2017年10月27日,世界卫生组织国际癌症研究机构公布的致癌物清单初步整理参考,四氢呋喃在2B类致癌物清单中。[2]
中文名
四氢呋喃[3]
外文名
tetrahydrofuran,THF
别名
氧杂环戊烷、1,4-环氧丁烷[3]
化学式
C4H8O[3]
分子量
72.107
基本信息
化学式:C4H8O
分子量:72.107
CAS号:109-99-9
EINECS号:203-786-5
理化性质
密度:0.89g/cm3
熔点:-108.5℃
沸点:66℃
闪点:-14℃(CC)
折射率:1.465(20℃)
饱和蒸气压:19.3kPa(20℃)
临界温度:268℃
临界压力:5.19MPa
引燃温度:321℃
爆炸上限(V/V):11.8%
爆炸下限(V/V):1.8%
外观:无色液体
溶解性:溶于水、乙醇、乙醚、丙酮、苯等多数有机溶剂[1]
分子结构数据
摩尔折射率:20.05[3]
摩尔体积(cm3/mol):79.7
等张比容(90.2K):184.7
表面张力(dyne/cm):28.8
极化率(10-24 cm3):7.94[1]
计算化学数据
疏水参数计算参考值(XlogP):无
氢键供体数量:0
氢键受体数量:1
可旋转化学键数量:0
互变异构体数量:无
拓扑分子极性表面积:9.2[3]
重原子数量:5
表面电荷:0
复杂度:22.8
同位素原子数量:0
确定原子立构中心数量:0
不确定原子立构中心数量:0
确定化学键立构中心数量:0
不确定化学键立构中心数量:0
共价键单元数量:1[1]
毒理学数据
1、急性毒性
LD50:1650mg/kg(大鼠经口)
LC50:21000ppm(大鼠吸入,3h)
2、致突变性
微生物致突变:大肠杆菌1μmol/L
3、致畸性
小鼠孕后6~17d经口给予最低中毒剂量(TDLo)2592mg/kg,致肌肉骨骼系统发育畸形。[1]
生态学数据
1、生态毒性
LC50:2160mg/L(96h)(黑头呆鱼)
IC50:225mg/L(72h)(藻类)
2、生物降解
MITI-Ⅱ测试,初始浓度30ppm,污泥浓度100ppm,2周后降解100%。
3、非生物降解性
空气中,当羟基自由基浓度为5.00×105个/cm3时,降解半衰期为1d(理论)。[1]
用途
主要用作溶剂、化学合成中间体、分析试剂。
防护措施
呼吸系统防护:可能接触其蒸气时,应该佩戴过滤式防毒面具(半面罩)。必要时,建议佩戴自给式呼吸器。
眼睛防护:一般不需要特殊防护,高浓度接触时可戴安全防护眼镜。
身体防护:穿防静电工作服。
手防护:戴防苯耐油手套。
其他:工作现场严禁吸烟。工作毕,淋浴更衣。注意个人清洁卫生。
急救措施
皮肤接触:脱去被污染的衣着,用肥皂水和清水彻底冲洗皮肤。
眼睛接触:提起眼睑,用流动清水或生理盐水冲洗。就医。
吸入:迅速脱离现场至空气新鲜处。保持呼吸道通畅。如呼吸困难,给输氧。如呼吸停止,立即进行人工呼吸。就医。
食入:饮足量温水,催吐,就医。
操作处置与储存
操作注意事项:密闭操作,全面通风。操作人员必须经过专门培训,严格遵守操作规程。建议操作人员佩戴过滤式防毒面具(半面罩),戴安全防护眼镜,穿防静电工作服,戴橡胶耐油手套。远离火种、热源,工作场所严禁吸烟。使用防爆型的通风系统和设备。防止蒸气泄漏到工作场所空气中。避免与氧化剂、酸类、碱类接触。灌装时应控制流速,且有接地装置,防止静电积聚。搬运时要轻装轻卸,防止包装及容器损坏。配备相应品种和数量的消防器材及泄漏应急处理设备。倒空的容器可能残留有害物。
