玉米秸秆热解特性及动力学分析

以玉米秸秆为原料, 利用热重分析法研究其热解的特性及动力学。根据TG和DTG曲线, 研究玉米秸秆的热解特性, 采用Flynn-Wall-Ozawa(FWO)和Kissinger-Akahira-Sunose(KAS)两种等转化率法计算玉米秸秆热解的活化能, 并结合主曲线法和Coats-Redfern(C-R)法探讨了玉米秸秆热解遵循的机理方程。研究结果表明: 玉米秸秆热解过程可分为干燥脱水、过渡、主热解和炭化4个阶段, 随着热解升温速率增大, TG和DTG曲线向高温侧偏移; 利用FWO和KAS法计算得到的表观活化能分别为181.7和181.5 kJ/mol; 利用主曲线法和C-R法求解出玉米秸秆热解的机理方程遵循Avrami-Erofeev方程, 当α=0.1~0.5时, n=3, f(α)=1/3(1-α)[-ln(1-α)]^-2; 当α=0.5~0.7时, n=2, f(α)=1/2(1-α)[-ln(1-α)]^-1。     

垃圾衍生燃料与褐煤共热解特性及动力学模型比较

以城市生活垃圾(municipal solid waste,MSW)的典型组成为样本基础,配制具有稳定物理化学性质的垃圾衍生燃料(refuse derived fuel,RDF).通过升温速率控制,探究不同升温速率对垃圾衍生燃料与褐煤共热解的影响;采用Coats-Redfern模型法以及Friedman,Flynn-WallOzawa(FWO)和Kissinger-Akahira-Sunose(KAS)无模型法,得到RDF与褐煤共热解反应动力学参数.结果表明:Coats-Redfern模型中,升温速率为10℃/min时,对应生物质组分及塑料类高分子聚合物热解阶段活化能最低;生物质组分及塑料类高分子聚合物热解阶段最优拟合级数分别为0.5和1.5;随着级数的增长,活化能与级数呈正相关关系.按照Friedman,FWO及KAS无模型法拟合的结果,转化率为α=0.1,α=0.2~0.6,α=0.7~0.9的共热解反应过程具有相似的动力学特性及反应机理.     

基于无模式函数积分法的橡胶籽壳多元醇液化物的热解特性

以PEG-EG(聚乙二醇-乙二醇)、PEG-丙三醇和PEG-400(相对分子质量为400)分别作为橡胶籽壳的液化剂,利用热失重分析(TGA)法对橡胶籽壳及其多元醇液化物的热解特性进行了研究,同时采用Kissinger法、KAS法和FWO法对其动力学过程进行了探讨。研究结果表明:随着升温速率(β)的提高,原料的失重率下降,热失重速率增大;橡胶籽壳及其液化物的热解过程主要分为2个主导反应区,Kissinger法得到的活化能(Ea)相对最高,FWO法和KAS法得到的Ea值(相差不大)随转化率增加呈波动态势;橡胶籽壳及其液化物的反应速率及反应活性顺序依次为PEG-EGPEG-丙三醇PEG-400橡胶籽壳。     

水热处理对含油污泥热解特性及动力学影响

利用热重分析仪研究了水热处理对含油污泥（OS）热解特性的影响,并使用Kissinger-Akahira-Sunose(KAS)和Ozawa-Flynn-Wall (FWO)的方法对其热解动力学进行了分析,确定了经过不同水热温度处理后的含油污泥在不同热解阶段的表观活化能,考察了水热处理及其水热温度对含油污泥热解特性及动力学参数的影响。热分析的结果表明：水热处理使得含油污泥在热解不同阶段的终止温度向较低温度区间移动,在相同的转化率下经过水热处理后的OS在不同热解阶段的表观活化能均低于原样。随着水热反应温度从160℃增加到240℃,根据FWO法估算的OS在热解第一阶段的平均表观活化能从75.20kJ/mol增加到78.28kJ/mol,热解第二阶段的平均表观活化能从151.04kJ/mol降低到144.18kJ/mol,热解第三阶段的平均活化能从171.12kJ/mol增加到了192.59kJ/mol。     

