低压环境下RP-3航空煤油自燃特性研究

开展了低压环境下RP-3航空煤油的自燃特性研究,测试了101 kPa、80 kPa、60 kPa、40 kPa、20 kPa五种压力环境下航空煤油自燃点及着火延迟时间数据。结果表明,随着环境压力降低,自燃点升高,并基于谢苗诺夫热自燃理论,建立了耦合压力参数的自燃点预测模型。分析了环境压力对着火延迟时间的影响机制,建立了不同环境压力下的着火延迟时间预测模型。分析了GB/T 5332—2007标准在低压环境下测试存在的问题,并提出了相关改进方法。     

氯化钠和二氧化硅对过硫酸铵热稳定性的影响

采用绝热加速量热仪（ARC）对分析纯过硫酸铵、含10%氯化钠杂质的过硫酸铵以及含10%二氧化硅杂质的过硫酸铵进行热分析实验,得到了实验过程中温度、温升速率和压力等数据,计算了3组样品的反应动力学参数,引入热惰性因子对实验数据进行修正,得到了3组样品在严格绝热条件下的热危险性参数,分析了3组样品的反应过程和热危险性。通过Semenov理论计算了3组样品的自加速分解温度（SADT）。结果表明,过硫酸铵加入氯化钠或二氧化硅杂质后,热危险性增大,自加速分解温度降低,更容易发生反应且反应更剧烈。     

70%过氧化氢存储热稳定性分析

为了考察高浓度过氧化氢存储的适宜条件,利用微型量热仪C600对70%H2O2在室温至250℃范围内的热分解过程进行了研究,模拟计算了扫描速率对H2O2热分解的影响,分别利用Friedman等转化率法和ASTM E 698法处理试验结果。然后模拟绝热条件下失控反应,并考虑热惰性因子对到达最大反应速率所需时间的影响。结果表明,用等转化率法和ASTM E698法计算得到70%H2O2分解的活化能分别为32~76 kJ/mol、56.292 kJ/mol,结果相差不大。热惰性因子为1.0、1.5、2.0和3.0时,需要确保使用和储存70%H2O2的温度分别低于15.3℃、18.8℃、21.6℃、26.4℃。最后,模拟计算了不同包装材料、包装尺寸下70%H2O2的自加速分解温度SADT。在此基础上提出了高浓度H2O2使用及储运过程中的建议防护措施。     

煤质颗粒活性炭苯吸附时间测定结果因素分析

按国标GB/T7702.11-1997<煤质颗粒活性炭试验方法苯蒸气防护时间的测定>对煤质颗粒活性炭苯吸附时间进行测定,评定了测量结果的不确定度,确定了测量结果的不确定度的主要因素,并就如何提高测量结果的可靠性提出了建议.     

4种典型易燃烟煤的着火特性分析*

为了研究典型易燃烟煤的着火特性,预防和控制煤尘爆炸,采用粉尘云最低着火温度实验装置和同步热分析仪,分别研究崔木长焰煤、东荣二矿气煤、察哈素不粘煤和丁集焦煤4种烟煤在不同条件下的煤尘云最低着火温度和煤尘热解过程。研究结果表明:当煤尘云浓度从0.90 kg/m3上升到5.99 kg/m3时,4种煤尘的最低着火温度先降后升,在1.50 kg/m3煤尘云浓度时,4种煤尘的最低着火温度均达到最小,分别为450,580,610,620 ℃。随着升温速率的升高,煤的着火温度、峰值温度、燃尽温度和煤样最大放热量整体呈上升趋势,失重率整体呈下降趋势,在5~20 ℃/min的升温速率范围内,崔木长焰煤、东荣二矿气煤、察哈素不粘煤和丁集焦煤热解过程中的最小着火温度分别为354.17,404.37,443.18,484.13 ℃。4种烟煤的最低着火温度和热解过程中的最小着火温度有相对应关系,研究结论可为以上4个煤矿的具体煤样研究和数据分析提供参考依据。     

