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第6章 硝化和亚硝化2

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第六章 微生物代谢习题及答案

第六章 微生物代谢习题及答案

第六章微生物的代谢习题及参考答案一、名词解释1．发酵2．呼吸作用3．有氧呼吸4．无氧呼吸5．异型乳酸发酵6．生物固氮7．硝化细菌8．光合细菌9．生物氧化10．初级代谢产物：11．次级代谢产物：12．巴斯德效应：13．Stickland反应：14．氧化磷酸化二、填空题1．微生物的4种糖酵解途径中，是存在于大多数生物体内的一条主流代谢途径；是存在于某些缺乏完整EMP途径的微生物中的一种替代途径，为微生物所特有；是产生4碳、5碳等中间产物，为生物合成提供多种前体物质的途径。

2．同型乳酸发酵是指葡萄糖经途径降解为丙酮酸，丙酮酸在乳酸脱氢酶的作用下被NADH还原为乳酸。

异型乳酸发酵经、和途径分解葡萄糖。

代谢终产物除乳酸外，还有。

3．微生物在糖酵解生成丙酮酸基础上进行的其他种类的发酵有丁二醇发酵、混合酸发酵、发酵和发酵等。

丁二醇发酵的主要产物是，发酵的主要产物是乳酸、乙酸、甲酸、乙醇。

4．产能代谢中，微生物通过磷酸化和磷酸化将某种物质氧化而释放的能量储存在ATP等高能分子中；光合微生物则通过磷酸化将光能转变成为化学能储存在ATP中。

磷酸化既存在于发酵过程中，也存在于呼吸作用过程中。

5．呼吸作用与发酵作用的根本区别是呼吸作用中电子载体不是将电子直接传递给底物降解的中间产物，而是交给系统，逐步释放出能量后再交给。

6．巴斯德效应是发生在很多微生物中的现象，当微生物从转换到下，糖代谢速率，这是因为比发酵作用更加有效地获得能量。

7．无氧呼吸的最终电子受体不是氧，而是外源电子受体，像22322423、CO O 、S 、SO 、NO NO ----等无机化合物，或 等有机化合物。

8．化能自养微生物氧化 而获得能量和还原力。

能量的产生是通过 磷酸化形式，电子受体通常是O 2。

电子供体是 、 、 和 ，还原力的获得是逆呼吸链的方向进行传递， 能量。

9．微生物将空气中的N 2还原为NH 3的过程称为 。

该过程中根据微生物和其他生物之间相互的关系。

亚硝化反应方程式

亚硝化反应方程式

亚硝化反应方程式
亚硝化反应是一种生化过程，可将氨转化为亚硝酸盐。

该反应具有重要的环境意义，因为它可以将污染物转化为较为稳定的物质，从而减少环境污染。

亚硝化反应的方程式如下：
NH4+ + 2O2 → NO2- + 2H2O + 2H+
其中，NH4+ 是氨根离子，O2 是氧气分子，NO2- 是亚硝酸根离子，H2O 是水分子，H+ 是氢离子。