基于热重法的准东煤等转化率热解动力学模型

准东煤热解脱挥发分特性对其热加工利用过程具有重要影响,建立准东煤热解通用动力学模型对预测挥发分产率及反应性能具有重要意义。采用热重测量了不同升温速率条件下的准东煤脱挥发分失重特性,使用Friedman、Flynn-Wall-Ozawa(FWO)和Kissinger-Akahira-Sunose(KAS)3种等转化率模型来处理热重实验数据,仔细分析了不同模型参数的获得方法及不同模型中活化能及指前因子的差异。研究结果表明,准东煤活化能分布函数呈现单峰分布;相比其他模型,FWO模型能够较好地描述准东煤的热解过程。     

水稻秸秆与煤粉混合燃烧特性及动力学

采用热重分析法研究了水稻秸秆(RS)、煤粉(PC)及两者不同掺混比的混合物在不同升温速率下(10, 20, 40℃/min)从室温升至1000℃的燃烧特性，用Kissinger?Akahira?Sunose (KAS)法和Flynn?Wall?Ozawa (FWO)法计算了燃烧过程中的活化能。结果表明，失重速率(DTG)曲线中RS比PC多一个失重峰，且残余质量低。随升温速率增加，所有样品DTG曲线均向高温偏移，产生热滞后现象。RS和PC在混合燃烧过程中存在协同效应，且高温区域内更显著。PC掺混比例为50wt%时，混合物平均活化能的计算值较低，仅为76.0 kJ/mol (KAS)和83.2 kJ/mol (FWO)。     

Al(OH)_3对双组分加成型液体硅橡胶热稳定性的影响

采用非等温热分析(TG)技术,在惰性气氛和5、15、20 K/min线性升温速率条件下,考察了不同Al(OH)3用量的双组分加成型液体硅橡胶的非等温热降解机制及反应动力学,采用Flynn-Wall-Ozawa(FWO)动力学模型对非等温动力学数据进行分析,并研究了热分解反应的表观活化能Ea。以表观活化能对转化率α作图的结果显示引入一定量的热稳定性添加剂可以大大提高液体硅橡胶的热稳定性。     

基于TG-FT-IR的关中麦秆热解特性及动力学研究

利用TG-FT-IR技术分别以5、10、20℃/min 3种不同的升温速率,在室温至1000℃下对陕西关中地区麦秸秆(麦秆)的热解行为、特性及动力学进行了研究。研究结果表明,关中麦秆的热解过程可分为4个阶段:失水(室温到150℃)、半纤维素热解(150~300℃)、纤维素热解(300~380℃)及木质素热解(380~1000℃);升温速率的升高使关中麦秆的起始热解温度提高,较低的升温速率可克服热解过程中的传热滞后现象,更有利于关中麦秆的热解。关中麦秆升温速率20℃/min下最大失重速率处的的热解产物主要为H₂O、CH₄、CO₂、CO及一些芳香族、酸类、酮类、醛类、醇类、烷烃、酚类和醚类等有机物。通过无模式函数法中的FWO和KAS法对关中麦秆的热解表观活化能在转化率(α)0.1~0.8内进行了计算,所得活化能均约为202 kJ/mol。此外,Kissinger法估算所得表观活化能约为171.12 kJ/mol,略低于FWO法和KAS法热解表观活化能。     

硫酸铵与钛酸钙焙烧动力学

近年来,以硫酸铵为助剂,采用含钛高炉渣矿化CO₂同时提取其中的有价钛铝组分的研究日益受到关注。钛酸钙是含钛高炉渣的主要物相之一,其与硫酸铵焙烧过程的机理及动力学研究有助于深刻理解含钛高炉渣分解过程。本文分别采用等温法和非等温法研究了硫酸铵与钛酸钙的焙烧动力学,考察了焙烧反应的动力学参数和控制步骤。等温动力学结果表明,硫酸铵与钛酸钙的焙烧过程分为两步,即硫酸铵分解和硫酸氢铵与钛酸钙反应,其中硫酸铵分解为限制环节,受化学反应控制。单一硫酸铵分解反应活化能为65.56kJ/mol,加入钛酸钙后促进硫酸铵的分解,活化能降低至50.15kJ/mol。采用基辛格法、FWO法、KAS法三种非等温动力法测得整个焙烧过程的表观活化能分别为53.96kJ/mol、76.67kJ/mol和71.05kJ/mol,其中基辛格法的表观活化能结果与等温动力学相一致,而FWO法和KAS法所得表观活化能变化趋势验证了等温动力学结果对焙烧过程中控制步骤的选择。     

