CO_2对煤低温氧化反应过程的影响实验研究

为了深入研究CO2对煤低温氧化反应的影响,利用程序升温油浴实验装置,研究在不同CO2浓度下煤样的自燃特性。采集南屯矿煤样,破碎并筛分出混合平均粒径为4.18 mm的煤样,向试验管煤样中通入不同配比的混合气体,实验控制升温速度为0.3℃/min,供气量为190 mL/min.测定在6种不同浓度CO2气氛下的煤样低温氧化特性,实验结果表明:CO2浓度越高,煤样耗氧速率越小,CO产生率降低。在起始阶耗氧速率相差不大,煤氧复合作用以物理吸附和化学吸附为主,后期阶段以化学反应为主,变化明显。相比于空气气氛下,CO2气氛下煤样活化能有所提高,在40~100℃的温度范围内煤氧作用的活化能值由17.85 kJ/mol升高至22.71 kJ/mol,氧化反应速率降低,表明CO2的加入降低了煤的氧化反应速率,抑制了煤的氧化反应。     

气相质谱法研究 Fe 与 CO2-- CO 氧化反应动力学

采用气相质谱在线监测反应气体成分变化的方法,研究了1273~1473 K 范围内,不同比例 CO2- CO 混合气体对铁片恒温氧化的反应动力学.结果表明,氧化反应速率与二氧化碳分压呈线性关系,反应速率常数随 CO2/ CO 体积比值增大而减小,铁片氧化反应的表观活化能为(137.7±15.8) kJ·mol -1.该方法得到的结果与文献相比较,结果是可靠的,表明该方法可以用来在线研究气-固反应的动力学.     

球团矿不同气氛下的高温抗压强度

采用自行设计的高温抗压强度在线测定装置,研究了氧化球团矿在不同气氛下的高温强度变化规律,并对高温下强度变化的机理进行了分析和探讨.实验结果表明:球团矿在中性气氛和氧化性气氛下的高温强度变化规律基本一致,表现为在低于800℃的温度范围内,球团矿强度随着温度的上升而增大,但在800～900℃球团矿强度有个明显的下降,900～1100℃球团矿强度随温度的升高略有回升,1100℃以后强度急剧下降,到1200℃时已基本失去强度;中性气氛下的球团强度整体高于氧化性气氛下的强度;在还原性气氛下,球团矿强度随着温度和还原度的提高而降低,至1100℃时强度基本消失.     

磁化焙烧冷却过程中磁铁矿氧化动力学

针对磁化焙烧冷却过程开展了研究,考察了磁铁矿氧化反应分数和反应速率的变化规律,并采用模型匹配法进行了氧化动力学分析.结果表明:磁化焙烧冷却过程中,氧化温度对反应分数和反应速率均有着显著的影响;相同氧化时间下,反应分数和反应速率随氧化温度的升高而增加;不同氧化温度下,反应分数和反应速率随反应时间变化呈现出相同的变化规律;磁铁矿氧化过程动力学机理函数为n=4的Avrami-Erofee方程,氧化反应的表观活化能为135.2kJ·mol,指前因子为6.19×10¹⁰min^-1.     

研究碳酸钙分解反应机理及表观活化能的新方法

利用热分析技术,在氮气气氛下,对不同升温速率的碳酸钙热分解过程进行了研究.应用微分法将反应的表观活化能分为速率活化能(Er)和模式函数活化能(Ef(α))两部分.根据Er与转化率(α)的关系,确定了反应过程的本征活化能,并采用Malek法研究了反应机理.研究结果表明:分解机理为收缩圆柱体;当0.1≤a≤0.5时,表观活...     

焙烧气氛对内配碳赤铁矿球团焙烧行为的影响

模拟氧化球团生产工艺,研究焙烧气氛对内配碳赤铁矿氧化球团强度的影响,并结合矿相显微结构和FeO含量的变化规律分析,揭示内配碳赤铁矿球团在不同氧含量下的焙烧行为和固结规律.研究结果表明:内配碳赤铁矿氧化球团在接近空气配比(氧含量约20%,体积分数)的氧化性气氛中焙烧强度最大,氧含量过高或过低都会影响Fe2O3的再结晶,使球团强度降低;在氧化性气氛中焙烧含碳赤铁矿球团时,原生赤铁矿先还原为磁铁矿,磁铁矿再氧化成活性较高的次生赤铁矿,提高了赤铁矿焙烧固结性能和球团强度.     

东荣矿区煤样氧化反应动力学热分析

东荣矿区煤层自燃现象较为严重,煤的氧化动力学参数是反映煤自燃倾向性的重要指标,为防治东荣矿区煤层自燃,在不同升温速率条件下的基础上,应用热重分析实验,研究了东荣煤样升温氧化过程中质量变化的规律,同时结合15种气固反应机理函数,运用?atava法对煤样进行动力学分析,确定了煤氧化机理函数,及活化能、指前因子及反应级数等动力学参数,并应用Ozawa法对得到的动力学参数结果进行了验证。实验表明:不同升温速率下煤样氧化自燃总反应历程相似,热分析曲线的变化规律相同,但随着升温速度的加大,曲线有向右平移的趋势。计算得到煤样高温剧烈氧化时的反应级数为1级,反应动力学模式为一级化学反应,其表观活化能为174.588 kJ/mol,指前因子为5.729×10~(10).     

