重庆地区7种生物质的成分分析及热重实验

对重庆地区的玉米秆、玉米芯、高梁秆、稻秸、麦秸、黄桷树、竹子等7种生物质进行了工业成分分析与干基化学组成分析,并用热重分析仪对7种生物质的热解特性进行了热重实验．通过对热失重曲线分析,研究了生物质种类、加热速率、样品粒径、压力对生物质热解特性的影响,得到了最大热解速率对应温度及反应活化能、频率因子等热解反应动力学参数,     

稀酸水解木素的热失重特性及其动力学分析

采用热重分析的方法研究了稀酸水解木素在不同升温速率时的热解特性及升温速率对热解反应的影响,并根据微分热重曲线,建立了动力学模型,计算了热解反应的动力学参数.结果表明:200～450℃温度区间是水解木素热解的主要阶段;随着升温速率的增大,热重曲线向高温区移动,升温速率为10、20和30℃/min时,失重速率分别在311.9、323.8和338.1℃左右出现最大值,且微分热重曲线均只出现一个较大的失重峰.根据Coats-Redfern法,稀酸水解木素在不同升温速率下的热解可用两个一级反应表示,随着升温速率的提高,活化能有所降低,低温区稀酸水解木素的活化能在18.27～18.47kJ/mol之间,高温区的在74.45～84.37kJ/mol之间.     

几种典型城市生活垃圾的热解特性和动力学分析

针对四种不同的城市生活垃圾原料:木屑、稻草、橡胶和塑料在不同升温速率(10、20、30、40℃/min)下进行的热重分析试验,探讨生物质热解的影响因素。通过热重曲线分析城市生活垃圾的热解规律,并使用阿伦尼乌斯公式和Coats-Redfern积分法计算热解反应动力学参数。研究结果表明:几种典型的城市生活垃圾热解过程分三个阶段:干燥预热、快速失重和缓慢失重阶段。随着升温速率的增加,热解曲线向高温区移动,升温速率升高对热解过程总失重量影响不大;但是提高升温速率会加快热解反应过程。塑料相对于其他三种物质热解失重峰值温度高出120℃以上,塑料的活化能远大于其他三种物质,是四种城市生活垃圾最难热解的物质。     

黑液的热失重特性及其动力学分析

采用热重分析法对黑液固形物样品的热解行为进行了研究,分析了黑液在不同升温速率时的热解特性,并与纯碱木素的热解特性进行对比.结果表明:黑液的热解过程可以分为4个阶段,且在低温区和高温区各有一个强烈失重峰,黑液中糖、有机酸以及碱金属盐对黑液热解特性存在一定的影响;而纯碱木素的热解过程由脱水、保持、剧烈失重和缓慢失重4个区域组成,热解开始较早,但持续时间较长.黑液的热解特性与纯碱木素的有一定差别.在实验的基础上,根据Coats-Redfern法描述了热解过程,计算了黑液和纯碱木素样品在不同升温速率下的热解动力学参数.动力学研究结果表明:黑液有机物热解的主要区域的反应级数为4,活化能和频率因子随加热速率的提高而轻微上升.     

福城煤的热解动力学研究

通过热重分析法对福城煤的热失重行为进行研究,并用Coats-Redfern法计算和比较不同升温速率下煤的热解反应活化能、指前因子.结果表明,升温速率对样品最终失重量没有明显影响;最大失重速率峰随升温速率升高向高温偏移;较低升温速率下热解反应受煤的结焦影响较大.福城煤热解可由3个独立的一级反应来表示;随着升温速率的增加,中间阶段活化能降低而第三阶段活化能增加,活化能与指前因子间存在动力学补偿效应.     