这个方程式的含义是：当氨根离子和氧气分子共同作用时，会产生亚硝酸根离子、水分子和氢离子。

这个反应需要能量的参与，同时也需要合适的微生物为催化剂。

在自然界中，亚硝化反应通常通过一系列微生物参与。

其中，最常见的微生物是氨氧化细菌和亚硝化细菌。

氨氧化细菌可将氨氧化为亚硝酸盐，而亚硝化细菌则可进一步将亚硝酸盐转化为氮气或氧气。

亚硝化反应在自然界中的重要性体现在多个方面。

首先，它可以将氨等有机物质转化为较为稳定的物质，从而减少环境污染。

其次，亚硝
化反应也可以为一些生物提供必要的氮源。

例如，在陆地上，有些植
物可以通过吸收来自亚硝化反应的亚硝酸根离子来获得必要的氮源。

总的来说，亚硝化反应的方程式为NH4+ + 2O2 → NO2- + 2H2O + 2H+，它标志着氨氧化和亚硝化过程的重要阶段。

在自然界中，它通过微生
物的参与，能够将氨等有机物质转化为较为稳定的物质，从而减少环
境的污染。

经济学硝化和亚硝化

经济学硝化和亚硝化

＝
ω(H2SO4)
100－ω(H2SO4)－ω(HNO3)＋2ω(HNO3)/7Φ
（Ф＞1）
26
第27页/共63页
• Ф≤1时，可推出:
D.V.S. ＝
ω(H2SO4) 1－ ω(H2SO4)－5/7 ω(HNO3)
注意：若为a﹪，则把a代入式中计算；若把式子中的 100改为1，则代入的是a﹪ ）
废酸中硫酸的质量 废酸的总质量
×100％
＝
ω(H2SO4)
100－5 ω(HNO3) / 7Φ
（或1）
×100％
（Ф＞1）
29
第30页/共63页
• Ф≤1时，可推出:
F.N.A.
＝
ω(H2SO4) 100－5ω(HNO3) / 7
×100％
30
第31页/共63页
以上公式表明，F.N.A.为常数时，ω(H2SO4)和 ω(HNO3)为线型关系。这表明 ：满足相同废酸计算 含量的混酸组成是多种多样的。而真正具有实际意 义的混酸组成仅是直线中的一小段。
25
第26页/共63页
脱水值计算公式： ω(HNO3)和ω(H2SO4)——混酸中硝酸和硫酸的质量百分数, φ——硝酸比, 以100份质量混酸为计算基准: 混酸含水质量=100- ω(H2SO4)- ω(HNO3) 硝化生成水质量=(ω(HNO3)/φ)×18/63=2ω(HNO3)/7φ
D.V.S.
17
第18页/共63页
6.3 影响因素→ 6.3.4 搅拌
6.3.4 搅拌 良好的搅拌装置和冷却设备对提高传热和传质效
率非常重要。要求转数：小型设备：1100r/min； 工业生产：1～4m3硝化锅，转数400－100 r/min。 环式或泵式硝化器，2000－3000 r/min。 间歇硝化的开始阶段要严防停转，否则再启动时

硝化与反硝化反应

硝化与反硝化反应

硝化与反硝化反应一、硝化反应1、硝化：在好氧条件下，通过亚硝酸盐菌和硝酸盐菌的作用，将氨氮氧化成亚硝酸盐氮和硝酸盐氮的过程，称为生物硝化作用。

反应过程如下：亚硝酸盐菌：NH4++ 3/2 O2→ NO2-+ 2H++ H2O - △E △E=278.42KJ接着亚硝酸盐转化为硝酸盐：NO2-+ 1/2 O2→ NO3-- △E △E=278.42KJ这两个反应式都是释放能量的过程，氨氮转化为硝态氮并不是去除氮而是减少它的需氧量。

上诉两式合起来写成：NH4++ 2 O2→ NO3-+ 2H++ H2O - △E △E=351KJ综合氨氧化和细胞体合成反应方程式如下：NH4++1.83O2+1.98HCO3-→0.02C5H7O2N+0.98NO3-+1.04H2O+1.88H2CO3上式可知：在硝化过程中，1g 氨氮 NH4+-N 氧化为转化为 NO2--N 需 3.43gO2，氧化1gNO2--N 需要 1.14gO2,所以氧化 1gNH4+-N 需要 4.57gO2；硝化过程中释放出H+，将消耗废水中的碱度，每 lg 氨氮 NH4+-N 氧化为 NO3-，将消耗碱度2*50/14=7.l4g(以 CaCO3计)。

2、影响硝化过程的主要因素有：(1)pH 值和碱度当 pH 值为 8.0～8.4 时(20℃)，硝化作用速度最快，其中亚硝化菌 6.0～7.5，硝化菌 7.0～8.5。

