丙酮与二甲基甲酰胺协同氧化机制及污染物生成特性的实验与模拟研究

本文推荐：该研究通过喷射搅拌反应器(JSR)实验结合Chemkin模拟，揭示了丙酮与二甲基甲酰胺(DMF)混合氧化过程中的协同效应。研究发现，在550-800°C低温区间，混合体系显著增加NO排放并降低反应起始温度，其机制与H/OH自由基的低温生成密切相关。研究为电子制造业挥发性有机物(VOCs)治理提供了重要理论依据。

　　

Highlight

本研究亮点在于揭示了DMF-丙酮混合体系的独特协同效应：反应温度降低伴随NO浓度升高的"双刃剑"现象，为复杂VOCs协同治理提供了新认知。

Jet stirring mixing experiment

在等温喷射搅拌反应器(JSR)中开展了丙酮/DMF/O₂/Ar混合物的氧化反应研究。所有实验保持O₂初始摩尔分数0.18，反应压力为常压，温度范围450-900°C。混合气体在反应器内停留时间恒定为3秒，设置丙酮与DMF的混合比例梯度为0/0.3/1.0/3.0/∞。JSR反应器作为气相反应动力学研究的利器，其卓越的混合特性为捕捉低温反应中间体提供了理想平台。

Concentration analysis of main product components

图2展示了丙酮与DMF贫燃氧化的主要产物(CO, CO₂)分布规律。纯DMF完全氧化为CO₂的效率在整个温度区间均低于混合体系。当温度突破800°C时，不同混合比例(R=丙酮/DMF)下的氧化效率与纯丙酮趋于一致。值得注意的是，在650-750°C的"黄金温度窗口"内，混合体系展现出惊人的CO₂转化率跃升现象，这暗示着两种分子间可能存在神秘的"自由基接力"机制。

Conclusion

本研究通过JSR装置实验揭示了丙酮-DMF混合燃料贫燃特性的奥秘。通过调控反应温度、当量比和混合比例这三个关键"旋钮"，系统解析了实际燃烧应用中混合燃料的相互作用机制。特别针对烃类产物和氮氧化物等关键污染物，建立了从分子尺度到宏观排放的完整认知链条，为电子制造业VOCs治理提供了精准的调控靶点。