生物质焦与煤混合燃烧特性及动力学分析

利用热重分析天平,采用非等温燃烧的方法对生物质热解产物——生物质焦与两种无烟煤混合试样的燃烧特性及其反应动力学参数进行了实验研究,考察了不同配比的混合试样的着火温度、燃烧速率最大时温度、燃尽温度和最大燃烧速率等燃烧特征参数,求出了反应的动力学参数活化能Ea和指前因子A.结果表明:活化能和指前因子均随混煤中生物质焦比例的增加而降低,存在动力学补偿效应;煤中掺入生物质焦后,试样燃烧的第一阶段和第二阶段的活化能分别呈现出"U形"曲线和"阶梯形"曲线的规律,且对混合燃料热解过程的作用要优于对固定碳燃烧过程的作用;活化能的计算表明生物质焦的存在有助于改善煤的着火性能,对煤的燃烧有催化促进作用.     

粒径、升温速率及催化剂对废轮胎胶粉热解特性的影响

采用热重分析法探讨了不同粒径、升温速率及催化剂对废轮胎胶粉热解特性的影响。结果表明:随升温速率加快,废轮胎胶粉的TG/DTG曲线向着高温区段移动,且热解反应时间Δt会缩短,说明升温速率加快有助于废轮胎胶粉的热解反应;粒径(20目至100目)对废轮胎胶粉热解反应TG/DTG曲线影响很小,但目数增大最终失重率会变小。在低温段,NiCl2,CoCl2和Co/Ni 3种催化剂都能有效降低废轮胎胶粉热解的反应活化能,其中NiCl2效果明显,可以降低30.37 kJ/mol,而ZnO对低温区的反应活化能没有影响;在高温段,NiCl2能降低废轮胎胶粉的反应活化能,而CoCl2,Co/Ni和ZnO则使反应活化能分别升高16.966 kJ/mol,10.813 kJ/mol和7.5 kJ/mol;催化剂Cr2O3对低温段和高温段的反应活化能没有影响。     

稀酸水解木质素的热失重特性及其动力学分析（修改稿）

利用热重分析法对稀酸水解木质素的热解行为进行了研究,探讨了这种工业木素在不同升温速率时的热解特性及升温速率对热解反应的影响,并根据微分热重曲线,建立了动力学模型,计算热解反应的动力学参数。结果表明：稀酸水解木质素的热解过程可以分为脱水、保持、剧烈失重和缓慢失重4个阶段,在低温区有一个强烈失重峰,根据Coats-Redfern法来描述热解过程并计算出稀酸水解木质素在不同升温速率下的热解动力学参数,其动力学模型可用2个一级反应表示。     

几种典型工业污泥及混合物热解特性影响因素

利用热重法,研究了3种典型工业污泥(制药,造纸、啤酒)及其混合物在不同影响因素下:热解温度、样品粒度、升温速率、热解压力、添加含金属元素化合物时的热解特性,研究得到热解机理方程式和反应动力学参数。结果表明,热解温度与压力、升温速率、样品粒度和升温速率污泥热解特性有重要影响,特别是添加了含金属元素化合物后,促进污泥热解有明显作用;3种典型工业污泥在低、中、高温段热解反应级数n分别为1,1.5,2.0,其热解特性参数并没有因为工业污泥试样的混合而显著改变;工业污泥热解特性表现出与煤矸石料相同特性,热解初期活化能和频率因子较低,随着热解温度升高,活化能和频率因子均增大,特别是在热解后期,活化能和频率因子都较高。     

生物质裂解焦油的燃烧特性及动力学模型

采用热重分析法对生物质裂解焦油的燃烧过程进行了研究 ,探讨了生物质油的燃烧特性及升温速率对燃烧温度的影响 ,并根据微分热重曲线 ,建立动力学模型 ,计算燃烧反应的动力学参数。结果表明 ,生物质油的燃烧过程可分成 3段 ,其动力学模型可用 3个一级反应表示     