储存注意事项:通常商品加有阻聚剂。储存于阴凉、通风的库房。远离火种、热源。库温不宜超过30℃。包装要求密封,不可与空气接触。应与氧化剂、酸类、碱类等分开存放,切忌混储。采用防爆型照明、通风设施。禁止使用易产生火花的机械设备和工具。储区应备有泄漏应急处理设。
沸石(zeolite)是一种矿石,最早发现于1756年。瑞典的矿物学家克朗斯提(Axel Fredrik Cronstedt)发现有一类天然硅铝酸盐矿石在灼烧时会产生沸腾现象,因此命名为“沸石”(瑞典文zeolit)。在希腊文中意为“沸腾”(zeo)的“石头”(lithos)。此后,人们对沸石的研究不断深入。
中文名
沸石
外文名
zeolite
种类
30种
用途
环保壁材水处理土壤修复剂分子筛
中文别名
硅酸铝钾盐
历史
1932年,McBain提出了“分子筛”的概念。表示可以在分子水平上筛分物质的多孔材料。虽然沸石只是分子筛的一种,但是沸石在其中最具代表性,因此“沸石”和“分子筛”这两个词经常被混用。人造沸石是:磺酸化聚苯乙烯;天然沸石:铝硅酸钠。沸石族矿物常见于喷出岩,特别是玄武岩的孔隙中,也见于沉积岩、变质岩及热液矿床和某些近代温泉沉积中。河北省围场县为我国境内已发现的沸石储量最高的地区,沸石储量20亿吨以上。[1]
化学式
沸石的一般化学式为:AmBpO2p·nH2O,结构式为A(x/q) [ (AlO2)x (SiO2)y ] ·n(H2O) 其中:A为Ca、Na、K、Ba、Sr等阳离子,B为Al和Si,p为阳离子化合价,m为阳离子数,n为水分子数,x为Al原子数,y为Si原子数,(y/x)通常在1~5之间,(x+y)是单位晶胞中四面体的个数。
分子 量:218.247238[3]
EINECS号 215-283-8
性质与稳定性
如果遵照规格使用和储存则不会分解,未有已知危险反应,避免氧化物。溶于强碱。属高硅沸石。具有独特的孔结构、高的催化活性和热稳定性及耐酸性。
沸石是沸石族矿物的总称,是一种含水的碱或碱土金属铝硅酸盐矿物。全世界已发现天然沸石40多种,其中最常见的有斜发沸石、丝光沸石、菱沸石、毛沸石、钙十字沸石、片沸石、浊沸石、辉沸石和方沸石等。已被大量利用的是斜发沸石和丝光沸石。沸石族矿物所属晶系不一,晶体多呈纤维状、毛发状、柱状,少数呈板状或短柱状。
沸石具有离子交换性、吸附分离性、催化性、稳定性、化学反应性、可逆的脱水性、电导性等。沸石主要产于火山岩的裂隙或杏仁体中,与方解石、石髓、石英共生;亦产于火山碎屑沉积岩及温泉沉积中。[4]
品种
自然界已发现的沸石有80多种,较常见的有方沸石、菱沸石、钙沸石、片沸石、钠沸石、丝光沸石、辉沸石等,都以含钙、钠为主。它们含水量的多少随外界温度和湿度的变化而变化。晶体所属晶系随矿物种的不同而异,以单斜晶系和正交晶系(斜方晶系)的占多数。方沸石、菱沸石常呈等轴状晶形,片沸石、辉沸石呈板状,毛沸石、丝光沸石呈针状或纤维状,钙十字沸石和辉沸石双晶常见。纯净的各种沸石均为无色或白色,但可因混入杂质而呈各种浅色。玻璃光泽。解理随晶体结构而异。莫氏硬度中等。比重介于2.0~2.3,含钡的则可达 2.5~2.8。沸石主要形成于低温热液阶段,常见于喷出岩气孔中,也见于热液矿床和近代温泉沉积中。沸石可以借水的渗滤作用,以进行阳离子的交换,其成分中的钠离子可与水溶液中的钙、镁等离子交换,工业上用以软化硬水。沸石的晶体结构是由硅(铝)氧四面体连成三维的格架,格架中有各种大小不同的空穴和通道,具有很大的开放性。碱金属或碱土金属离子和水分子均分布在空穴和通道中,与格架的联系较弱。不同的离子交换对沸石结构影响很小,但使沸石的性质发生变化。晶格中存在的大小不同空腔,可以吸取或过滤大小不同的其他物质的分子。工业上常将其作为分子筛,以净化或分离混合成分的物质,如气体分离、石油净化、处理工业污染等。
