2O2, 固体增重的质量为与x mol CO2等物质的量的CO的质量及与mol H2O等物质的量的H2的质量之和.
当28x+y=12x+y+16z时, 即x=z时, 固体质量增重的质量等于原有机物的质量;
当28x+y>12x+y+16z时, 即x>z时, 固体质量增重的质量大于原有机物的质量;
当28x+y<12x+y+16z时, 即x
综上所述, 对于有机物CxHyOz完全燃烧后产物通过足量的过氧化钠, 固体质量的变化取决于有机物中碳原子数与氧原子数的多少, 与氢原子数目无关.
例1 (2004年全国理综卷Ⅰ) 取a g某物质在氧气中完全燃烧, 将其产物跟足量的过氧化钠固体完全反应, 反应后固体的质量恰好也增加了a g.下列物质中不能满足上述结果的是 ()
(A) H2 (B) CO (C) C6H12O6 (D) C12H22O11
分析:根据有机物完全燃烧后所得产物与足量过氧化钠反应后固体质量的增重规律, (D) 项中物质完全燃烧后, 产物跟足量的过氧化钠固体完全反应, 反应后固体的质量增重大于有机物的质量.
答案: (D)
2. O2体积的变化
有机物CxHyOz完全燃烧后生成的H2O、CO2与Na2O2反应的化学方程式分别为:
根据有机物CxHyOz与O2的反应, 1 mol有机物CxHyOz完全燃烧时消耗的氧气为 (x+) mol, 根据Na2O2与H2O、CO2的反应, 燃烧后所得产物与Na2O2反应后产生的氧气为 () mol.
当时, 即x=z时, 反应后所得气体的体积等于原氧气的体积;
当时, 即z>x时, 反应后所得气体的体积大于原氧气的体积;
当时, 即z
综上所述, 对于有机物CxHyOz完全燃烧后产物通过足量的过氧化钠, 气体体积的变化取决于有机物中碳原子数与氧原子数的多少, 与氢原子数目无关.
例2 (2013年保定期末调研) 两种有机物以任意比例混合, 一定条件下在a L (标准状况) 足量O2中充分燃烧, 再将剩余的氧气和全部生成物通过足量的过氧化钠, 得到气体的体积大于a L (标准状况) , 下列组合中符合此条件的是 ()
(A) CH4、C2H4
(B) CH3OH、CH3COOH
(C) C6H6、HCOOCH3
(D) HCOOH、HOCH2CH2COOH
解析:根据CxHyOz+, 1 mol有机物CxHyOz在足量O2中完全燃烧时消耗的n (O2) =x+;根据
1mol有机物CxHyOz完全燃烧生成的H2O、CO2与Na2O反应后释放的n (O2) =.若, 即z>x (有机物中氧原子数大于碳原子数) , 则符合该条件, (D) 对.
CO反应 篇9
1 热分析技术(TG-DTA)
采用热重技术[14,15]可以间接确定CH4-CO2重整反应过程中积炭的情况,为寻找高活性、高稳定性和高抗积炭性的催化剂提供可靠的依据。使用热重技术记录在不同催化剂时,CH4-CO2重整反应过程中不同催化剂的质量变化,可以计算出在不同催化剂存在时CH4-CO2重整反应过程中的积炭速率,为选择合适的催化剂载体和助剂方面提供理论依据。差热分析法中不同的物质所产生的热电势的大小和温度都不同,所以利用差热法不但可以研究物质的性质,还可以根据这些性质来鉴别未知物质,在积炭的研究中可以根据不同的吸热和放热曲线来解释存在不同的积炭种类。
姬涛等[16]等在CH4、CO2与O2制合成气催化研究VI催化剂表面积炭种类和积炭动力学研究中,利用热重技术测定得出不同催化剂的积炭量。其结果可以看出,金属助剂的添加对Ni/Al2O3催化剂的积炭量、活性和稳定性有不同程度的影响。添加稀土元素助剂Ce可以明显提高催化剂的活性和稳定性,减少催化剂的积炭量,添加碱金属助剂L i可以显著降低催化剂表面的积炭量,添加过渡金属Cu和Mn可以显著提高催化剂的稳定性。通过热重技术确定催化剂上的积炭量,可以用来表征催化剂的活性、稳定性及抗积炭的性能,为选择合适的催化剂提供依据。