过氧化二异丙苯的热稳定性及安全性研究

为了分析过氧化二异丙苯(Dicumyl Peroxide,DCP)的热稳定性和热安全性,利用C80微量量热仪对DCP在空气中的热分解及稳定性能进行试验研究,得到了升温速率对DCP热分解的影响规律,运用AKTS高级热动力学软件计算得到DCP热分解的活化能及指前因子、绝热条件下最大反应速率到达时间TMRad和不同包装下的自加速分解温度。结果表明:随升温速率增加,DCP的起始放热温度和最大放热温度升高;并由Friedman法得到不同转化率下活化能E和指前因子A的关系,计算得到DCP热分解的活化能范围为50~130 kJ/mol;TMRad为1 h、8 h、24 h、50 h和100 h时对应的起始温度分别为105.33℃、84.38℃、74.38℃、68℃和62℃;DCP的储罐内径越大,其对应的自加速分解温度越低。在生产、制造、储存、运输等过程中,应防止因温度变化而引发DCP的自分解放热爆炸事故。     

二氯海因热稳定性研究

为评价二氯海因在储运过程中的热稳定性,采用C80微量热法对二氯海因进行反应放热测试,并计算了该物质在50 L标准包装条件下的自加速分解温度;同时采用克南试验、时间/压力试验对二氯海因在封闭条件下加热和点火的效应进行了研究.结果表明:二氯海因的分解起始温度为202.3℃,分解热为1 168.8 J/g,50 L标准包装下的自加速分解温度为120℃;二氯海因的克南试验极限爆炸直径为2.0mm,在封闭条件下外部加热具有敏感性;时间/压力试验中反应压力从690 kPa升至2 070 kPa,所用时间为260 ms,在封闭条件内部点火时具有爆燃性.     

3-甲基吡啶-N-氧化物热稳定性分析

为了评估反应体系发生热失控时引发3-甲基吡啶-N-氧化物分解的可能性,采用差示扫描量热仪(DSC Q20)对3-甲基吡啶-N-氧化物在不同升温速率下的催化分解过程进行了试验研究。采用Kissinger法和Starink法计算热分解反应的活化能和指前因子。根据得到的活化能,计算3-甲基吡啶-N-氧化物在不同温度下到达最大反应速率所需要的时间(TMRad),结合可能性评估判据进行评估。结果表明:3-甲基吡啶-N-氧化物的分解由两部分组成;两种方法计算得到的活化能较为接近;当冷却失效,反应体系热失控温度达到448 K时,3-甲基吡啶-N-氧化物发生分解的可能性为高级,当温度为433~443 K时,可能性为中级,而当温度低于428 K时,可能性为低级。     

热改性活性炭吸附甲萘威的性能

在N2保护下采用不同高温对活性炭进行热改性,得到了4种改性活性炭(AC-1至AC-4)。采用气体吸附仪、Boehm滴定、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)对活性炭表面的物化性质进行了表征。通过等温吸附试验考察了改性前后活性炭对甲萘威的吸附性能,确定了最佳改性温度为600℃,探讨了活性炭的吸附能力与其表面物化性质之间的关系。结果表明:热改性使活性炭表面的物化性质发生了改变,活性炭对甲萘威的吸附量与其比表面积、孔容、表面酸性官能团和O元素含量具有显著相关性;活性炭对甲萘威的吸附行为符合准二级吸附动力学方程和Langmuir等温吸附方程,颗粒内扩散模型表明内扩散不是控制活性炭吸附速率的唯一阶段。     

季铵盐离子液体改性活性炭及其热安全性研究*

为进一步提高活性炭对VOCs的吸附性能和热安全性,采用铵盐类离子液体改性原始活性炭,优化其理化性质。结果表明:改性活性炭表面生成新的无机盐化合物,C=O、-OH、C-O、-COOH和C-S基团增加;孔隙结构增多且分布均匀,比表面积及微孔体积增大;改性后活性炭对甲苯的吸附量提高3.14倍,吸附效率明显提升;在固定碳的燃烧阶段,改性活性炭活化能为54.44 kJ·mol-1,是改性前活性炭的1.38倍,活化能增大,物质稳定性增强;当粒径为120~150目及200目以上时,改性前后活性炭的自燃温度分别从328.4 ℃、319.3 ℃增长至355.1 ℃、345.7 ℃。因此,负载季铵盐离子液体可有效提高活性炭吸附性能和热安全性,研究结果可为优化VOCs处理工艺提供参考。     