由于硝化过程中 pH 将下降，当废水碱度≤70mg/l，则需投加石灰，维持 pH 值在 7.5 以上。

(2)温度温度高时，硝化速度快。

亚硝酸盐菌的最适宜水温为35℃ ，在15℃以下其活性急剧降低，故水温以不低于15℃为宜；5℃时完全停止。

(3)污泥停留时间硝化菌的增殖速度很小，其最大比生长速率为＝0.3～0.5d-1 (温度20℃ ，pH8.0～8.4)。

为了维持池内一定量的硝化菌群，污泥停留时间必须大于硝化菌的最小世代时间。

硝化反硝化

硝化反硝化

硝化反硝化一、硝化反应在好氧条件下，通过自养型微生物亚硝酸盐菌和硝酸盐菌的作用，将氨氮氧化成亚硝酸盐氮和硝酸盐氮的过程，称为生物硝化作用。

硝化反应包括亚硝化和硝化两个步骤:二、反硝化反应在缺氧条件下，由于兼性脱氮菌(反硝化菌)的作用，将NO2--N和NO3--N还原成N2的过程，称为反硝化。

反硝化菌为异养型微生物，在缺氧状态时，反硝化菌利用硝酸盐中的氧作为电子受体，以有机物作为电子供体提供能量并被氧化稳定。

反硝化反应方程式为：NO2-+3H(电子供给体-有机物) →0.5 N2+H2O+OH-NO3-+5H(电子供给体-有机物) →0.5 N2+2H2O+OH-三、短程硝化反硝化短程硝化是指NH3生成亚硝酸根，不再生产硝酸根；而由亚硝酸根直接生成N2，称为短程反硝化。

短程硝化反硝化是指NH3---NO2----N2，即可以从水中氨氮去除的一种工艺。

影响因素：1、pH硝化反应的适宜的pH值为7.0～8.0之间，其中亚硝化菌7.0～7.8时，活性最好；硝化菌在7.7～8.1时活性最好。

当pH降到5.5以下，硝化反应几乎停止。

反硝化细菌最适宜的pH值为7.0～7.5之间。

考虑到硝化和反硝化两过程中碱度消耗与产生的相互性，同步硝化与反硝化的最适的pH值应为7.5左右。

2、溶解氧（DO）硝化过程的DO应保持在2～3mg/L，反硝化过程的DO应保持0.2～0.5mg/L。

反应池内溶解氧的高低，必将影响硝化反应的进程，溶解氧质量浓度一般维持在2～3mg/L，不得低于1mg/L，当溶解氧质量浓度低于0.5～0.7mg/L时，氨的硝态反应将受到抑制。

反硝化通常需在缺氧条件下进行，溶解氧对反硝化有抑制作用，主要是由于氧会与硝酸盐竞争电子供体，同时分子态氧也会抑制硝酸盐还原酶的合成及其活性。

3、温度生物硝化反应适宜的温度在20～30℃，反硝化适宜温度在30℃左右。

亚硝酸菌最佳生长温度为35℃，硝酸菌的适宜温度为20～40℃。

第五讲 硝化反应

第五讲 硝化反应

一般来说，带有吸电子基如－NO2、－CHO、 －SO3H、－COOH等取代基的芳烃在进行硝化时， 硝基易同邻位取代基中带负电荷的原子形成σ络合物 ，所以硝化产品中邻位异构体生成量往往远比对位 异构体多。当然主产物是间位异构体。
3.2
硝化剂
不同的硝化对象往往需要采用不同的硝化方 法。相同的硝化对象如果采用不同的硝化方法则常 常得到不同的产物组成。因此硝化剂的选择是硝化 反应必须考虑的。例如乙酰苯胺在采用不同的硝化 剂硝化时所得到的产物组成出入很大，见下表。
（3）浓硫酸介质中的均相硝化法 当被硝化物或硝化产物在反应温度下是固态 时，常常将被硝化物溶解于大量的浓硫酸中，然 后加入硫酸和硝酸的混合物进行硝化，这种方法 只需要使用过量很少的硝酸，一般产率较高，所 以应用范围较广。 （4）非均相混酸硝化法 当被硝化物和硝化产物在反应温度下都是液 态时，常常采用非均相混酸硝化的方法，通过剧 烈的搅拌，有机相被分散到酸相中而完成硝化反 应。这种硝化方法有很多优点是目前工业上最常 用、最重要的硝化方法也是本章讨论的重点。
（2）活泼芳烃用硝基盐硝化
硝基硼氟酸盐NO2+BF4-的硝化能力要比混酸强得 多，可以不必考虑NO2+的生成速度对整个反应的 影响：
（3）稀硝酸硝化
芳烃首先与亚硝酸作用生成亚硝基化合物，而 后硝酸再将亚硝基化合物氧化成硝基化合物， 硝酸本身则被还原，又生成新的亚硝酸：
决定步
（4）其他硝化 （A）在醋酐中硝化 硝酸在醋酐中可发生如下反应：
3.5
相比和硝酸比
相比也称酸油比，是指混酸与被硝化物的质量 比。在固定相比的条件下，剧烈的搅拌最多只能使 被硝化物在酸相中达到饱和溶解。增加相比能使更 多量的被硝化物溶解在酸相中，这对于加快反应速 度常常是有利的。 生产上常用的方法是向硝化锅中加入一定量上 批硝化的废酸(也称为循环酸)，其优点不仅是可以 增加相比，也有利于反应热的分散和传递。