聚对苯二甲酸丁二醇酯的热重分析

用热重分析法（TGA）探讨聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）热降解的动力学,揭示了PBT的热稳定性、热解反应级数和热解活化能。以高纯度氮气为载气,在不同载气流量、不同升温速率下对PBT进行降解,通过失重曲线和微商曲线分析其结构的稳定性,建立反应动力学方程。结果表明：PBT作为工程塑料在高温下有较好的稳定性,在N2中降解过程为一阶失重,流量对降解几乎没有影响;增大升温速率,分解的起始温度、失重平衡温度和最大失重率温度均呈增加趋势。PBT的热解可分为两个阶段,降解前期,即失重率在25％～50％之前,可视为零级反应,其平均活化能为261．3kJ／mol,降解反应的中后期直至完全降解,可视为一级反应,其平均活化能为186．7kJ／mol。升温速率对两段降解的温度区间划分有影响,随着升温速率增加,零级反应温度范围逐渐扩大。     

天然焦的热解及动力特性

利用X 650型扫描电镜比较徐州沛城天然焦和徐州韩桥烟煤表观形貌,并在Thermax500型加压热重分析仪上采用非定温热分析法研究天然焦的热解特性.利用Coats-Redfern积分法对天然焦的热解过程进行了动力学分析,得出了天然焦在不同升温速率、不同粒径尺寸、不同操作压力下的动力学参数,相关系数绝大部分在0.99以上.试验结果表明:天然焦比煤具有更发达的孔隙结构;随着升温速率的增加,试样热解的TG曲线向高温区偏移,DTG曲线峰值位置也相应地移向高温区,总失重率、热解活化能增幅较小;小粒径试样的热解活化能较低,有利于挥发分的析出;增加操作压力,热解活化能随之增大,但增加幅度逐渐缓慢,热解失重率降低.     

褐煤与大豆荚共热解特性分析及动力学研究

利用热重分析仪对褐煤、大豆荚及其混合物进行热解特性分析,研究添加大豆荚对褐煤热解过程的影响,并从动力学角度分析其热解机理。结果表明,大豆荚的添加有利于促进褐煤热解反应,使其热解过程向低温区移动,热解失重速率变快,与褐煤单独热解相比,在升温速率为10K/min下30%大豆荚与褐煤共热解的最大失重速率所对应的温度降低5.6℃,挥发分析出的终止温度提前17.51℃,其混合物热解反应指前因子A增大2.78min~(-1);大豆荚与褐煤混合物的热解速率随着升温速率的增大而加快,其热解过程符合一级反应动力学方程。     

毛竹酶解/温和酸解木素的热解特性

为有效利用竹材,进行毛竹全组分和木素单组分热解行为的研究,提出单组分木素的热解规律及其对毛竹全组分热解的影响.采用热重分析法对毛竹酶解/温和酸解木素(EMAL)的热解行为进行了研究,并与丙酮抽提后毛竹全组分的热解行为进行了对比.探讨了升温速率和热解温度对毛竹EMAL热失重行为的影响.利用Coats-Redfern法描述毛竹EMAL的热解过程,建立了动力学模型并通过计算得到了热解动力学参数.研究结果表明毛竹EMAL热解反应的主要温度范围是150～600℃,其热解动力学模型可用一级反应表征,所得活化能随升温速率的增大而增加.     

PS塑料的热解动力学特性

通过热重法对聚苯乙烯(PS)进行热分析,得到在氮气环境,热解温度为303～1073 K,3种不同升温速率下PS的热解实验数据.对实验数据用n阶模型进行模拟,得出热解动力学参数Ink0、活化能E和反应级数n.结果表明,PS在热解过程中只有一段明显的失重过程,升温速率对热解率影响较小,n阶模型能很好地预测热解实验数据.     