4种硝酸酯热安定性的绝热试验研究

利用绝热加速量热仪(ARC)对硝酸正丙酯(NPN)、硝酸异丙酯(IPN)、太根(TEGDN)、敌根(DEGDN)4种硝酸酯的热稳定性进行了绝热试验研究,得到绝热放热曲线和热分解特征参数。分析了4种物质分解过程的特点,对测试结果进行了修正。计算得到动力学参数和自加速分解温度SADT,以此作为评估热安定性的判据。结果表明,4种硝酸酯在外界热作用下容易发生分解,反应速度较快,伴随明显的热效应和压力效应。4种硝酸酯的热安定性由好到差排序为:IPN、NPN、TEGDN、DEGDN。     

聚叠氮缩水甘油醚嵌段聚叠氮乙酸乙烯酯的合成及热稳定性研究

以聚叠氮缩水甘油醚(GAP)和4,4'-偶氮(4-氰基戊酸)(ACVA)为原料合成大分子引发剂(MI-GAP),用其引发氯乙酸乙烯酯自由基聚合,得到聚叠氮缩水甘油醚嵌段聚氯乙酸乙烯酯(GAP-bPVCA),最后将其叠氮化得到含能聚合物——聚叠氮缩水甘油醚嵌段聚叠氮乙酸乙烯酯(GAP-b-PVAA)。采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、紫外-可见光谱(UV-Vis)、核磁共振氢谱(1H NMR)对GAPb-PVAA的结构进行了表征。利用差热分析(DTA)、热重分析(TG)和微分热重分析(DTG)对GAP-b-PVAA的热稳定性进行了研究。结果表明,GAP-b-PVAA在空气中200℃未见分解;GAP-b-PVAA具有两个热失重过程,其中最大质量损失发生在228~243℃范围内,失重率为68.74%。GAP-b-PVAA热分解动力学参数由不同升温速率下的DTA表征数据,通过Kissinger方法和Ozawa方法计算得到,两种方法得到的表观活化能Ea数值相近,表明GAP-b-PVAA热稳定性良好,有望用于熔铸炸药中作为一种含能黏结剂。     

不同外热部位下18650型锂离子电池热失控研究

为探究不同外热部位对18650型锂离子电池热失控特性的影响,通过自主设计的试验平台对电荷量为100%的18650型锂离子电池开展不同外热部位下热失控试验,探讨不同部位外热源对电池热失控行为过程、热失控响应时间、温度特性、电池破裂部位的影响。结果表明:在相同热源功率条件下,外热源位置对电池热失控过程中初爆与二次燃爆间的时间间隔存在影响,顶部加热时安全阀打开瞬间便发生二次燃爆,底部和中部加热工况下,时间间隔分别延迟至18 s和40 s;中部加热时池体温升速率最慢,为0.873℃/s,分别为顶部和底部加热时的77.5%和77.8%;中部加热时热失控响应时间最长达290 s,顶部和底部加热时分别缩短12.4%和30.0%;顶部和底部加热时,热失控破裂部位集中于顶部"褶皱处"和底部防爆阀,但在中部加热工况下,电池发生破裂部位的随机性增加,其外壳破坏程度也有增加。     

粉末活性炭处理酚类突发性水污染的应用研究

以苯酚和多种氯酚(CPs)为代表的酚类是一类重要的有机污染物。针对饮用水突发性酚类污染物控制,考察了粉末活性炭(PAC)吸附工艺对苯酚及CPs的去除效果,并讨论了主要影响因素。结果表明,对CPs和苯酚的吸附反应可在10~60 min、300 min内完成,吸附速率从快到慢依次为TCP、MCP、DCP、PCP和苯酚。由于酚羟基(Ar—OH)电离作用受到影响,在3~11范围内去除率随pH值升高而降低。少量腐殖酸对吸附影响不大,但TOC质量浓度超过10 mg/L时腐殖酸可产生明显竞争吸附作用。热力学拟合表明,吸附反应符合Freundlich和Langmuir吸附等温式,苯酚/CPs在PAC上的吸附过程以物理吸附为主,且为放热反应,较低温度有利于吸附反应的进行。相比于准一级反应和孔内扩散反应,准二级动力学方程可较好地描述吸附过程。将PAC用于中山市某饮用水源的模拟突发性污染应急处理,投加10 mg/L的PAC即可有效去除原水中超过饮用水标准3~5倍的CPs类污染物,同时水处理成本仅有少量增加。     