工业用途沸石
一、斜发沸石
在岩石致密结构处的斜发沸石,多呈似放射状板片集合体微形态,而在孔隙发育处,可形成具完好或部分完好几何形态的板块晶体,宽可达20mm,厚5mm左右,端部约呈120度角,有的呈菱形板片和板条状。EDX谱为Si、Al、Na、K、Ca。
二、丝光沸石
SEM特征微形态为纤性状,纤丝般细直或稍有弯曲,直径约为0.2mm,长度可达几mm,可为自生矿物,但也见到在蚀变矿物外缘,呈放射状逐渐分开形成纤丝状丝光沸石。此种丝光沸石应为改造型矿物。EDX谱主为Si、Al、Ca、Na。
三、方沸石
SEM特征微形态为四角三八面体和各种形态的聚形,晶面多呈4、6边形,晶粒可大至几十mm,EDX谱特征元素为Si、Al、Na,可以有少量Ca。
四、菱沸石
SEM特征微形态短菱柱形大小可从1mm到几mm,EDX谱为Si、Al、Ca、可以有K、Na的少量存在。[5]
结构特点
沸石
有很多种,已经发现的就有36种。它们的共同特点就是具有架状结构,就是说在它们的晶体内,分子像搭架子似地连在一起,中间形成很多空腔。因为在这些空腔里还存在很多水分子,因此它们是含水矿物。这些水分在遇到高温时会排出来,比如用火焰去烧时,大多数沸石便会膨胀发泡,像是沸腾一般。沸石的名字就是因此而来。不同的沸石具有不同的形态,如方沸石和菱沸石一般为轴状晶体,片沸石和辉沸石则呈板状,丝光沸石又成了针状或纤维状等等。各种沸石如果内部纯净的话,它们应该是无色或白色,但是如果内部混入了其他杂质,便会显出各种浅浅的颜色来。沸石还具有玻璃样的光泽。我们知道沸石中的水分可以跑出来,但这并不会破坏沸石内部的晶体结构。因此,它还可以再重新吸收水或其他液体。于是,这也成了人们利用沸石的一个特点。我们可以用沸石来分离炼油时产生的一些物质,可以让它使空气变得干燥,可以让它吸附某些污染物,净化和干燥酒精等等。沸石矿物有很广的分布。特别多见于由火山碎屑形成的沉积岩石中,在土壤中也有发现。
沸石
晶体构造
沸石的晶体构造可分为三种组分:(1)铝硅酸盐骨架,(2)骨架内含可交换阳离子M的孔道和空洞,(3)潜在相的水分子,即沸石水。
沸石的构造与石英、长石的骨架有些不同。石英、长石的骨架构造比较严紧,比重2.6~2.7,而沸石的骨架构造比较空疏,比重2.0~2.2。其脱水后的空腔可大至47%,如菱沸石,甚至50%,如合成沸石。
在长石构造中,金属阳离子都限制在O离子构成的晶体骨架的空隙间,除非晶体被破坏,这些金属阳离子是很难自由活动的。Na或K被Ca交换,必须与Si、Al的置换同时进行,即成对置换,必然引起Si/AI比的改变。
在似长石构造中,金属阳离子位于比较开阔的相互通连的空隙间,比重2.14~2.45,阳离子可以通过构造的通路互相交换,而不破坏其晶体骨架。水方钠石和水霞石曾被认为是沸石族矿物。
在沸石构造中,金属阳离子位于晶体构造较大并相互通连的孔道或空洞间。因此,阳离子可自由地通过孔道发生交换作用,而不能影响其晶体骨架,像2(Na,K)(Ca2+)这样的交换,在沸石中是容易发生的,而在长石中是不能的。这种形式的交换作用,可能是离子交换的极端形式,只限于沸石及类似的矿物。
