纤维素热解的TG-FTIR分析

以生物质主要组分纤维素为原料,在热重-红外光谱联用仪上对纤维素分别以5,10,20,40℃/min的升温速率进行了热解实验研究,考察了纤维素的热解特性及轻质气体析出规律。结果表明:较高的升温速率能促进热解反应的进行,升温速率可作为影响最大热解失重速率对应温度(Tp)的一个重要因素,Tp会随着升温速率的增大而升高;纤维素热解过程中,热解气体的最大析出峰都对应于给定升温速率下的DTG失重峰;4种主要轻质气体(H2O,CO,CO2和CH4)均表现为双峰特性,且CO气体在热解后期的析出规律与CO2,H2O和CH4气体的析出规律不同;不同官能团键的断裂和重整,致使小分子气体组分和析出量的差异很大,热解过程中,羰基(C=O)和醚键(C-O-C)的断裂对CO2的生成影响显著;在低温区间CO的析出主要源于C-O-C的断裂,而在高温区间二芳基醚的分解则是CO产生的主要原因;CH4气体的析出主要由甲氧基(CH3O-)的伸缩振动引起。     

采用热重与红外光谱联用研究玉米秸秆热解

采用热重与红外光谱联用技术(TG—FTIR),在升温速率为20℃/min下,对玉米秸秆各部分(秸秆皮、秸秆瓤、叶子及苞叶)的热解产物及析出过程进行了实验研究。实验结果表明,玉米秸秆各部分的热解产物主要为CO2、CO、CH4、H2O,同时含有少量的丙酸类物质;秸秆皮和秸秆瓤热解气体的析出呈单峰形状,而叶子和苞叶热解气体的析出呈双峰形状;玉米秸秆各部分的热解最大失重率对应的热解温度约为360～371℃,相差较小;对玉米秸秆的同一部分,主要热解产物的最大失重率对应的热解温度基本相同。     

城市污水污泥热解特性及动力学研究

采用热重分析仪与傅里叶红外光谱仪对城市污水污泥进行实验,考察了反应过程及逸出气体产物,求解了热解表观动力学参数。研究表明,污泥样品在N2、CO2和N2+O2气氛中分别发生的热解、气化和燃烧反应,反应过程的特征参数不同;在N2中主要热解温度范围为200~560℃,反应过程在600℃基本完成;随着升温速率增加,热解最大失重速率提高;污泥样品在N2中的热解过程依次析出H2O、CO2、CH4和CO等气体;污泥样品热解不同反应阶段具有不同反应机理和动力学参数,表观活化能在60~100 kJ/mol范围内。     

CO_2气氛中超细煤粉热解含氮气体释放规律

在固定床反应器上进行了CO2气氛中内蒙古褐煤的热解/气化试验,对含氮气体和CO析出特性进行了连续在线测量,考察了温度、粒径和气氛等因素的影响.结果表明,气氛对于气化反应特性和含氮气体的析出特性有较大影响且在高温区更为明显;煤样与CO2的气化反应在550,℃之后显著加快.CO2气氛下煤中氮主要以NH3、HCN和N2O形式析出,而N2气氛下主要是以NH3、HCN和NO形式析出;不同粒径的煤粉热解时HCN和NH3析出曲线相似且差距不大,N2O析出量随粒径增大稍有增加.     

鸡骨废弃物热解特性及动力学与热力学研究

采用热重分析法对废弃鸡骨热解特性进行研究,分别在3种升温速率（10、20、30 ℃?min-1）下进行热解,结果表明鸡骨的热解过程可分为三个阶段,分别为脱水阶段、蛋白质等有机物分解的挥发分析出阶段和碳酸盐等无机物的热解的碳化阶段。受样品热滞后影响,随升温速率的提高,样品的TG与DTG曲线向高温方向偏移。应用Flynn-Wall-Ozawa（FWO）法得到鸡骨热解动力学相关参数,活化能为236-462 kJ/mol。利用主曲线法得到样品反应机理函数为f(α)=(1-α)和 f(α)=(1-α)3。通过分析骨类厨余垃圾的热解过程,可以使废弃骨类资源得到优化配置。     

