第三章硝化反应1

硝化反应详解硝化反应详解1 、简介硝化反应,硝化就是向有机化合物分子中引入硝基(—NＯ2)得过程,硝基就就是硝酸失去一个羟基形成得一价得基团。

芳香族化合物硝化得反应机理为:硝酸得－OH基被质子化,接着被脱水剂脱去一分子得水形成硝酰正离子(nｉｔronium iｏｎ,NO2)中间体,最后与苯环行亲电芳香取代反应,并脱去一分子得氢离子。

在此种得硝化反应中芳香环得电子密度会决定硝化得反应速率,当芳香环得电子密度越高,反应速率就越快。

由于硝基本身为一个亲电体,所以当进行一次硝化之后往往会因为芳香环电子密度下降而抑制第二次以后得硝化反应、必须要在更剧烈得反应条件(例如:高温)或就是更强得硝化剂下进行、常用得硝化剂主要有浓硝酸、发烟硝酸、浓硝酸与浓硫酸得混酸或就是脱水剂配合硝化剂、脱水剂:浓硫酸、冰醋酸、乙酐、五氧化二磷硝化剂:硝酸、五氧化二氮(N２O5)Ar─Ｈ+ＨNO３→Ar─NO2+Ｈ2O２、反应机理硝化反应得机理主要分为两种,对于脂肪族化合物得硝化一般就是通过自由基历程来实现得,其具体反映比较复杂,在不同体系中均有所不同,很难有可以总结得共性,故这里不予列举。