第六章 硝化以及亚硝化


不同硝化剂对于乙酰苯胺一硝化产物的影响
硝化剂
温度/℃ 邻位% 间位% 对位% 邻位/对位
HNO3+H2SO4
20
19.4
2.1
78.5
0.25
90% HNO3
－20 23.5
－
76.5
0.31
80% HNO3
－20 40.7
－
59.3
0.69
HNO3 在醋酐中
20
67.8
6.3.3温度 硝化反应是一强的放热反应，温度上升太 快产生的影响： （1）产生多硝化、氧化、置换、断键等； （2）硝酸分解，产生NO2
硝化产物的分离
硝化异构产物的分离
5.亚硝化 反应历程，亚硝化剂，典型反应（酚、 胺类的亚硝化反应）
硝化反应中的相比是指
（1）硝酸和被硝化物的分子比； （2）混酸与被硝化物的重量比； （3）混酸和被硝化物的摩尔比； （4）混酸中硝酸与硫酸的分子比。 烷基苯或多烷基苯用混酸硝化时，若硝化条件不 适宜，硝化液会发黑变暗，其原因是：
CH3
O2N
NO2 O2N N N NO2
H2C
N
ON N
NO2
NO 2
H2C
N CH2 O2N CH2 N NO
N CH2
CH3 NO2
C(CH 3)3 NO2
2,4,6－三硝基甲苯 三亚甲基三硝胺 二亚硝基五次甲基四胺
(TNT)
(Hexogen)军用烈性炸药
（发泡剂）
人造麝香
3.工业硝化的方法
D.V
.S.

废酸含硫酸重 废酸含水重
＝
混酸含硫酸重
混酸含水重 硝化生成水重
D.V.S.↑——→硝化能力↑

污水处理干货：硝化-反硝化工艺

污水处理干货：硝化-反硝化工艺随着环保政策的日趋严格，对氮磷的严格要求日益突出，我们如果依旧以去除有机物的思路设计污水处理站，将导致污水处理站难以挖掘生化工艺的潜力，总氮去除效率跟不上，导致后期的重复建设，同时没能充分利用原有污水处理站的有机物营养，而致使投资运行成本提高。