李文英[17]等在CH4/CO2重整反应镍催化剂的积碳性能研究过程中,利用差热分析法确定了催化剂上的积炭类型,她们发现镍催化剂在热重上进行烧炭反应时有三个不同温度的放热峰出现。镍催化剂在经历10h CH4-CO2重整反应后,在催化剂表面形成了三种不同类型的碳沉积物:活性最高的CΑ(峰温240℃),次高的CΒ(峰温480℃)及活性最低的CΧ(峰温580℃)。其中,CΒ与CΧ的放热峰有重叠。不同催化剂的相同类型积碳燃烧吸放热峰峰形相似,峰温略有差别。这种差别是由催化剂上积碳量及其分布、积碳物结构、聚集方式、聚集程度等不同而引起的。
2 气相色谱分析法(GC)
通过气相色谱的方法[18,19],对反应前后的气体含量进行测量,通过计算反应气体的转化率及生成的气体的选择性,对催化剂的活性进行评价。在催化剂上有积炭的情况下,分析积炭存在条件下对CH4-CO2重整反应过程中气体的转化率及生成的气体的选择性影响,为进一步研究具体温度和压力条件下产生的积炭使催化剂失活的原因提供事实依据。
魏俊梅[20]等在纳米Zr O2负载Ni催化剂的研究中,对不同的Ni含量对Ni/Zr O2-AS催化剂的影响当中,使用色谱技术对催化剂进行了活性评价,通过对CH4在转化过程中的变化,分析催化剂在这些过程当中所起到的作用。
在积炭的研究当中,可以通过对有积炭和无积炭催化剂下的CH4-CO2重整反应中CH4和CO2变化率的情况,考察积炭在催化剂表面沉积后对重整反应的影响。对于不同类型的积炭也可以通过对反应气体转化率的变化,确定积炭活性的高低。使用TPCO2方法,在有CO2的存在条件下,反应前后的催化剂与CO2反应,通过考察CO2的变化曲线,可以对催化剂上存在的积炭类型进行判断。
3 扫描电镜(S EM)
对反应前后的催化剂进行扫描电镜分析,可以观察催化剂到表面积炭的形貌和结构。SEM具有较高的分辨率,较高的放大倍数和景深,能将试样表面起伏的立体形貌精确地复制出来,从而观察炭沉积表面的形貌和结构[21,22]。C/C复合材料本身具有很好的导电性,无需进行表面喷金或喷炭处理,就可以获得很好的SEM图像,如图1[23]和图2[23]所示。由图可看出光滑层热解炭断口形貌光滑、细腻,似层状结构,一般为齐断,沉积表面形貌同样呈现出光滑细腻的视觉效果;粗糙层断口形貌呈沟壑状,一般呈现阶梯状断裂,沉积表面形貌粗糙、类似玉米粒的半球状突起;各向同性炭断口形貌类似山峰的片层状结构且上面粘附着大小不同的颗粒。
4 透射电镜(TEM)
TEM可以使图像放大万倍以上,是获得纳米微观结构的强有力手段,弥补了偏光显微镜对亚微米级和低织构沉积炭分析的不足。其中选区电子衍射能把微观形貌和晶体学性质结合起来进行研究,而高分辨透射电镜可以直接观察到原子的晶格排列,能够分辨出原子层面之间的距离、微晶尺寸的大小以及微晶的排列方式[24,25]。
陈萍[26]等在CH4-CO2重整制合成气Ni基催化剂的失活研究的研究中利用TEM技术,对CH4-CO2重整后的催化剂和经用CH4作表面积炭预处理后的TEM如图3所示。从图中可以清晰的看出积炭的聚集状态。从而可以分析是不同状态的积炭在CH4-CO2重整过程中对催化剂所起的作用。
5 X光电子能谱(XP S)
XPS通过测定催化剂表面的元素种类、化学组成以及有关的电子结构,在积炭研究过程中的应用是通过测定电子的结合能来实现对表面积炭的定性分析[27,28,29]。当具有一定能量的X射线与物质相互作用后,从样品中激发出光电子,带有一定能量的电子经过特殊的电子透镜到达分析器,光电子的能量分布在这里被测量,最后由检测器给出光电子的强度。由PC机组成的数据系统用于收集谱图和数据处理。
路勇[30]等在CH4/CO2重整制合成气Co催化剂上积炭的XPS/AES、TEM和XRD表征的研究中,利用XPS对催化剂的积炭检测,得出在用CH4和先CH4后CO2处理的催化剂表面上,都在~283e V处出现一新的Cls信号,归于CH4的解离。表面CO3-根的Cls峰(~289e V)峰强度在不同处理表面上无明显变化,表面CO3-根没有参与合成气的生成。结合能值为~283e V的Cls峰归属为金属碳化物碳,而不是石墨碳。金属碳化物碳(B.E.282.5e V)是重整反应中与CO2作用生成CO的活性碳物种。
6 X射线衍射分析(XRD)
通过XRD图谱分析,可以确定催化剂层面排列的有序程度(即石墨化度的大小)和微晶尺寸的大小,从而可以确定沉积炭的织构类型[31,32,33]。