而对于芳香族化合物来说,其反应历程基本相同,就是典型得亲电取代反应。

３、主要方法硝化过程在液相中进行,通常采用釜式反应器。

根据硝化剂与介质得不同,可采用搪瓷釜、钢釜、铸铁釜或不锈钢釜。

用混酸硝化时为了尽快地移去反应热以保持适宜得反应温度,除利用夹套冷却外,还在釜内安装冷却蛇管。

产量小得硝化过程大多采用间歇操作。

产量大得硝化过程可连续操作,采用釜式连续硝化反应器或环型连续硝化反应器,实行多台串联完成硝化反应。

环型连续硝化反应器得优点就是传热面积大,搅拌良好,生产能力大,副产得多硝基物与硝基酚少。

硝化方法主要有:稀硝酸硝化、浓硝酸硝化、在浓硫酸中用硝酸硝化、在有机溶剂中用硝酸硝化与非均相混酸硝化等。

硝化方法主要有以下几种:(1)稀硝酸硝化一般用于含有强得第一类定位基得芳香族化合物得硝化,反应在不锈钢或搪瓷设备中进行,硝酸约过量1０~6５%。

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。

硝化反应的化学方程式
化学方程式，NH4+ + 2O2 -> NO2+ 2H+ + H2O.
硝化反应是一种重要的生物地球化学过程，它在氮循环中起着关键作用。

硝化反应是指氨氧化细菌将氨氮氧化成亚硝酸盐，再由亚硝酸氧化细菌将亚硝酸盐氧化成硝酸盐的过程。

这个过程在自然界中广泛存在，对土壤、水体和大气中的氮素循环具有重要意义。

在硝化反应中，氨氧化细菌首先将氨氮氧化成亚硝酸盐，化学方程式为NH4+ + 2O2 -> NO2+ 2H+ + H2O。

然后，亚硝酸氧化细菌将亚硝酸盐氧化成硝酸盐，化学方程式为2NO2+ O2 -> 2NO3-。

这两个步骤共同构成了硝化反应。

硝化反应对土壤中氮素的转化起着至关重要的作用。

它将氨氮转化为硝酸盐，使植物能够更容易地吸收氮素，促进了植物的生长和发育。

此外，硝化反应还能够减少氨气对环境的污染，促进土壤中氮素的循环利用。

除了对土壤中氮素的转化作用外，硝化反应也在水体和大气中起着重要作用。

它有助于净化水体中的氮污染物，同时还参与了大
气中氮氧化物的生成和转化过程。

总之，硝化反应是一种重要的生物地球化学过程，对氮素的循环和生态系统的稳定具有重要意义。

通过深入研究硝化反应的机制和影响，可以更好地理解自然界中氮素的循环规律，促进环境保护和可持续发展。

第四章 硝 化向有机化合物分子中引入硝基(-NO 2)的反应称为硝化反应。

硝化反应是有机化学工业中十分重要的单元反应之一。

硝化产品具有十分广泛的用途，不仅在染料、制药等民用行业上占有重要的地位，而且在国防工业中也占有重要的地位。

另外，可利用硝基的强极性，使芳环上其它取代基活化从而更容易发生化学反应。

第一节 硝化反应一、硝化试剂硝化剂是指在反应中能提供硝基(-NO 2)的化学物质。

常见的硝化试剂有不同浓度的硝酸、硝酸与硫酸的混合物、硝酸盐和硫酸、五氧化二氮以及硝酸和乙酸的混合物等。

混酸是最常用的硝化试剂。

一般认为硝化剂是以NO 2+(硝酰正离子)形式参与反应的。

1．硝酸 纯硝酸、发烟硝酸及浓硝酸很少离解，主要以分子状态存在，仅有少部分硝酸经分子间质子的转移而离解成NO 2+。

由上式可知，水分的存在不利于NO 2+的形成。

因此，单用硝酸作硝化剂，会因硝化反应过程中产生的水而使硝酸浓度不断下降，硝化反应速度不断降低。

故一般很少采用单一的硝酸用硝化剂，除非是硝化反应活性较高的酚、酚醚、芳胺及稠环芳烃。

2．混酸 混酸是硝酸与硫酸的混合物。

混酸是应用最广泛的硝化剂。

在混酸中，硫酸起酸的作用，硝酸则作为一个碱而起作用。

因此，硫酸的加入可以大大提高硝酸的硝化能力。

混酸中所含硫酸的浓度不同，其NO 2+含量也不同。

表3-1 混酸中HNO 3转化成NO 2+的百分率HNO 3+HNO3H 2NO 3++NO 3-H 2NO 3+O H 2+NO 2+H 2SO 4+HNO 3HSO 4-+H 2NO 3+H 2SO 4+H 2NO 3+H 3O ++NO2++HSO 4-硫酸中水的存在对生成NO2+不利，因加入水后增加了HSO4-及H3O+离子的浓度，这两种离子均会抑制NO2+的生成。

3．硝酸与醋酐硝酸与醋酐组成的硝化体系硝化能力较强，可在低温下进行硝化反应，适用于易被氧化和被混酸分解的硝化反应。

该硝化剂中醋酐是溶剂，对有机物有良好的溶解性。

硝化反应详解The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020硝化反应详解1 、简介硝化反应，硝化是向有机化合物分子中引入硝基（－NO2）的过程，硝基就是硝酸失去一个羟基形成的一价的基团。

芳香族化合物硝化的反应机理为：硝酸的－OH基被质子化，接着被脱水剂脱去一分子的水形成硝酰正离子（nitronium ion，NO2）中间体，最后和苯环行亲电芳香取代反应，并脱去一分子的氢离子。

在此种的硝化反应中芳香环的电子密度会决定硝化的反应速率，当芳香环的电子密度越高，反应速率就越快。

由于硝基本身为一个亲电体，所以当进行一次硝化之后往往会因为芳香环电子密度下降而抑制第二次以后的硝化反应。

必须要在更剧烈的反应条件（例如：高温）或是更强的硝化剂下进行。

常用的硝化剂主要有浓硝酸、发烟硝酸、浓硝酸和浓硫酸的混酸或是脱水剂配合硝化剂。

脱水剂：浓硫酸、冰醋酸、乙酐、五氧化二磷硝化剂：硝酸、五氧化二氮（N2O5）Ar─H+HNO3→Ar─NO2+H2O2 、反应机理硝化反应的机理主要分为两种，对于脂肪族化合物的硝化一般是通过自由基历程来实现的，其具体反映比较复杂，在不同体系中均有所不同，很难有可以总结的共性，故这里不予列举。