攀枝花铁精矿粉氧化过程的实验研究

采用热重分析法研究升温速率和反应气流量对铁精粉氧化过程的影响。采用积分法对不同气体流量条件下的热重数据进行处理得到反应的动力学参数(表观活化能E)。研究结果表明:升温速率和气体流量均能改变氧化产物的微观形貌;在整个氧化反应过程中,主要步骤由外扩散型转变为内扩散型,最后转变为外扩散型;220~350℃时,表观活化能为48~52 kJ/mol;400~600℃时,表观活化能为22~30 kJ/mol;620~750℃时,表观活化能为11~15 kJ/mol;当升温速率8℃/min时,反应的最佳气流量为45 mL/min。     

碳基烧蚀材料高温氧化反应机理的分子动力学研究

本文采用基于紧束缚密度泛函理论的分子动力学,研究高温下碳基烧蚀材料三种模型(无缺陷、原子缺陷以及孔洞缺陷)的氧化反应机制．研究发现高温下的反应产物主要是CO和CO₂.CO的产生过程主要源于环氧基团中C-C键的裂解,而CO₂的形成则较为复杂,主要源于小分子团簇(C₂O₂、C₃O₁、C₄O₁)的裂解．C-C键裂解是石墨氧化反应的主要途径,C-O键形成是CO和CO₂生成速率的控制因素．此外,体系的温度、缺陷以及孔洞对石墨的氧化反应机制有重要的影响．通过分析氧化反应速率,计算得到三种模型氧化反应的活化能分别为7.56、2.4和1.6kcal/mol．缺陷越明显活化能越低,则氧化反应速率较高,无缺陷的模型由于活化能最高,其氧化反应速率最低．     

聚丙烯腈纤维热稳定化反应动力学研究

采用“改进Coats-Redfern”法,通过差式扫描量热(DSC)研究了聚丙烯腈(PAN)纤维在惰性气氛中的热稳定化反应动力学,探索了PAN纤维在惰性气氛中的热稳定化反应机理。结果表明：在40~400℃范围内,PAN纤维在惰性气氛中的热稳定化反应总体上符合一级的反应级数模型,计算得到表观反应活化能E_a=177.1kJ/mol;进一步分区通过分区研究和计算,提出了“三区域反应动力学模型”,此模型的计算值与实验值相吻合,能很好地预测PAN纤维在不同升温速率时的热行为;初步提出了PAN纤维在惰性气氛中的热稳定化反应机理。     

亚甲基蓝介导抗坏血酸氧化动力学的研究

本文利用亚甲基蓝（MB）颜色可逆调控技术,研究了抗坏血酸（AA）的氧化动力学及MB的影响。蓝色MB与AA快速反应生成无色的还原态亚甲基蓝（LMB）,随后通入O2使LMB氧化回复始态的MB,并通过MB在664 nm的特征吸收峰监测AA的氧化。在饱和O2氛围中,AA的氧化呈现出零级反应动力学特征,其反应速率常数为0.193 mol L1 s1;MB不仅能作为检测AA的光谱探针,而且能促进AA的氧化,使AA的氧化反应活化能降低了35.5%,速率常数增大了1.5倍。此外,该方法应用于片剂中AA的含量测定和氧化评价,显示了2.1%的相对标准偏差,具有成本低、灵敏度高、重现性好的特点。     

聚α-烯烃润滑基础油热氧化动力学试验研究

采用差示扫描量热法(DSC)对聚α-烯烃润滑基础油样进行了动态和静态氧化试验,得到了油样的起始氧化温度(IOT)为221.4℃,以及油样氧化温度为180℃和200℃时的氧化诱导时间(OIT),分别为35.5min和6.3min,以此对油样的热氧化安定性能进行了评定.同时利用DSC动态以及静态氧化试验得到的IOT和OIT,并通过油样氧化动力学方程以及氧化速率与氧化诱导时间的关系,对聚α-烯烃润滑基础油样的热氧化动力学进行了分析,其氧化活化能可达到118.0kJ·mol-1左右.     