沸石的水分子与骨架离子和可交换金属阳离子的联系,一般都是松弛而微弱的。这些水分子比阳离子更自由地可以移动和出入孔道。在有热力的趋使下,可自由地脱、附而不影响其骨架构造。[6]
特性
沸石
是沸石族矿物的总称,是一种含水的碱金属或碱土金属的铝硅酸矿物。按沸石矿物特征分为架状、片状、纤维状及未分类四种,按孔道体系特征分为一维、二维、三维体系。任何沸石都由硅氧四面体和铝氧四面体组成。四面体只能以顶点相连,即共用一个氧原子,而不能“边”或“面”相连。铝氧四面体本身不能相连,其间至少有一个硅氧四面体。而硅氧四面体可以直接相连。硅氧四面体中的硅,可被铝原子置换而构成铝氧四面体。但铝原子是三价的,所以在铝氧四面体中,有一个氧原子的电价没有得到中和,而产生电荷不平衡,使整个铝氧四面体带负电。为了保持中性,必须有带正电的离子来抵消,一般是由碱金属和碱土金属离子来补偿,如Na、Ca及Sr、Ba、K、Mg等金属离子。由于沸石具有独特的内部结构和结晶化学性质,因而使沸石拥有多种可供工农业利用的特性。
沸石
世界上已发现的天然沸石一般为浅灰色,有时为肉红色。拿在手上明显感到比一般石头轻,这是因为沸石内部充满了细微的孔穴和通道,比蜂房要复杂得多。假如把沸石比作旅馆,那么1立方微米的这种“超级旅馆”内竟有100万个“房间”!的这些房间能根据“旅客”(分子和离子)的性别、高矮、胖瘦、嗜好的不同自动开门或挡驾,绝对不会让“胖子”到“瘦子”的房间去,也不会使高个子与矮个子同住一室。根据沸石的这一特性,人们用它来筛选分子,获得很好的效果。这对在工业废液中回收铜、铅、镉、镍、钼等金属微粒具有特别重要的意义。
沸石具有吸附性、离子交换性、催化和耐酸耐热等性能,因此被广泛用作吸附剂、离子交换剂和催化剂,也可用于气体的干燥、净化和污水处理等方面。沸石还具有“营养”价值。在饲料中添加5%的沸石粉,能使禽畜生长加快,体壮肉鲜,产蛋率高。
由于沸石的多孔性硅酸盐性质,小孔中存有一定量的空气,常被用于防暴沸。在加热时,小孔内的空气逸出,起到了气化核的作用,小气泡很容易在其边角上形成。
防暴沸原理
先说成因:对过热液体继续加热,会骤然而剧烈地发生沸腾现象,这种现象称为“暴沸”,或叫作“崩沸”。过热是亚稳状态。由于过热液体内部的涨落现象,某些地方具有足够高的能量的分子,可以彼此推开而形成极小的气泡。当过热的液体温度远高于沸点时,小气泡内的饱和蒸气压就比外界的压强高,于是气泡迅速增长而膨胀,以至由于破裂引起工业容器的爆炸。液体之所以发生过热的原因是液体里缺乏形成气泡的核心。为了清除在蒸馏过程中的过热现象和保证沸腾的平稳状态,常加沸石,或一端封口的毛细管,因为它们都能防止加热时的暴沸现象,把它们称做止暴剂又叫助沸剂,值得注意的是,不能在液体沸腾时,加入止暴剂,不能用已使用过的止暴剂。简单说就是因为加热时烧杯中的液体会向上冲,从而造成了一个个冒出来的“喷泉”,剧烈时甚至会溅出伤人,而沸石能够有效的阻止液体的向上冲,使加热时液体能够保持平稳。
用途
吸附剂和干燥剂
催化剂
洗涤剂
其他用途(污水处理、土壤改良剂、饲料添加剂)