油茶壳热解的TG-FT-IR分析及动力学研究

采用热重红外联用(TG-FT-IR)技术考察了油茶壳的热解规律,并选择2种无机制函数积分法Kissinger-Akahira-Sunose(KAS)法和Flynn-Wall-Ozawa(FWO)法探讨油茶壳热解动力学。结果表明:油茶壳的热解过程可分为4个阶段:脱水、半纤维素热解、纤维素热解和木质素的二次热解。热解挥发分主要有H₂O、CO₂、CO和CH₄,以及一些醛类、酸类、酮类有机物,且热解温度不同各组分的含量不同。KAS法和FWO法计算出的油茶壳热解活化能基本一致,均随着转化率的增大而增加。     

基于等转化率法的煤焦-CO_2气化动力学研究

为获得可靠的煤焦-CO_2气化反应动力学参数,采用Flunm-Wall-Ozawa(FWO)等转化率法进行煤焦-CO_2气化动力学研究。在3个不同升温速率下进行了煤焦-CO_2气化热重试验,计算不同碳转化率下的反应活化能,用主曲线法分析了气化机理模型,并采用拟合法对等转化率法的结果进行验证。结果表明,气化主反应区不同碳转化率下(α为0.2~0.8)活化能的变化较小,为(228.25±5.22)k J/mol。煤焦-CO_2气化反应为均相模型,该模型标准曲线与试验曲线重合度较好,并符合目前常用的煤气化动力学模型。拟合法计算的活化能仅与等转化率法相差0.74 k J/mol,说明等转化率法研究煤焦-CO_2动力学可行。     

生物质与烟煤混合燃烧特性及动力学分析研究

使用非等温热分析方法研究了生物质(麦秆)和烟煤混合燃烧的反应特性。结果表明,生物质的添加可以降低混合样品的燃烧着火温度和燃烬温度,且混合样品燃烧反应性能随着生物质混合比例的增加而提升;生物质添加质量分数为20%时,煤和生物质混合燃烧协同作用最明显。使用Coats-Redfern(CR)、Flynn-Wall-Ozawa(FWO)和Kissinger-Akahira-Sunose(KAS)动力学模型对混合样品燃烧活化能进行计算,其值在挥发分燃烧阶段随着生物质混合比例的增加而增加,在焦炭燃烧阶段呈现下降趋势;通过对FWO和KAS动力学模型有效性进行分析发现,FWO和KAS模型在描述混合样品燃烧动力学时存在一定的局限性,而采用适宜机理函数的CR模型更适用于描述混合样品的燃烧反应动力学,对燃烧机理的分析也印证了动力学的分析结果。     

大同长焰煤热萃取物的热解动力学研究

以大同长焰煤热萃取物(CPE)为研究对象,利用TGA为分析手段,对CPE的热解特性进行研究。结合Flynn-Wall-Ozawa(FWO)法、Kissingr-Akahira-Sunose(KAS)法和Satava-Sastak(SS)法解析CPE的热解动力学参数。结果表明,CPE的热解活化能为119.13 kJ/mol,指前因子(lgA)为12.44,热解反应机理适合随机成核及其随后增长模型。     

基于热重法的准东煤等转化率热解动力学模型

准东煤热解脱挥发分特性对其热加工利用过程具有重要影响,建立准东煤热解通用动力学模型对预测挥发分产率及反应性能具有重要意义。采用热重测量了不同升温速率条件下的准东煤脱挥发分失重特性,使用Friedman、Flynn-Wall-Ozawa（FWO）和Kissinger-Akahira-Sunose（KAS）3种等转化率模型来处理热重实验数据,仔细分析了不同模型参数的获得方法及不同模型中活化能及指前因子的差异。研究结果表明,准东煤活化能分布函数呈现单峰分布;相比其他模型,FWO模型能够较好地描述准东煤的热解过程。     

大同长焰煤热萃取物的热解动力学研究

以大同长焰煤热萃取物(CPE)为研究对象,利用TGA为分析手段,对CPE的热解特性进行研究。结合Flynn-Wall-Ozawa(FWO)法、Kissingr-Akahira-Sunose(KAS)法和Satava-Sastak(SS)法解析CPE的热解动力学参数。结果表明,CPE的热解活化能为119.13 kJ/mol,指前因子(lgA)为12.44,热解反应机理适合随机成核及其随后增长模型。     