几种典型农作物生物质的热解及动力学特性

利用热重法研究了4种典型的农作物生物质(稻壳、稻草、玉米芯、玉米杆)的热解与动力学特性,并和煤矸石、污泥进行了比较分析.结果表明,其热解过程可以分为3个阶段:预热干燥阶段、挥发分析出阶段和炭化阶段.热解失重主要发生在挥发分析出阶段.由于实验样品农作物生物质的高挥发分、低固定碳,其热解比较彻底,综合热解特性指数依次为稻壳<玉米杆<稻草<玉米芯;同时,在热解前期,挥发分剧烈析出,有明显的失重峰且活化能较低,热解后期失重峰不明显,活化能变高.而对于煤矸石,在热解初期,由于灰分在一定程度上阻碍了挥发分的扩散,使挥发分不易析出,并在热解后期存在二次反应.污泥的热解特性与生物质相似.4种物质除稻壳和玉米芯的热解第1阶段遵循相界面R2模型,其余各生物质和各阶段均遵循一级反应模型;而煤矸石在热解初始阶段服从三维球对称扩散机制,热解后期服从级数为3/2的热解反应,污泥服从简单反应级数机理.     

含油污泥热解动力学研究

采用热重分析仪对含油污泥在氮气气氛下的热解特性进行实验研究,考察了不同操作参数下污泥的热重曲线和微分热重曲线.采用微分法对实验数据进行回归拟合,确定污泥热解机理方程,并求出反应动力学活化能和频率因子.实验结果表明,污泥的有机物热解阶段分为200～450 ℃和450～900 ℃;升温速率对污泥热解影响不明显,升温速率不同时,每个阶段活化能变化不大,热解第二阶段的活化能小于第一阶段的活化能;污泥的干燥程度对热解动力学参数影响较小.     

含油污泥热解动力学研究

采用热重分析仪对含油污泥在氮气气氛下的热解特性进行实验研究,考察了不同操作参数下污泥的热重曲线和微分热重曲线。采用微分法对实验数据进行回归拟合,确定污泥热解机理方程,并求出反应动力学活化能和频率因子。实验结果表明,污泥的有机物热解阶段分为200-450℃和450-900℃;升温速率对污泥热解影响不明显,升温速率不同时,每个阶段活化能变化不大,热解第二阶段的活化能小于第一阶段的活化能;污泥的干燥程度对热解动力学参数影响较小。     

香港城市污泥热解特性实验

为了解香港城市污水污泥的热解特性,利用热重分析仪(TGA)对2个污水处理厂的干污泥进行了研究,探索了样品量、样品粒径和升温速率对热解的影响,建立了热解动力学模型.实验结果表明:干污泥的热解失重过程可分为2～3个阶段,在中低温段挥发分析出较多,热解反应剧烈;样品粒径在63～800μm内,颗粒粒径对污泥的热解影响不明显.随着升温速率的增加,热解特征温度呈升高的趋势;污泥热解的反应级数在1～2之间,整体平均活化能约60～72 kJ·mol-1.模拟计算表明线性叠加模型能够较准确描述香港城市污泥的热解过程.     

松木屑非等温热解动力学研究

通过热重分析法在不同升温速率(分别为10,30,50℃.min-1)下,采用非恒温热重法,以氩气为载气,流速60 mL.min-1,初温为30℃,加热终温为950℃.对粒径为80目的松木屑热裂解时的热失重行为进行了研究.结果表明:松木屑热解分为四个阶段,主要由预热干燥阶段、热解预热阶段、热分解阶段和热缩聚阶段4个阶段组成;生物质松木屑主反应阶段主要集中在180～600℃左右;随着升温速率的增大,松木屑原料热解的起始温度、热解最大速率所在的温度Tmax及热解终止温度都向高温处稍微移动.使用了Flynn-Wall-Ozawa积分法、Coats-Redfern积分法和Achar微分法对松木屑热解动力学参数进行求取,Flynn-Wall-Ozawa积分法得到的松木屑在热解过程中不同失重率下(0.1～0.80)的活化能都集中在142.35～220.12 kJ.mol-1范围内.按照Bagchi法对松木屑热裂解过程的最概然机理函数进行了推断.松木屑热裂解的最概然机理函数为15号机理函数随机成核和随后生长,反应级数n=2(Code:AE2),函数名称是Avrami-Erofeev方程.