天然沸石是一种新兴材料,被广泛应用于工业、农业、国防等部门,并且它的用途还在不断地开拓。沸石被用作离子交换剂、吸附分离剂、干燥剂、催化剂、水泥混合材料。[7]在石油、化学工业中,用作石油炼制的催化裂化、氢化裂化和石油的化学异构化、重整、烷基化、歧化;气、液净化、分离和储存剂;硬水软化、海水淡化剂;特殊干燥剂(干燥空气、氮、烃类等)。在轻工行业用于造纸、合成橡胶、塑料、树脂、涂料充填剂和素质颜色等。在国防、空间技术、超真空技术、开发能源、电子工业等方面,用作吸附分离剂和干燥剂。在建材工业中,用作水泥水硬性活性掺和料,烧制人工轻骨料,制作轻质高强度板材和砖。在农业上用作土壤改良剂,能起保肥、保水、防止病虫害的作用。在禽畜业中,作饲料(猪、鸡)的添加剂和除臭剂等,可促进牲口成长,提高小鸡成活率。在环境保护方面,用来处理废气、废水,从废水废液中脱除或回收金属离子,脱除废水中放射性污染物。
在医学上,沸石用于血液、尿中氮量的测定。沸石还被开发成为保健用品,用于抗衰老,去除体内积累的重金属。
在生产中,沸石常用于砂糖的精制。
新型墙材(加气混凝土砌块)原料
随着实心黏土砖逐步退出舞台,新型墙体材料应用比例当前已达到80%墙体材料生产企业以煤矸石、粉煤灰、陶粒、炉渣、轻质工业废渣、重质建筑垃圾、沸石等为主料,积极开发新型墙体材料。
在化学蒸馏或加热实验当中常用来防止暴沸,这是因为沸石的结构当中有大量的小孔,可作为气泡的凝结核,使反应液平稳沸腾。可用敲碎至米粒大小的素烧瓷片代替。
SEM、TEM、XRD、AES、STM、AFM的区别主要是名称不同、工作原理不同、作用不同、
一、名称不同
1、SEM,英文全称:Scanningelectronmicroscope,中文称:扫描电子显微镜。
2、TEM,英文全称:TransmissionElectronMicroscope,中文称:透射电子显微镜。
3、XRD,英文全称:Diffractionofx-rays,中文称:X射线衍射。
4、AES,英文全称:AugerElectronSpectroscopy,中文称:俄歇电子能谱。
5、STM,英文全称:ScanningTunnelingMicroscope,中文称:扫描隧道显微镜。
6、AFM,英文全称:AtomicForceMicroscope,中文称:原子力显微镜。
二、工作原理不同
1.扫描电子显微镜的原理是用高能电子束对样品进行扫描,产生各种各样的物理信息。通过接收、放大和显示这些信息,可以观察到试样的表面形貌。
2.透射电子显微镜的整体工作原理如下:电子枪发出的电子束经过冷凝器在透镜的光轴在真空通道,通过冷凝器,它将收敛到一个薄,明亮而均匀的光斑,辐照样品室的样品。通过样品的电子束携带着样品内部的结构信息。通过样品致密部分的电子数量较少,而通过稀疏部分的电子数量较多。
物镜会聚焦点和一次放大后,电子束进入第二中间透镜和第一、第二投影透镜进行综合放大成像。最后,将放大后的电子图像投影到观察室的荧光屏上。屏幕将电子图像转换成可视图像供用户观察。
3、x射线衍射(XRD)的基本原理:当一束单色X射线入射晶体,因为水晶是由原子规则排列成一个细胞,规则的原子之间的距离和入射X射线波长具有相同的数量级,因此通过不同的原子散射X射线相互干涉,更影响一些特殊方向的X射线衍射,衍射线的位置和强度的空间分布,晶体结构密切相关。
4.入射的电子束和材料的作用可以激发原子内部的电子形成空穴。从填充孔到内壳层的转变所释放的能量可能以x射线的形式释放出来,产生特征性的x射线,也可能激发原子核外的另一个电子成为自由电子,即俄歇电子。
5.扫描隧道显微镜的工作原理非常简单。一个小电荷被放在探头上,电流从探头流出,穿过材料,到达下表面。当探针通过单个原子时,通过探针的电流发生变化,这些变化被记录下来。