而对于芳香族化合物来说，其反应历程基本相同，是典型的亲电取代反应。

3 、主要方法硝化过程在液相中进行，通常采用釜式反应器。

根据硝化剂和介质的不同，可采用搪瓷釜、钢釜、铸铁釜或不锈钢釜。

用混酸硝化时为了尽快地移去反应热以保持适宜的反应温度,除利用夹套冷却外,还在釜内安装冷却蛇管。

产量小的硝化过程大多采用间歇操作。

产量大的硝化过程可连续操作，采用釜式连续硝化反应器或环型连续硝化反应器,实行多台串联完成硝化反应。

环型连续硝化反应器的优点是传热面积大，搅拌良好，生产能力大，副产的多硝基物和硝基酚少。

硝化方法主要有：稀硝酸硝化、浓硝酸硝化、在浓硫酸中用硝酸硝化、在有机溶剂中用硝酸硝化和非均相混酸硝化等。

硝化反应详解 Prepared on 22 November 2020硝化反应详解1、简介硝化反应，硝化是向有机化合物分子中引入硝基（－NO2）的过程，硝基就是硝酸失去一个羟基形成的一价的基团。

芳香族化合物硝化的反应机理为：硝酸的－OH基被质子化，接着被脱水剂脱去一分子的水形成硝酰正离子（nitroniumion，NO2）中间体，最后和苯环行亲电芳香取代反应，并脱去一分子的氢离子。

在此种的硝化反应中芳香环的电子密度会决定硝化的反应速率，当芳香环的电子密度越高，反应速率就越快。

由于硝基本身为一个亲电体，所以当进行一次硝化之后往往会因为芳香环电子密度下降而抑制第二次以后的硝化反应。

必须要在更剧烈的反应条件（例如：高温）或是更强的硝化剂下进行。

常用的硝化剂主要有浓硝酸、发烟硝酸、浓硝酸和浓硫酸的混酸或是脱水剂配合硝化剂。

脱水剂：浓硫酸、冰醋酸、乙酐、五氧化二磷硝化剂：硝酸、五氧化二氮（N2O5）Ar─H+HNO3→Ar─NO2+H2O2、反应机理硝化反应的机理主要分为两种，对于脂肪族化合物的硝化一般是通过自由基历程来实现的，其具体反映比较复杂，在不同体系中均有所不同，很难有可以总结的共性，故这里不予列举。

而对于芳香族化合物来说，其反应历程基本相同，是典型的亲电取代反应。

3、主要方法硝化过程在液相中进行，通常采用釜式反应器。

根据硝化剂和介质的不同，可采用搪瓷釜、钢釜、铸铁釜或不锈钢釜。

用混酸硝化时为了尽快地移去反应热以保持适宜的反应温度,除利用夹套冷却外,还在釜内安装冷却蛇管。

产量小的硝化过程大多采用间歇操作。

产量大的硝化过程可连续操作，采用釜式连续硝化反应器或环型连续硝化反应器,实行多台串联完成硝化反应。

环型连续硝化反应器的优点是传热面积大，搅拌良好，生产能力大，副产的多硝基物和硝基酚少。

硝化方法主要有：稀硝酸硝化、浓硝酸硝化、在浓硫酸中用硝酸硝化、在有机溶剂中用硝酸硝化和非均相混酸硝化等。

硝化方法主要有以下几种：（1）稀硝酸硝化一般用于含有强的第一类定位基的芳香族化合物的硝化，反应在不锈钢或搪瓷设备中进行，硝酸约过量10~65%。

硝化反应硝化反应（1）硝化及硝化产物在有机化合物分子中引人硝基（一 NO2）取代氢原子而生成硝基化合物的反应，称为硝化反应。

常用的硝化剂是浓硝酸或混合酸（浓硝酸和浓硫酸的混合物）。

如下的硝化过程是染料、炸药及某些药物生产的重要反应过程。

硝化过程中硝酸的浓度对反应温度有很大的影响。

硝化反应是强烈放热的反应，因此硝化需在降温条件下进行。

对于难硝化的物质以及制备多硝基物时，常用硝酸盐代替硝酸。

先将被硝化的物质溶于浓硫酸中，然后在搅拌下将某种硝酸盐（KNO3、NaNO、NH,NO「渐渐加人浓酸溶液中。

除此之外，氧化氮也可以做硝3化剂。

硝基化合物-般都具有爆炸危险性，特别是多硝基化合物，受热、摩擦或撞击都可能引起爆炸。

所用的原料甲苯、苯酚等都是易燃易爆物质。

硝化剂浓硫酸和浓硝酸所配制的混合酸具有强烈的氧化性和腐蚀性。

（2）混酸制备安全硝化多采用混酸，混酸中硫酸量与水量的比例应当计算（在进行浓硫酸稀释时，不可将水注人酸中，因为水的比重比浓硫酸轻，上层的水被溶解放出的热加热沸腾，引起四处飞溅，造成事故），混酸中硝酸量不应少于理论需要量，实际上稍稍过量1%~10%。