掌握更深度的污水处理知识，对提升环保技能水平、降低投资与运行成本至关重要。

一、硝化与反硝化基础知识废水中的氮常以合氮有机物、氨、硝酸盐及亚硝酸盐等形式存在。

生物处理把大多数有机氮转化为氨，然后可进一步转化为硝酸盐。

1、硝化与反硝化（一）硝化在好氧条件下，通过亚硝酸盐菌和硝酸盐菌的作用，将氨氮氧化成亚硝酸盐氮和硝酸盐氮的过程，称为生物硝化作用。

反应过程如下：亚硝酸盐菌（8-36h）NH4++3/2O2→NO2-+2H++H2O-△E E=278。

42KJ第二步亚硝酸盐转化为硝酸盐：酸盐菌（12-59h）NO-+1/2O2 →NO3--△E △E=278。

42KJ这两个反应式都是释放能量的过程，氨氮转化为硝态氮并不是去除氮而是减少它的需氧量。

上诉两式合起来写成：NH4++2O2 →NO3-+2H++H2O-△E △E=351KJNH4++1。

83O2+1。

98HCO3-→0。

02C5H7O2N+0。

98 NO3-+1。

04 H2O+1。

88H2CO3 由上式可知：（1）在硝化过程中，1g氨氮转化为硝酸盐氮时需氧4。

57g；（2）硝化过程中释放出H+，将消耗废水中的碱度，每氧化lg氨氮，将消耗碱度（以CaCO3计） 7。

lg。

（3）水中BOD不宜过高，20mg/L以下，否则会使增值速率较大的异氧细菌迅速增殖，使自养型的硝化细菌受到排挤，难以形成优势菌种，使硝化反应难以进行。

（1）pH值当pH值为8。

0～8。

4时（20℃），硝化作用速度最快。

由于硝化过程中pH将下降，当废水碱度不足时，即需投加石灰，维持pH 值在7。

5以上；（2）温度温度高时，硝化速度快。

AO生化的硝化与反硝化原理及控制参数-汇总重要

(3)溶解氧 氧对反硝化脱氮有抑制作用。一般在反硝化反应器内溶解氧应控制在L以下(活性污泥法)或1mg/L以下(生物膜法)；
(4)BOD负荷硝化菌是一类自养型菌，而BOD氧化菌是异养型菌。若BOD5负荷过高，会使生长速率较高的异养型菌迅速繁殖，从而佼白养型的硝化菌得不到优势，结果降低了硝化速率。所以为要充分进行硝化，BOD5负荷应维持在(BOD5)/kg(SS).d以下。
减少碱度；耗去无机碳（碳酸钠能提供无机碳源）。
硝化反应过程方程式如下所示：
①亚硝化反应：NH4++→NO2-+H2O+2H+
②硝化反应：NO2-+→NO3-
③总的硝化反应：NH4++2O2→NO3-+H2O+2H+
3、反硝化反应的适宜条件：
(1)最适宜的PH值为7～8。PH高于8或低于6，反硝化速率将大为降
8. 溶解氧(DO)
一般情况下，缺氧阶段DO＜L；好氧阶段DO＞1~L
9. BOD负荷
一般在~(kgMLSS·d)
10. 总氮负荷
一般在~(kgMLSS·d)
7、影响因素与控制条件
1) 硝化反应主要影响因素与控制要求
①好氧条件，并保持一定的碱度。氧是硝化反应的电子受体，硝化池内溶解氧的高低，必将影响硝化反应的进程，溶解氧质量浓度一般维持在2~3mg/L，不得低于1mg/L，当溶解氧质量浓度低于~L时，氨的硝态反应将受到抑制。
无变化
还原1mgNO3-N/NO2-N生成碱度
耗氧
分解1mg有机物(BOD5)需氧2mg
氧化1mgNH3-N需氧
氧化1mgNO2-N需氧
分解1mg有机物(COD)需NO2-N ，NO3-N 所提供化合态氧

硝化与反硝化去除氨氮的原理

硝化与反硝化去除氨氮操作
一、硝化与反硝化的作用机理：
1、硝化细菌包括亚硝化菌和硝化菌，亚硝化菌将废水中的NH3转化为亚硝酸盐，硝化菌将亚硝酸盐转化为硝酸盐，称为硝化作用。

硝化作用必须通过这两类菌的共同作用才能完成。

2、反硝化菌将硝酸盐转化为N2、NO、N2O，称为反硝化作用。

3、硝化细菌必须在好氧条件下作用。

4、反硝化菌必须在无氧或缺氧的条件下进行。

二、作用方程式：
硝化反应：
2NH3＋3O2――（亚硝化菌）――2HNO2＋2H2O＋能量（氨的氧化）2HNO2＋O2――（硝化菌）――2HNO3＋能量（亚硝酸的氧化）
反硝化反应：
NO3— +CH3OH —— N2 + CO2+H2O+ OH—（以甲醇作为C源）
三、操作：
1、将购买的硝化菌投加到曝气池5、6#，亚硝化菌投加到曝气池1、
2、
3、4#，反硝化菌投加到厌氧池。