电流在流经一个原子时涨落,从而非常详细地描绘出它的轮廓。经过多次流动后,人们可以通过绘制电流的波动得到构成网格的单个原子的美丽图画。
6.原子力显微镜的工作原理:当原子间的距离减小到一定程度时,原子间作用力迅速增大。因此,样品表面的高度可以直接由微探针的力转换而来,从而获得样品表面形貌的信息。
三、不同的功能
1.扫描电子显微镜(SEM)是介于透射电子显微镜和光学显微镜之间的一种微观形貌观察方法,可以直接利用样品表面材料的材料性质进行微观成像。
扫描电子显微镜具有高倍放大功能,可连续调节20000~200000倍。它有一个大的景深,一个大的视野,一个立体的形象,它可以直接观察到各种样品在不均匀表面上的细微结构。
样品制备很简单。目前,所有的扫描电镜设备都配备了x射线能谱仪,可以同时观察微观组织和形貌,分析微区成分。因此,它是当今非常有用的科学研究工具。
2.透射电子显微镜在材料科学和生物学中有着广泛的应用。由于电子容易散射或被物体吸收,穿透率低,样品的密度和厚度会影响最终成像质量。必须制备超薄的薄片,通常为50~100nm。
所以当你用透射电子显微镜观察样品时,你必须把它处理得很薄。常用的方法有:超薄切片法、冷冻超薄切片法、冷冻蚀刻法、冷冻断裂法等。对于液体样品,通常挂在预处理过的铜线上观察。
3X射线衍射检测的重要手段的人们意识到自然,探索自然,尤其是在凝聚态物理、材料科学、生活、医疗、化工、地质、矿物学、环境科学、考古学、历史、和许多其他领域发挥了积极作用,不断拓展新领域、新方法层出不穷。
特别是随着同步辐射源和自由电子激光的兴起,x射线衍射的研究方法还在不断扩展,如超高速x射线衍射、软x射线显微术、x射线吸收结构、共振非弹性x射线衍射、同步x射线层析显微术等。这些新的X射线衍射检测技术必将为各个学科注入新的活力。
4,俄歇电子在固体也经历了频繁的非弹性散射,可以逃避只是表面的固体表面原子层的俄歇电子,电子的能量通常是10~500电子伏特,他们的平均自由程很短,约5~20,所以俄歇电子能谱学调查是固体表面。
俄歇电子能谱通常采用电子束作为辐射源,可以进行聚焦和扫描。因此,俄歇电子能谱可用于表面微观分析,并可直接从屏幕上获得俄歇元素图像。它是现代固体表面研究的有力工具,广泛应用于各种材料的分析,催化、吸附、腐蚀、磨损等方面的研究。
5.当STM工作时,探头将足够接近样品,以产生具有高度和空间限制的电子束。因此,STM具有很高的空间分辨率,可以用于成像工作中的科学观测。
STM在加工的过程中进行了表面上可以实时成像进行了表面形态,用于查找各种结构性缺陷和表面损伤,表面沉积和蚀刻方法建立或切断电线,如消除缺陷,达到修复的目的,也可以用STM图像检查结果是好还是坏。
6.原子力显微镜的出现无疑促进了纳米技术的发展。扫描探针显微镜,以原子力显微镜为代表,是一系列的显微镜,使用一个小探针来扫描样品的表面,以提供高倍放大。Afm扫描可以提供各类样品的表面状态信息。
与传统显微镜相比,原子力显微镜观察样品的表面的优势高倍镜下在大气条件下,并且可以用于几乎所有样品(与某些表面光洁度要求)并可以获得样品表面的三维形貌图像没有任何其他的样品制备。
扫描后的三维形貌图像可进行粗糙度计算、厚度、步长、方框图或粒度分析。
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