在制备混酸时，可用压缩空气进行搅拌，也可机械搅拌或用循环泵。

用压缩空气不如机械搅拌好，有时会带人水或油类，并且酸易被夹带出去，造成损失。

酸类混合中，放出大量热，温度可达到909C或更高。

在这个温度下，硝酸部分分解为二氧化氮和水，假若有部分硝基物生成，高温下可能引起爆炸。

所以必须进行冷却。

机械搅拌和循环搅拌可以起到一定的冷却作用。

由于制备好的混酸具有强烈的氧化性能，因此应防止和其他易燃物接触，避免因强烈氧化而引起自燃。

(3)硝化器搅拌式反应器是常用的硝化设备。

这种设备由锅体(或釜体)、搅拌器、传动装置、夹套和蛇管组成。

-般是间歇操作。

物料由.上部加入锅内，在搅拌条件下迅越地混合并进行硝化反应。

如果需要加热，可在夹套或蛇管内通入蒸汽;如果需要冷却，可通冷却水或冷冻剂。

硝化反应详解Document number：WTWYT-WYWY-BTGTT-YTTYU-2018GT硝化反应详解1、简介硝化反应，硝化是向有机化合物分子中引入硝基（－NO2）的过程，硝基就是硝酸失去一个羟基形成的一价的基团。

芳香族化合物硝化的反应机理为：硝酸的－OH基被质子化，接着被脱水剂脱去一分子的水形成硝酰正离子（nitroniumion，NO2）中间体，最后和苯环行亲电芳香取代反应，并脱去一分子的氢离子。

在此种的硝化反应中芳香环的电子密度会决定硝化的反应速率，当芳香环的电子密度越高，反应速率就越快。

由于硝基本身为一个亲电体，所以当进行一次硝化之后往往会因为芳香环电子密度下降而抑制第二次以后的硝化反应。

必须要在更剧烈的反应条件（例如：高温）或是更强的硝化剂下进行。

常用的硝化剂主要有浓硝酸、发烟硝酸、浓硝酸和浓硫酸的混酸或是脱水剂配合硝化剂。

脱水剂：浓硫酸、冰醋酸、乙酐、五氧化二磷硝化剂：硝酸、五氧化二氮（N2O5）Ar─H+HNO3→Ar─NO2+H2O2、反应机理硝化反应的机理主要分为两种，对于脂肪族化合物的硝化一般是通过自由基历程来实现的，其具体反映比较复杂，在不同体系中均有所不同，很难有可以总结的共性，故这里不予列举。

而对于芳香族化合物来说，其反应历程基本相同，是典型的亲电取代反应。

3、主要方法硝化过程在液相中进行，通常采用釜式反应器。

根据硝化剂和介质的不同，可采用搪瓷釜、钢釜、铸铁釜或不锈钢釜。

用混酸硝化时为了尽快地移去反应热以保持适宜的反应温度,除利用夹套冷却外,还在釜内安装冷却蛇管。

产量小的硝化过程大多采用间歇操作。

产量大的硝化过程可连续操作，采用釜式连续硝化反应器或环型连续硝化反应器,实行多台串联完成硝化反应。

环型连续硝化反应器的优点是传热面积大，搅拌良好，生产能力大，副产的多硝基物和硝基酚少。

硝化方法主要有：稀硝酸硝化、浓硝酸硝化、在浓硫酸中用硝酸硝化、在有机溶剂中用硝酸硝化和非均相混酸硝化等。

硝化反应知识点总结硝化反应是氨氮类物质氧化成硝酸盐的过程，通常分为两步：第一步是氨氧化反应，由氨氧化细菌催化，将氨氮氧化成亚硝酸盐；第二步是亚硝酸盐氧化反应，由亚硝酸氧化细菌或古菌催化，将亚硝酸盐进一步氧化成硝酸盐。