TG-MS联用研究生物质的热解特性

采用TG-MG技术研究稻秆、稻壳和玉米芯的热解特性。采用活化热解区与消极热解区法、热解特性指数法分析了3种生物质的热解特性,质谱分析重点关注热解过程中不凝性气体和焦油产物的形成。结果表明:(1)含木质素较低的秸秆类生物质在消极区的热解不活跃;在同升温速率下,3种生物质的热解难易程度为:玉米秆玉米芯稻秆;(2)含氧气体量大大高于烃类和H2,H2O是所有试样中的主要产物;在相同实验条件下,稻秆热解生成H2O最多,而生成焦油量最少;而玉米秆和玉米芯生成少量H2O和大量焦油;对于不可凝性气体产物,CO和CO2是主要的气体产物,而H2和CH4只占小部分;(3)焦油的主要产物为苯、甲苯和苯酚,除苯在550℃后还有析出外,其余芳香烃产物的析出范围均为300℃~550℃。     

基于TG-FTIR木耳基废弃物热解特性研究

利用热重-傅立叶红外光谱(TG-FTIR)联用技术对木耳基废弃物的热解特性进行了研究,并采用Coats-Redrern模型计算了木耳基废弃物的热解动力学参数。研究表明,木耳基废弃物的热解主要发生在200⁵00℃,活化能为50 kJ/mol左右,并随着升温速率的升高而增加。热解气态产物主要有CH4,H2O,CO2,CO等,同时还检测到含有C=O官能团的有机混合物,其中可能含有具有高附加值的化学品左旋葡萄糖酮(LGO)。热解气态产物和有机混合物的析出是引起木耳基废弃物失重的主要原因。     

TG-FTIR研究垃圾衍生燃料轻质气体析出特性

通过热重红外分析仪(TG-FTIR)研究垃圾衍生燃料(refuse derived fuel,RDF)在升温速率为10,℃/min、20,℃/min、30,℃/min、40,℃/min、50,℃/min及RDF与褐煤在质量比为0∶10、3∶7、5∶5、7∶3、10∶0时轻质气体的析出特性,利用Coats-Redfern法,求得热解动力学参数.研究发现,不同升温速率及不同质量配比时RDF热解过程主要分为3个阶段:生物质组分热解(173~433,℃)、塑料类物质热解(402~566,℃)及无机碳酸盐热解(大于650,℃).热解过程轻质气体CO_2、CH_4、CO析出均表现为双峰特性;CO_2的释放集中在低温段(200~300,℃)和高温段(600~800,℃),CO的释放集中在低温段(300~400,℃)和高温段(600~800,℃),CH4的释放集中在中温段(300~600,℃).随着升温速率的增加,轻质气体CO_2、CH_4及CO析出峰值浓度增加.RDF与褐煤共热解过程存在协同作用.     

生物质燃烧的气体产物及动力学分析

采用热重分析法对3种生物质样品进行燃烧特性试验,并利用质谱仪在线监测了燃烧排放的部分气体成分.对生物质样品进行燃烧反应动力学分析,得到相关的表观活化能及指前因子.研究结果表明:燃烧过程可以分为3个温度阶段:①吸附水的析出及铵盐的热分解(室温～150℃);②半纤维素、纤维素及部分木质素的热解(150～350℃);③木质素的热解及焦炭的燃烧(350～600℃).利用质谱仪在线监测了CH4,NH3,H2O,CO2,NOx等气体产物,其质谱曲线与对应的热重曲线相符合,也验证了各反应阶段的假设.     

煤粉热解组分析出特性的实验研究和DAEM模拟

为研究煤粉热解各组分的析出特性,在TGA-FTIR联用实验台上对宝日希勒褐煤和包头烟煤进行了热解实验研究,对CH4、CO2、CO和HCN进行了测量,并对采用分布活化能模型(DAEM)模拟总体挥发分和各组分的析出进行了分析.结果表明,CH4的析出浓度曲线呈对称的单峰分布,而CO、CO2和HCN的析出浓度曲线不规则,DAEM模型可适用于整体挥发分的模拟,也可时CH4的析出进行较准确的模拟和预测,但不适用于CO、CO2和HCN的模拟.CH4、CO2、CO和HCN析出温度主要由各自官能团分解键能决定.宝日希勒褐煤总体挥发分含量高于包头褐煤,然而挥发分中CH4和HCN的含量低于包头烟煤.