煤自燃预测气体及活化能变化研究

为了研究煤在低温阶段的自燃活化能及气体产生规律,基于耗氧量与煤温间的计算模型,利用煤氧化动力学测试系统,分析了3种不同自燃性煤的低温氧化表征。结果表明:1)随着煤自燃倾向性增强,煤的耗氧量和耗氧速率逐渐增大,且其耗氧速率急剧增大的拐点温度逐渐升高;2)不同自燃性煤活化能变化规律存在显著差异,利用阶段耗氧量拐点计算出铜川和大同煤样温度分别为203℃、228℃时,活化能快速减小,开始进入自发氧化阶段;晋城煤样活化能经历先减小后增大的过程,其中过渡温度段91~135℃时,活化能最小;同时拟合出活化能(E)与指前因子(A)关系式满足动力补偿效应,验证了机理函数的合理性;3)依据复合气体CO_2/CO、CH_4/C_2H_6、C_2H_4/C_2H_6、C_3H_8/C_2H_6随温度的变化趋势,结合煤低温氧化特性,可预测煤样的氧化进程和煤体温度。     

球形磁性活性炭制备及对土壤重金属Pb的吸附研究

以废旧汽车轮胎橡胶与城市污水处理厂污泥为原料,采用ZnCl2与H_2SO_4复配活化法,添加黏结剂和Fe_3O_4粉末,在真空管式气氛炉中炭化制备球形磁性活性炭,并测定其物理化学性能。研究球形磁性活性炭添加量、土壤pH值和含水率对球形磁性活性炭吸附重金属Pb的影响。采用火焰法-原子吸收分光光度计测定球形磁性活性炭对Pb的吸附量。结果表明:球形磁性活性炭的比表面积及亚甲基蓝吸附量相比商品活性炭要小,但其抗压强度高,不容易松散,便于回收,酸性官能团总量高,有助于提高球形磁性活性炭的吸附性能和对重金属的亲和力,因此球形磁性活性炭的综合理化性能优于干污泥活性炭和商品活性炭,适合用于土壤中重金属Pb的吸附;随添加量增加,球形磁性活性炭对土壤中Pb的吸附量也增加,当球形磁性活性炭添加质量分数为6%时,达到最优吸附效果;随土壤pH值增加,球形磁性活性炭对土壤中Pb的吸附量也增加,但当pH值超过5时,其吸附量开始下降;当吸附时间达到35 d后,其吸附量基本处于饱和状态;土壤含水率为20%时,吸附达到平衡。在最优工艺参数下,球形磁性活性炭对土壤中Pb的吸附量达到最大,为3.55 mg/g。球形磁性活性炭对土壤中重金属Pb的吸附过程可以用准二级动力学方程较好地解释,而且球形磁性活性炭经过1次再生后用于吸附土壤中Pb时,其吸附量达到2.56 mg/g,再生效率达72.11%,吸附效果良好。     

臭氧生物活性炭有机物吸附与生物降解量化分析

以西安北石桥污水净化中心出水为研究对象,通过对臭氧-生物陶粒与臭氧-生物活性炭处理工艺的对比研究,分析比较了两种生物过滤系统的生物活性及有机物去除特性,建立了臭氧-生物活性炭工艺在有机物降解过程中吸附和生物降解作用的量化计算方法,探讨了臭氧-生物活性炭工艺有机物降解过程及去除机理.研究表明:臭氧-生物活性炭工艺对有机物的去除是活性炭吸附和生物降解的协同作用,其中生物降解占主导作用,约占有机物总去除量的65%,生物降解作用去除的有机物几乎全部是易于降解的溶解性有机物;而吸附作用去除的有机物约占有机物总去除量的35%,去除的有机物中难降解和易于降解的有机物的量基本相当.