许峥[34]等在研究Ni/γ-Al2O3催化剂上CH4-CO2重整体系中积碳-消碳的过程中,利用X射线衍射分析积炭-消炭后的催化剂。得出甲烷和二氧化碳共存在条件下仍以甲烷裂解所积的炭以须状碳为主,二氧化碳能够消去这种炭,使催化剂再生,但消炭后积炭变得更容易,这与积炭-消碳使镍晶粒长大及分散度下降有关。最终,由于大量须状碳缠绕封闭活性表面,同时催化剂粒度增大,活性结构遭破坏。
7 喇曼光谱(RS)[35,36]
RS可以分析对象表面(微区分析范围1μm)及其以下约50nm范围内的信息,既具备分析炭结构的能力,又能够进行微区(直径约为1μm的区域)分析,很好地满足了沉积炭分析的要求。每张喇曼图谱上都有2散射强度峰,如图4[37]所示。
两峰位的位置固定不变,但两峰的强度会随着温度的变化而改变,这种改变正揭示了材料结构的变化。D峰是由不存在于六方晶格构成的石墨晶体里的振动产生的,归因于石墨微晶的无序模式;G峰表征石墨峰,是sp2杂化轨道键合强有力的证据。D峰相对于G峰的强度R=ID/IC非石墨边界的多少,即无序化程度,R的倒数R-1与炭基面上微晶的平均尺寸La或无缺陷区域成正比关系。因此,可以运用RS对热解炭的各种织构类型进行分析测量其微晶尺寸及其进行石墨化度表征。R-1与微晶尺寸La和石墨化度g的密切关系可以用如下公式表示。
式中b是与激发激光波长相关的常数。张福勤[38]等的研究表明,应用RS技术可以很好地对c/c复合材料石墨化程度进行分析,而且随着显微激光喇曼光谱仪制备技术的发展,有可能进一步缩小其微区分析的范围,使得更精细地分析、表征成为可能。
8 结语
CO反应 篇10
1 资料与方法
1.1 一般资料
选取2011-2012年笔者所在医院收治的行LC术患者40例作为对照组, 进行常规护理, 其中男24例, 女16例, 年龄39~63岁。另选取2013年后收治的行LC术患者40例作为观察组, 在常规护理的基础上实施临床护理路径, 其中男22例, 女18例, 年龄43~65岁。两组患者的原发病为:急性胆囊炎、慢性胆囊炎、胆囊结石、胆囊息肉、胆囊腺瘤等胆囊良性疾病。排除对象为有疑有胆囊癌者、凝血机制障碍及出血倾向者、腹腔严重感染及腹膜炎者、严重心肺功能障碍不能耐受手术者等。两组患者年龄、性别、原发病、手术时间等一般资料比较差异均无统计学意义 (P>0.05) , 具有可比性。详见表1。
1.2 方法
1.2.1 CO2气腹建立
入组患者行LC术均使用全身麻醉, CO2气腹流量维持在10~12 L/min, 保证腹内压在12~14 mm Hg[3]。
1.2.2 常规护理
术前认真讲解手术的麻醉方式、手术过程及术后可能的并发症, 解答患者的疑虑;术前晚嘱患者进食少量易消化的食物, 并确保充足的睡眠, 常规禁食12 h、禁饮4 h。术后予低流量吸氧12~24 h, 进行早期适量的活动, 定时翻身, 指导有效咳嗽、咳痰, 术后6 h取半卧位, 进食少量流质, 术后24 h可根据患者自身状况适当离床小范围活动, 密切观察生命体征变化。
1.2.3 临床护理路径
在常规护理的基础上, 制订临床路径。由床位医生、护士长、责任护士及药剂师组建成临床路径护理小组, 根据不同的个体建立一整套围手术期诊断及治疗流程, 并制定临床路径护理表格, 建立围手术期健康教育宣传手册, 包括护理目标与要求、围手术期治疗及护理措施、营养膳食状况、监护活动及安全、健康教育、出院指导等方面。患者入院后对其进行检查与病情评估, 确定医疗、护理诊断, 判断是否可以进入临床路径。患者进入临床路径后, 床位医生和护士需严格执行临床路径表, 并向患者介绍医疗和护理的大体过程, 对患者病情以及治疗护理措施实施情况做出准确诊断和评估, 安排及时完成术前检查, 确定手术日期。护士长每日检查其护理质量, 及时解决相关问题, 并采取整改措施加以完善。患者出院时对临床路径的相关指标和执行过程做出评价, 小组成员对临床护理路径进行总结并加以改进。
1.3 观察指标及评分