2、控制指标：
生物硝化
1 PH值：控制在7.5—8.4
2 温度：25—30℃
3 溶氧：2—4mg/L
4 污泥停留时间：必须大于硝化菌的最小世代时间，一般应大于2小时
生物反硝化：
①PH值：控制在7.0—8.0
②温度：25—30℃
③溶氧：0.5mg/L
④有机碳源：BOD5/TN＞（3—5）过低需补加碳源。

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6.3 影响因素 6.3.3 温度 影响因素→
6.3.3 温度 T ↗ k ↗ （原因：T ↗, 则粘度↘、扩散系数↗、 酸相中溶解度增加、NO2 ＋ 增加）。甲苯一硝化，温 度系数（k随T的变化）1.5~2.2/10℃或3/10℃。 但硝化是强放热反应，T ↗ 副反应↗↗、硝酸大 量分解，有爆炸危险，且影响异构物比例, 须及时移 走热量。
（1）硫酸脱水值（D.V.S.）：（简称脱水值） ）硫酸脱水值（ ） 脱水值：硝化终了时废酸中硫酸和水的质量比。 脱水值定义式： D.V.S.＝废酸含硫酸重/废酸含水重＝混酸含硫酸重/（混酸 含水重＋硝化生成水重） D.V.S. ↗,硫酸含量越高（水含量越少），混酸的硝化能力越 强。 脱水值计算公式： D.V.S.= S/(100-S-N+2N/7φ) 式中，S、N－混酸中硫酸和硝 酸的质量百分数；φ-硝酸比。 φ=1时, D.V.S.= S/(100-S-5N/7)
17/42
6.4 混酸硝化 6.4.2 混酸配制 混酸硝化→
6.4.2 混酸配制 （1）配酸计算 ） 计算原则：不同组分的酸在配制前后总量不变。 计算方法：建立物料平衡方程，联解求出各原料酸 的用量。
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6.4 混酸硝化 6.4.2 混酸配制 混酸硝化→
（2）配酸工艺 ） 注意事项：要考虑设备防腐、混合手段、（混合热 和稀释热）热量导出、加料顺序（水或废酸←硫酸← 硝酸，先慢后快）、控制温度< 40℃等。 配制方法： 间歇工艺：生产能力低、小批量生产。 连续工艺：生产能力大、大吨位产品生产。
16/42
6.4 混酸硝化 6.4.1混酸的硝化能力 混酸硝化→ 混酸的硝化能力
例如表6－3。解释。三种混酸组成，D.V.S.和F.N.A.均相同。 但有实用价值的是第二种。
三种混酸的组成、D.V.S.和F.N.A.均相同。选择第一种混酸 时硫酸用量最省，但是相比太小，而且开始阶段反应过于激 烈，容易发生多硝化和其他副反应；选择第三种混酸则生产 能力低、废酸量大；因此有实用价值的是第二种。
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6.3 影响因素 6.3.5 相比和硝酸比 影响因素→
（2）硝酸比 硝酸比：硝酸和被硝化物的分子比。一般硝酸 硝酸比 过量。 易硝化物：过量1～5％。 难硝化物：过量10～20％以上。 注意：近年环保的要求，使得采用过量被硝化物 技术。
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6.3 影响因素 6.3.6 硝化副反应 影响因素→
6.3 影响因素 6.3.1 被硝化物的性质 （1）苯环：其定位规律及反应活性基本上符合亲 电取代定位规律。 当苯环上有供电基时，硝化速度快，以邻对位产物 为主。当苯环上有吸电基时，硝化速度慢，以间位产 物为主。
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6.3 影响因素 6.3.1 被硝化物的性质 影响因素→
（2） 萘环、蒽环：α位活泼。 （3） 吡咯、呋喃、噻酚：在混酸中易被破坏、不 能硝化；在硝酸－乙酐中，硝基进入α位(电子云密度 高)。 （4）其它杂原子化合物：在芳香杂环上硝化时应 注意环上杂原子电性效应的影响和在酸中形成正离子 的影响。