油泥焦与褐煤共燃特性及动力学

采用热重分析法研究了不同升温速率下油泥焦、褐煤及其混合物燃烧特性，并利用Kissinger-Akahira-Sunose（KAS）、Flynn-Wall-Ozawa（FWO）和Friedma（FR）等方法计算其燃烧动力学参数。结果表明，油泥焦燃烧主要是固定碳燃烧过程，而褐煤燃烧是挥发分和少量固定碳连续燃烧的过程。褐煤比油泥焦具有更好的燃烧特性，平均活化能更低。油泥焦和褐煤共燃过程中存在明显的协同促进作用，当混合燃料中褐煤占比为75%时协同促进效应达到最强。通过比较KAS、FWO和FR的结果发现，FR法能够更好地体现反应变化的趋势，而KAS法和FWO法的结果具有较高的准确性。通过比较油泥焦和褐煤共燃动力学参数的理论计算值与实验计算值发现，利用热重分析预测混合燃料的燃烧性质具有较高的可靠性，对油泥焦与褐煤共燃技术的应用具有重要的指导作用。     

FeS还原CaSO_4的热分解动力学研究

以热重(TG)分析为手段,研究了FeS还原CaSO_4在氮气气氛中的热分解动力学。利用KAS法、Ozawa法、KAS-迭代法和Ozawa-迭代法对其进行了动力学分析,求出了该反应的动力学参数,同时利用Coast-Redfern法研究了该反应的动力学机制函数。结果表明:N_2气氛下FeS还原CaSO_4的热分解机制符合相边界反应,其动力学方程为G(α)=1-(1-α)~(1/3),表观活化能为309.28 kJ/mol,表观指前因子为2.17×10~(11)s~(-1)。     

藻渣热解特性及动力学分析

通过热重实验研究N₂气氛下升温速率对索氏提脂后的小球藻热解特性的影响,利用管式炉在N₂气氛下快速热解实验得出：在400℃时,小球藻热解转化率最高,生物油产率达57.6%,热解气为10%。采用等转化率方法FWO和KAS法对藻渣热解动力学进行分析和比较,结果表明：藻渣热解的主要热解阶段为25~800℃,可分为3个阶段,藻渣的DTG曲线存在两个失重峰,且随着升温速率提高,TG和DTG曲线都向高温区偏移,最大失重速率和残余固体质量都增加。N₂气氛条件下藻渣的主要热解阶段表观活化能和指前因子分别为228.46 kJ/mol和2.49×10²¹ min^-1,此阶段下FWO法和KAS法均能很好模拟藻渣热解数据,线性拟合相关系数（R²）均在0.96以上,最佳热解函数为dα/dT=2.49×10²¹/β exp（-228.46/（RT））（1-α）⁸。     

负载复合金属催化剂的活性半焦脱除烟气中NO的非等温动力学研究

对负载复合金属催化剂的活性半焦脱除烟气中NO进行了非等温动力学研究,并对其反应机制进行了探讨.使用热重分析仪进行程序升温脱硝实验,采用Flynn-Wall-Ozawa(FWO),Kissinger-Akahira-Sunose(KAS)和Coats-Redfen(CR)非等温动力学方法,计算纯活性半焦和负载金属催化剂的活性半焦脱硝的表观活化能.使用X射线衍射仪(XRD)对催化剂脱硝前后的金属活性相进行了分析.结果表明:在活性半焦上负载铜铁复合金属催化剂后,降低了脱硝反应的表观活化能、反应所需温度和反应能耗;当活性半焦的碳转化率≤0.3时,脱硝过程主要由化学反应控制,当碳转化率0.3时,脱硝过程转向扩散控制为主;通过XRD结果分析可知,金属催化剂的低价态活性相具有较高的催化活性,随着脱硝反应的进行,金属活性相被氧化成为活性较低的高价态;复合金属氧化物铁酸铜能在反应过程中分解成为活性更高的金属活性相,提高了脱硝性能.     

马来酸酐改性PVB水性化接枝物的热分解动力学

制备了马来酸酐改性聚乙烯醇缩丁醛(PVB)接枝物(MPVB-M)及MPVB-M的水性化产物WPVBM。采用红外、核磁氢谱对MPVB-M的结构进行了表征,采用Flynn-Wall-Ozawa(FWO)、Kissinger和Starink法对WPVB-M的热分解动力学进行了研究,求出其参数;利用Coast-Redfern法研究了WPVB-M的热分解机理。结果表明,不同多重速率扫描法求得的WPVB-M热分解的表观活化能较为接近;Kissinger法求得的两步分解的指前因子分别为34.76和32.79;WPVB-M的两步热分解动力学方程分别为G(α)=[ln(1-α)-1]3,G(α)=[ln(1-α)-1]4。