术后48 h对入组患者进行问卷调查。对LC术后出现恶心与呕吐、腰背部酸痛、腹胀等CO2气腹反应进行主观感受评分, 分为没有、稍许、明显、剧烈4个等级, 赋值分别为4、3、2、1分, 总分值越高CO2气腹反应越轻, 比较CO2气腹反应的发生率, 患者主观反馈“稍许、明显、剧烈”均认为有术后CO2气腹反应发生。并根据患者的病情和护理措施制定护理调查问卷, 按百分制, 满意度为80分以上人数与总人数的比率。由患者或其家属在其出院时填写, 非常满意:>90分;比较满意:80~89分;一般满意:60~79分;不满意:<60分。
1.4 统计学处理
采用SPSS 17.0软件对所得数据进行统计分析, 计量资料用均数±标准差 (±s) 表示, 比较采用t检验, 计数资料采用字2检验, P<0.05为差异有统计学意义。
2 结果
观察组患者LC术后CO2气腹反应主观评分为 (12.4±2.9) 分, 对照组为 (8.3±2.3) 分, 两组比较差异有统计学意义 (P<0.05) 。观察组患者治疗的并发症发生率少且满意度高, 与对照组比较差异均有统计学意义 (P<0.05) , 详见表2、表3。
*与对照组比较, P<0.05
*与对照组比较, P<0.05
3 讨论
LC手术操作中, 为保证有清晰的手术视野和足够的操作空间, 临床上需将CO2气体灌入腹腔以造成气腹。虽然CO2的弥散系数较高, 术后潴留的CO2能很快被机体清除[4]。但LC术后少量残留的CO2会刺激神经反射引发肩背部酸胀痛, 而且CO2弥散入血易导致高碳酸血症和酸中毒, 严重时会出现恶心、呕吐、腹胀等一系列术后CO2气腹反应[5]。研究表明LC术后CO2气腹所引起的恶心、呕吐、腰背部酸痛、腹胀的发生率高达30%~60%[6]。LC手术作为近年来逐渐发展起来的一项新兴技术, 因此患者普遍对手术均有较高的期望值。笔者通过长期临床护理观察发现, 如若患者术后发生CO2气腹反应, 往往比传统开腹手术要更加痛苦, 故需寻求一种及时有效的护理模式对LC术后发生的CO2气腹反应进行有效干预。
临床护理路径是医院内的临床路径护理小组成员针对某种疾病的诊断、治疗、护理以及康复而共同制订的诊疗方案, 旨在促进患者康复、减少术后并发症的发生率、使患者得到最优化的医疗护理服务[7]。开展临床护理路径是的患者积极参与到临床诊疗和护理过程中来, 主动监督医疗护理服务的落实状况, 避免了护理差错, 也督促护士养成及时观察病情的习惯, 从而采取有效措施避免了不良事件的发生, 增强护理质量。临床护理路径增强患者自我护理意识, 形成主动护理与主动参与紧密相结合的护理特点, 进而确保了护理效果[8]。本文对LC术后可能发生CO2气腹反应的患者分别进行常规护理和临床护理路径干预, 发现实施临床护理路径干预能显著降低LC术后患者CO2气腹反应的发生率, 提高了患者的手术满意, 表明临床护理路径干预患者CO2气腹反应的出现及时有效。分析其原因主要有: (1) 临床护理路径增加了患者的治疗和护理的依从性, 要求主动术后延长了患者吸氧时间, 有效提高患者的携氧水平和氧分压, 加速腹腔内残留CO2的排出, 从而纠正高碳酸血症的发生。 (2) 术后早期运动有利于四肢和胃肠的血液回流, 提高心排出量, 减少了术后并发症, 改善了呼吸循环功能和机体的内环境, 将残余CO2呼出体外, 解除高碳酸血症和酸中毒, 从而改善了恶心与呕吐、腰背部酸痛、腹胀等CO2气腹反应的发生。
摘要：目的:观察临床护理路径对腹腔镜胆囊切除术后CO2气腹反应的干预作用。方法:选择2011-2012年笔者所在医院收治的行LC术患者40例为对照组, 进行常规护理;选择2013年后笔者所在院收治的行LC术患者40例为观察组, 在常规护理的基础上实施临床护理路径。通过问卷调查比较两组患者LC术后出现恶心与呕吐、腰背部酸痛、腹胀等CO2气腹反应的主观评分、发生率及护理满意度。结果:观察组患者LC术后CO2气腹反应主观评分、发生率及护理满意度分别为 (12.4±2.9) 分、10.0%、97.5%, 而对照组分别为 (8.3±2.3) 分、37.5%、82.55%, 两组比较差异均有统计学意义 (P<0.05) 。结论:在常规护理的基础上实施临床护理路径能显著降低LC术后患者CO2气腹反应的发生率, 提高了患者的护理满意度。
关键词：临床护理路径,CO2气腹反应,干预作用
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