实验3 二茂铁对柴油的助燃消烟作用与尾气成份测定
得
Qv =m柴油–m残渣，则
14541.35J/K×1.742K–(0.0126g–0.0036g)×6694.4J/g1.0116g–0.1475g =29245.21J/g ，
△t=(11-4)min=7min即420s，则
燃烧速率△T/△t=1.742K÷420s=0.00415K/s，
燃烧效率△T/m =1.742K÷(1.0116g –0.1475g) = 2.02K/g。
(2) 在添加0.0097g二茂铁，不完全燃烧的条件下，柴油的燃烧情况和燃烧数据（T-t雷诺校正曲线）分别如表2-4和图2-2所示。
表2-4 柴油的燃烧情况（0.0097g二茂铁，不完全燃烧）
柴油质量/g 0.9975 柴油渣质量/g 0.1205 燃烧前铁丝质量/g 0.0123 燃烧后铁丝质量/g 0.0075
△T=(30.940-29.090)K=1.850K，则
Qv =14541.35J/K×1.850K–(0.0123g–0.0075g)×6694.4J/g0.9975g–0.1205g =30637.82J/g ，
△t=(11-4)min=7min即420s，则
燃烧速率△T/△t=1.850K÷420s=0.00440K/s，
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实验3 二茂铁对柴油的助燃消烟作用与尾气成份测定
燃烧效率△T/m =1.850K÷(0.9975g –0.1205g) = 2.11K/g。
结论：根据以上数据分析可知，加入二茂铁后，柴油的燃烧热、燃烧速率和燃烧效率均大于不加二茂铁的柴油燃烧速率。 (3) SO2标准曲线的绘制
实验中测得样品1的吸光度如表2-5所示。
表2-5 样品1的吸光度（测SO2含量）
SO2含量（ug/mL） 吸光度A 扣除空白后吸光度 0 0.044 — 0.05 0.055 0.011 0.1 0.065 0.021 0.2 0.093 0.049 0.5 0.174 0.130 0.8 0.260 0.216 根据表2-5的数据可以绘制NO2浓度标准曲线如图2-3所示。
根据图2-3可知，SO2的标准曲线方程为：y = 0.2747x - 0.0053，
当没有加二茂铁时，其吸光度为0.087，则SO2的浓度为0.336μg/mL，则每克柴油燃烧放出的SO2量为2.722μg/g；
当加0.0097g二茂铁时，其吸光度为0.070，则SO2的浓度为0.274μg/mL，则每克柴油燃烧放出的SO2量为2.187μg/g。 2.4.1 NO2含量的测定
(1) 在没有二茂铁，不完全燃烧的条件下，柴油的燃烧情况和燃烧数据（T-t雷诺校正曲线）分别如表2-6和图2-4所示。
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实验3 二茂铁对柴油的助燃消烟作用与尾气成份测定
表2-6 柴油的燃烧情况（无二茂铁，不完全燃烧）
柴油质量/g 1.0095
柴油渣质量/g 0.1529 燃烧前铁丝质量/g 0.0122 燃烧后铁丝质量/g 0.0040
△T=(29.021-27.366)K=1.655K，则
Qv =14541.35J/K×1.655K–(0.0122g–0.0040g)×6694.4J/g1.0095g–0.1529g =28030.63J/g ，
△t=(12-4)min=8min即480s，则
燃烧速率△T/△t=1.655K÷480s=0.00345K/s，
燃烧效率△T/m =1.655K÷(1.0095g –0.1529g) = 1.93K/g。
(2) 在添加0.0096g二茂铁，不完全燃烧的条件下，柴油的燃烧情况和燃烧数据（T-t雷诺校正曲线）分别如表2-7和图2-5所示。
表2-7 柴油的燃烧情况（0.0096g二茂铁，不完全燃烧）
柴油质量/g 0.9865
柴油渣质量/g 0.1503 燃烧前铁丝质量/g 0.1210 燃烧后铁丝质量/g 0.0103 8
实验3 二茂铁对柴油的助燃消烟作用与尾气成份测定
△T=(32.372-30.587)K=1.785K，则
Qv =14541.35J/K×1.785K–(0.1210g–0.0103g)×6694.4J/g0.9865g–0.1503g =30154.56J/g ，