球磨环境对机械合金化合成纳米TiC的影响

以Ti粉和活性炭粉作为原始粉末在行星式球磨机(QM ISP2)上进行高能球磨,分别在低真空、高真空、Ar、空气+H2和H2等不同球磨环境下机械合金化合成TiC。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)等技术对合成产物进行物相和形貌分析,并用热力学和Maurice Courtney模型等理论对其合成机理进行了探讨。结果表明,在5种不同球磨环境下用Ti粉和活性炭粉都能合成TiC,其中在H2环境下的合成速度最快。H2对TiC的机械合金化合成具有加速作用,其机理是H2不仅能促使Ti与活性炭粉末细化,使断裂的新鲜表面保持清洁,而且能使Ti的活性增强。     

岩石矿物对超稠油氧化动力学特征的影响分析

随着注蒸汽采油经济与环境成本的增加,注空气提高采收率技术越来越受到重视,原油氧化动力学基础研究对注空气采油技术研发具有重要意义。以新疆油田某区块超稠油为研究对象,采用等转化率法,在30~600℃条件下,实验获得了不同升温速率下的原油氧化失重曲线,并计算得到原油样品的氧化活化能,进而揭示了典型岩石矿物对原油氧化活化能的影响。研究表明,该原油及其人造油砂的氧化过程呈现三个阶段:1温度小于350℃且转化率在0~0.5的中、低温氧化阶段,活化能在50~80 kJ·mol-1;2温度在350~450℃之间且转化率在0.5~0.65之间的过渡阶段,活化能从80 kJ·mol-1上升到350 kJ·mol-1左右;3温度在450℃以上且转化率在0.6~1.0的高温氧化阶段,活化能初始维持在350 kJ·mol-1左右,随着转化率增加快速下降到150 kJ·mol-1并稳定;岩石矿物可降低原油氧化的活化能,高温氧化阶段活化能降低明显,中低温氧化阶段影响相对较小;蒙脱石对原油氧化动力学特征的影响在不同氧化阶段影响不同,与石英砂原油样品相比,中低温氧化初始阶段及高温氧化阶段,蒙脱石能进一步降低氧化反应活化能。     

四苯基锌卟啉催化氧气氧化对硝基乙苯的表观动力学研究

本文在研究氧气氧化对硝基乙苯反应时,发现双-(α-甲基-4-硝基苄基)过氧化物为关键中间产物,对硝基苯乙酮为主产物,在此基础上建立了四苯基锌卟啉（TPPZn）催化氧气氧化对硝基乙苯的反应模型和速率方程,对其表观动力学行为进行了深入的研究。同时,根据110-150℃范围内所测得的实验数据,计算出了相应的反应速率常数,确立了对硝基乙苯氧化生成双-(α-甲基-4-硝基苄基)过氧化物的第一步为零级反应,表观活化能为39.5kJ/mol;双-(α-甲基-4-硝基苄基)过氧化物分解生成对硝基苯乙酮的第二步反应为1/2级反应,表观活化能为44.6kJ/mol。对比同一温度下的反应速率常数k1和k2,发现低温时k2和k1基本相等,而高温时k2大于k1。通过比较两步反应的表观活化能和反应速率常数,发现升高反应温度有利于对硝基苯乙酮的生成,且可以提高其生成速率。     

针铁矿非均相Fenton法对抗生素的降解特征及其动力学研究

采用合成的针铁矿为催化剂与H2O2构成非均相Fenton试剂,开展对盐酸四环素（TC）的氧化分解特征及其动力学研究.考察pH、H2O2 浓度、催化剂投加量、TC初始浓度、温度对TC氧化分解过程的影响.研究结果表明,在优化条件下,针铁矿催化对TC的Fenton氧化分解效果明显,240 min后氧化分解率达到97.2%.而且,针铁矿氧化分解TC的反应仍主要是通过?OH作用, 因为加入叔丁醇自由基捕获剂后,TC的氧化分解率明显降低.此外,动力学模型拟合结果表明,针铁矿表面催化氧化分解TC是符合准一级动力学反应（R2＞0.97）,其表观活化能为Ea=31.86 kJ/mol.可见,该氧化分解反应表观活化能相对比较低,说明该反应比较容易进行,温度升高也有助于提高反应速率.     

不同自燃性煤氧化阶段的表征差异

对3种不同自燃倾向性煤样进行低温氧化实验,利用CO体积分数与煤体温度间变化的计算模型,求解出活化能和煤氧化过程发生转变的特征温度,同时结合热重-差示扫描量热(TGDSC,theremogravimetric analysis-differential scanning calorimetry)实验结果,分析了不同自燃性煤氧化特性和活化能的低温表征规律。结果表明:1)低温氧化阶段,CO生成量、耗氧量和耗氧速率随着煤自燃倾向性增强而增大;不同煤样在实验过程中出现同样的CO生成量和耗氧速率急剧上升的温度拐点,且煤的自燃性越强,该拐点温度越低,同时CO体积分数的变化具有明显的阶段性。2)不同自燃性煤氧化阶段活化能变化规律存在显著差异,当各煤样的温度到达活性温度时,活化能快速减少,且活化能变化点对应于煤氧化过程发生转变的特征温度点。3)根据煤特征温度和活化能的变化规律,把煤低温氧化进程分为4个阶段,分别为表面氧化、氧化自热、加速氧化和深度氧化。