邻位，% 19.4 23.5 40.7 67.8 间位，% 2.1 2.5 对位，% 78.5 76.5 59.5 29.7 邻位/对位 0.25 0.31 0.69 2.28
4/42
温度，℃ 20 -20 -20 20
6.3 影响因素 6.3.2 硝化剂 影响因素→
混酸：硫酸含量越高，硝化能力越强，硝化产物的 混酸 邻、对位（或间位）选择性越低。向混酸中加入适量 磷酸，可增加对位异构体的收率，因磷酸使硝化活性 质点体积变大。 三氧化硫与硝酸的混合物：硝化能力强，对于极难 三氧化硫与硝酸的混合物 硝化的物质，可采用。三氧化硫代替硫酸 三氧化硫代替硫酸，能改变异 三氧化硫代替硫酸 构体的组成比例。
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6.5 硝化异构产物的分离 6.5.2 物理法 硝化异构产物的分离→
6.5.2 物理法 （1）精馏和结晶相结合 精馏和结晶相结合：根据硝基化合物各异构体间沸点和凝 精馏和结晶相结合 固点的差异，采用精馏和结晶相配合的方法进行分离提纯。如 氯苯一硝化产物异构体的分离。
表6-6 氯苯一硝化产物的组成及物理性质
连续硝化往往采用多锅串联的方法实现。大 部分反应在第一锅中完成。 多锅串联的优点：各锅分别控制温度及转化 率，故可减少反应原料短路的机会、减少多硝化 等副产物。
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6.4 混酸硝化 6.4.3 硝化操作 混酸硝化→
加料方法：正加、反加、并加。 加料方法 正加、反加、并加。 正加
正加法： 正加法 ： 混酸加到被硝化物中。特点：反应缓和、可避免 多硝化，但反应速度慢。适用于：易硝化的间歇过程。 反加法： 将被硝化物逐渐加到混酸中。反应速度快、适于 反加法 ： 制备多硝基化合物或难硝化的间歇过程。 并加法： 并加法 ： 将混酸和被硝化物按一定比例同时加到硝化器中。 适于连续过程。
（2）萃取分离 萃取分离：根据硝基化合物各异构体间溶解度 萃取分离 的差异，在不同的溶剂或混酸、硝酸、硫酸中进行 分离。 如利用二氯乙烷为溶剂，可以分离1,5-与1,8-二 硝基萘或二硝基蒽醌的分离。
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6.6 硝基苯的生产
6.6 硝基苯的生产 硝基苯：主要用途是制苯胺、聚氨酯泡沫塑料等。 生产工艺： 生产工艺 （1）混酸间歇硝化法：早期工艺。 1 （2）连续工艺：后来发展的工艺。包括：锅式串联、环式串 联、管式、泵式循环、塔式等。 我国：主要：锅式串联、环式串联、环锅串联。
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6.3 影响因素 6.3.2 硝化剂 影响因素→
硝化介质：带有强供电基的芳香化合物（如苯甲 硝化介质 醚、乙酰苯胺）在质子传递型溶剂中硝化，富电基 易被氢键溶剂化，得到较多的对位异构体。 硝酸+乙酐 硝酸 乙酐：无氧化作用。①与酚醚类或N-酰芳胺 乙酐 类反应，可提高邻/对比；②与甲苯等芳烃类反应， 对选择性无明显影响。
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6.3 影响因素 6.3.4 搅拌 影响因素→
6.3.4 搅拌 良好的搅拌装置和冷却设备对提高传热和传质效率 非常重要。要求转数：小型设备：1100r/min； 工业生产：1～4m3硝化锅，转数400－100 r/min。 环式或泵式硝化器，2000－3000 r/min。 间歇硝化的开始阶段要严防停转，否则再启动时 会失去硝化
工艺流程：
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6.4 混酸硝化 6.4.1混酸的硝化能力 混酸硝化→ 混酸的硝化能力
6.4.1混酸的硝化能力 混酸的硝化能力 不同配比的混酸具有不同的硝化能力。混酸的硝 化能力可用硫酸脱水值和废酸计算浓度来表示。