△t=(11-4)min=7min即420s，则
燃烧速率△T/△t=1.785K÷420s=0.00425K/s，
燃烧效率△T/m =1.785K÷(0.9865g –0.1503g) = 2.13K/g。
结论：根据以上数据分析可知，加入二茂铁后，柴油的燃烧热、燃烧速率和燃烧效率均大于不加二茂铁的柴油燃烧速率。 (3) NO2标准曲线的绘制
实验中测得样品2的吸光度如表2-8所示。
表2-8 样品2的吸光度（测NO2含量）
NO2含量（ug/mL） 吸光度A 扣除空白后吸光度 0 0.025 — 0.10 0.128 0.103 0.20 0.225 0.200 0.30 0.322 0.297 0.40 0.421 0.396 0.50 0.524 0.499 根据表2-8的数据可以绘制NO2浓度标准曲线如图2-6所示。
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实验3 二茂铁对柴油的助燃消烟作用与尾气成份测定
根据图2-6可知，NO2的标准曲线方程为：y = 0.9880x + 0.0026，
当没有加二茂铁时，其吸光度为0.198，则NO2的浓度为0.198μg/mL，则每克柴油燃烧放出的NO2量为1.156μg/g；
当加0.0096g二茂铁时，其吸光度为0.352，则NO2的浓度为0.354μg/mL，则每克柴油燃烧放出的NO2量为2.117μg/g。
3 结果与讨论
将以上的数据处理进行整理，可得
表3-1 不同配比的二茂铁-柴油混合体系不完全燃烧时燃烧效率及燃烧率 柴油质序二茂铁质量 (g) — 0.0097 — 0.0096 1.742 1.850 1.655 1.785 29245.21 30637.82 28030.63 30154.56 10
量 号 △T (K) Qv (J/g) △T/△t (K/s) △T/m (K/g) SO2含量 NO2含量 (g) 1 2 3 4
(ug/g) (ug/g) 2.722 2.187 - - - - 1.156 2.117 1.0116 0.9975 1.0095 0.9865 0.00415 0.00440 0.00345 0.00425 2.02 2.11 1.93 2.13 实验3 二茂铁对柴油的助燃消烟作用与尾气成份测定
经分析讨论可知：
① 二茂铁助燃情况下，柴油的燃烧值变大，柴油燃烧效率和速率也均变大，符合文献中提到的二茂铁作为助燃剂，能促进燃油的燃烧，提高燃料利用率。 ② 添加二茂铁后柴油燃烧放出SO2的含量减少，说明二茂铁对柴油的燃烧具有消烟作用，减少烟尘对大气的污染；而加入二茂铁后，每克柴油燃烧放出的NO2量更多。可能原因有：①实验次数造成的误差，由于本身实验的时间限制，所做的实验次数仅为一次，导致数据误差较大。②实验操作所造成的偏差，由于操作不熟练，有可能使充氧气的量每次都不一样，在燃烧后排气体时没有完全排完或漏气。③实验所配试剂不准确，造成后期计算的误差。④柴油燃烧的主产物应为CO2和水，而NO2并非主要产物，柴油燃烧生成的NO2含量多少取决于柴油中的氮含量以及空气中的氮气有否进入反应容器中。
③ 加二茂铁后黑色的残渣明显变少，这也与文献中所提到的二茂铁可以作消烟作用，减少烟尘对大气的污染相符。
④ 本实验的关键是柴油燃烧后，气体排放并吸收的操作，该步骤最好由同一个人负责进行，可以减少操作中所造成的误差。
4 结论
通过本实验可知，二茂铁在柴油的燃烧中起着节能消烟助燃的作用，使得柴油的燃烧更为充分，剩余残渣更少，燃烧速率更快；与此同时柴油燃烧时放出的SO2的量也较低，对环境的污染更少。总体而言，二茂铁作为一种易制备，少污染的助燃剂，在工业生产和生活上有可推广应用的前景，符合可持续发展和和谐社会的理念。通过本次实验了解到二茂铁以及其衍生物的应用，特别是作为一种燃料助燃催化剂，其具有不可比拟的经济效益与环保价值。
参考文献
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[2] 崔小明， 田 言. 二茂铁的制备及应用[J]. 化学工程师， 2000(76): 34-36 [3] 唐红梅， 邓 科. 二茂铁功能材料的研究进展[J]. 宜宾学院学报， 2006(6): 48-52
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