硝化反应的第一步是由氨氧化细菌催化的氨氧化反应。

氨氧化细菌是一类以氨为能源的细菌，它们将氨氮氧化成亚硝酸盐。

氨氧化酵素是这一过程中的关键催化剂，它在细菌细胞内催化氨氮和氧气的反应，生成亚硝酸盐和水。

这一步骤在自然界中主要发生在土壤或水体中，也可在工业废水处理过程中应用。

硝化反应的第二步是由亚硝酸氧化细菌或古菌催化的亚硝酸盐氧化反应。

亚硝酸氧化细菌或古菌是一类以亚硝酸盐为能源的微生物，它们将亚硝酸盐氧化成硝酸盐。

这一过程同样涉及到特定的酶催化作用，使亚硝酸盐被氧化成硝酸盐。

硝酸盐是植物生长和生态系统中的重要氮源之一，因此硝化反应对生态平衡和植物生长有着重要的影响。

硝化反应在自然界中起着重要的作用。

它能促进氮的循环，为植物提供生长所需的氮源，同时也能将氨氮和亚硝酸盐转化成较为稳定的硝酸盐，减少对环境的污染。

此外，硝化反应还可以改善土壤和水体的质量，维持生态系统的平衡。

在人类活动中，硝化反应也具有重要的应用价值。

在农业生产中，硝化反应有利于提高农作物的产量和质量，能够通过肥料中的氨氮转化为植物可吸收的硝酸盐，促进植物生长。

此外，在工业废水处理和城市污水处理领域，硝化反应也是一种重要的方法，可将废水中的氨氮和亚硝酸盐转化为硝酸盐，从而减少对水体的污染。

总之，硝化反应是一种重要的生物化学反应，对生态平衡和环境保护具有重要意义。

通过硝化反应能够将氨氮和亚硝酸盐转化为硝酸盐，为植物提供氮源，同时减少对土壤和水体的污染。

在农业生产和废水处理等领域都有重要的应用价值，是生物技术和环境保护领域的研究热点之一。

硝化反应详解1、简介硝化反应，硝化是向有机化合物分子中引入硝基（一N02 ）的过程，硝基就是硝酸失去一个羟基形成的一价的基团。

芳香族化合物硝化的反应机理为：硝酸的-OH 基被质子化，接着被脱水剂脱去一分子的水形成硝酰正离子（nitronium ion , N02 ）中间体，最后和苯环行亲电芳香取代反应，并脱去一分子的氢离子。

在此种的硝化反应中芳香环的电子密度会决定硝化的反应速率，当芳香环的电子密度越高，反应速率就越快。

由于硝基本身为一个亲电体，所以当进行一次硝化之后往往会因为芳香环电子密度下降而抑制第二次以后的硝化反应。

必须要在更剧烈的反应条件（例如：高温）或是更强的硝化剂下进行。

常用的硝化剂主要有浓硝酸、发烟硝酸、浓硝酸和浓硫酸的混酸或是脱水剂配合硝化剂。

脱水剂：浓硫酸、冰醋酸、乙酐、五氧化二磷硝化剂：硝酸、五氧化二氮（N2O5 ）Ar —H+HN03→ Ar —NO2+H2O2、反应机理硝化反应的机理主要分为两种，对于脂肪族化合物的硝化一般是通过自由基历程来实现的，其具体反映比较复杂，在不同体系中均有所不同，很难有可以总结的共性，故这里不予列举。

而对于芳香族化合物来说，其反应历程基本相同，是典型的亲电取代反应。

3、主要方法硝化过程在液相中进行，通常采用釜式反应器。

根据硝化剂和介质的不同，可采用搪瓷釜、钢釜、铸铁釜或不锈钢釜。

用混酸硝化时为了尽快地移去反应热以保持适宜的反应温度，除利用夹套冷却外，还在釜内安装冷却蛇管。

产量小的硝化过程大多采用间歇操作。

产量大的硝化过程可连续操作，采用釜式连续硝化反应器或环型连续硝化反应器，实行多台串联完成硝化反应。

环型连续硝化反应器的优点是传热面积大，搅拌良好，生产能力大，副产的多硝基物和硝基酚少。

硝化方法主要有：稀硝酸硝化、浓硝酸硝化、在浓硫酸中用硝酸硝化、在有机溶剂中用硝酸硝化和非均相混酸硝化等。

硝化方法主要有以下几种：（1）稀硝酸硝化一般用于含有强的第一类定位基的芳香族化合物的硝化，反应在不锈钢或搪瓷设备中进行，硝酸约过量10~65%。