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6.4 混酸硝化 6.4.1混酸的硝化能力 混酸硝化→ 混酸的硝化能力
6.3.6 硝化副反应 副反应类型：多硝化和氧化。氧化 氧化影响最大， 氧化 苯环上引入羟基生成硝基酚类、多元酚氧化成醌 类。需严格控制反应条件，如温度、氮的氧化物 含量、防止硝酸分解等。
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6.4 混酸硝化
6.4 混酸硝化 工业上芳烃的硝化多采用混酸硝化。 优点： 硝化能力强、速度快、生产能力高 ； 硝酸用量接近理论量，废酸可回收利用； 硫酸热容量大，反应易平稳； 硝化器材质：可用普通碳钢、不锈钢或铸铁。
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6.6 硝基苯的生产
（3）双锅串联工艺 混酸硝化（2个锅、温度不同）、连续分离器分离，分离后： 废酸用新鲜苯连续萃取，萃取出的酸性苯 废酸 酸性苯循环利用，废酸 废酸去浓 酸性苯 废酸 缩回用；连续分离器出来的酸性硝基苯 酸性硝基苯经水洗、碱洗除去酸性 酸性硝基苯 杂质、酚类等，得到中性硝基苯 中性硝基苯。 中性硝基苯 缺点：大量废酸需浓缩、大量含酚类及硝基物的废水、硝化 设备需要足够的冷却面积、安全性差。
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6.3 影响因素 6.3.2 硝化剂 影响因素→
6.3.2 硝化剂 不同的硝化对象需采用不同的消化方法。相同的硝 化对象，若采用不同的硝化剂对产物组成、异构体的 比例影响很大。
6 1 表6－1
硝化剂 HNO3+H2SO4 90% HNO3 80% HNO3 HNO3在乙酐中
不同硝化剂对乙酰苯胺一硝化产物的影响
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6.3 影响因素 6.3.5 相比和硝酸比 影响因素→
6.3.5 相比和硝酸比 （1）相比 相比（酸油比）：混酸与被硝化物的重量 相比 比。 相比↗ 被硝化物在酸相中的溶解量↗故硝化 速度↗,设备生产能力↗。 但相比过大 ，使设备生产能力↘。 工业上增加相比的方法：加入一定量上批硝化 的废酸。
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6.4 混酸硝化 6.4.5 硝化产物的分离 混酸硝化→
6.4.5 硝化产物的分离 分离原理： （1）硝化产物与废酸具有较大密度差，分层分离。 （2）加水稀释以减少硝基物在浓硫酸中的溶解度。 注意：加水量应考虑：易分离程度、耐腐蚀程度、废酸循环 浓缩的经济性。 分层添加剂：加入少量某些添加剂可加速硝化产物与废酸的 分层，如叔辛胺。 其它分离方法：有机溶剂萃取。 硝基物的精制：脱酚（氧化副产物）。
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6.4 混酸硝化 6.4.1混酸的硝化能力 混酸硝化→ 混酸的硝化能力
（2）废酸计算含量（F.N.A.）：（硝化活性因数） ）废酸计算含量（ ）
废酸计算浓度：硝化终了时，废酸中的硫酸计算含量（质量分 数）。 计算公式（φ＝1时）：F.N.A.＝[140 w(H2SO4)/(140-w(HNO3))]％ 硝酸比φ＝1时，D.V.S.和F.N.A.的关系： D.V.S.＝F.N.A. / (100- F.N.A.) F.N.A.为常数时， w(H2SO4) 和 w(HNO3)线型关系。
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6.4 混酸硝化 6.4.3 硝化操作 混酸硝化→
6.4.3 硝化操作 操作方式：间歇操作、连续操作。 操作方式 间歇操作：灵活性高、适应性强，适用于小批 间歇操作 量、多品种的生产； 连续操作：小设备、大生产、效率高、便于自 连续操作 动控制。