CO_2回收电解锰渣中可溶性锰的结晶动力学

为研究利用CO_2从电解锰渣中回收可溶性锰的结晶机理,采用Avrami-Erofeev等温结晶动力学模型分析了在不同温度条件下碳酸锰晶体的成核和生长特性.结果表明:在初始锰浓度2.5 g·L~(-1)、pH 6.6、CO_2体积分数15%、CO_2流量0.4 L·min~(-1)、搅拌速率600 r·min~(-1)的条件下,电解锰渣反洗液中碳酸锰晶核生成和晶体生长阶段的表观活化能分别为42.82 kJ·mol~(-1)和61.15 kJ·mol~(-1).在温度为318 K反应120 min时,锰通过形成碳酸盐,回收率可达99.98%,锰渣反洗液符合《污水综合排放标准》(GB 8978-1996)中总锰的一级排放标准.     

水合醋酸铜热解过程动力学研究

为了用醋酸铜取代昂贵难求的醋酸铑作原料,合成在太阳能利用方面很有前途的过渡金属双核络合物光敏荆,用热重(TG)法求得了水合醋酸铜热解过程2个步骤的有关动力学参数:第一步骤对应温度为66～140℃;反应级数n=1;表观活化能E=91.7kJ·mol~(-1);指前因子A=6.65×10~(11)min~(-1).第二步骤对应温度为223～295℃;n=1;E=163kJ.mol~(-1);A=7.95×10~(14)min~(-1).确定了2个步骤的速率常数k对温度T的函数关系式.计算了第二步骤的标准活化熵△_r~≠S_m~(?)=34.2J·mol~(-1)·K~(-1),标准活化焓△_r~≠H_m~(?)=162kJ·mol~(-1).评价了醋酸铜的热稳定性,并确定了用其作原料合成双核铜络合物时的适宜反应温度.     

基于TG-FTIR和Py-GC/MS的生物质三组分快速热解机理研究

利用热重红外联用仪(TG-FTIR)和快速热解-气相色谱/质谱联用仪(Py-GC/MS),对生物质三组分(纤维素、半纤维素和木质素)的热解失重规律、动力学和挥发分组分及其含量进行了对比研究。TG/DTG曲线表明,纤维素热解失重区间最窄,峰值处热解失重率最大;半纤维的最易发生降解,存在两个失重区间;而木质素热解过程最缓慢,热解温度范围最广。三维FTIR表明,纤维素热解主要产物为CO_2、醛类、酮类和酸类;半纤维素热解主要产物与纤维素一致,但是CO_2含量比其他几类组分高很多;木质素热解主要产物为CO_2和芳香烃类。Py-GC/MS分析表明,纤维素热解有机组分主要为呋喃类和脱水糖类,呋喃类产物在600℃时达到最大值43.34%,脱水糖类产物在500℃时达到最大值27.78%;半纤维素热解主要产物为酮类和呋喃类,两者含量随着热解温度增加呈逐渐下降趋势;木质素热解主要产物为酚类,总酚含量在热解温度500℃时达到最大值78%,其中愈创木酚型(G-型)酚的含量最高63.43%。     

O_2/NO_2氛围下颗粒物的氧化催化特性试验

采用热重分析仪,在不同体积分数O_2,NO_2氛围下,研究了催化剂对碳黑颗粒的氧化特性的影响,并分别采用微分法中的ABSW法和阿仑尼乌斯法进行氧化动力学分析.结果表明:NO_2和O_2对颗粒的燃烧具有一定协同作用,氧化前期(45～350℃),颗粒的活化能随着NO_2体积分数的升高逐渐从183 kJ·mol~(-1)降低到111 kJ·mol~(-1),在催化条件下,活化能从162 kJ·mol~(-1)降低到109 kJ·mol~(-1);氧化后期(350～800℃),颗粒的活化能随着NO_2体积分数的升高逐渐降低,且在催化状态下降低最多,降幅约28～52 kJ·mol~(-1);氧化全过程(45～800℃)试验中,颗粒活化能随着NO_2体积分数的升高呈现先下降后升高的趋势,催化剂作用下在NO_2体积分数为1×10~(-3)时,下降最明显,活化能降低约93 kJ·mol~(-1).     

甲醇溶剂环境下两种稳定构象α-丙氨酸分子的手性转变机理

采用密度泛函理论的B3LYP方法、微扰理论的MP2方法和自洽反应场(SCRF)理论的smd模型方法,研究了标题反应.势能面计算表明:标题反应的决速步骤均为第2基元反应,决速步能垒来自于质子从手性碳向氨基氮转移的过渡态.甲醇溶剂环境下构象1和2手性转变决速步的吉布斯自由能垒分别为109.8 kJ·mol~(-1)和111.0 kJ·mol~(-1),比气相甲醇环境下的决速步能垒134.2 kJ·mol~(-1)和130.8 kJ·mol~(-1)均有明显降低,比水环境下的决速步能垒122.5 kJ·mol~(-1)也明显降低,比裸环境下的决速步能垒266.1 kJ·mol~(-1)大幅降低,比限域在SWBNNT(5,5)内的决速步能垒为201.1 kJ·mol~(-1)也显著降低.结果表明:甲醇分子簇对α-丙氨酸分子的手性转变具有明显的催化作用,甲醇溶剂效应对质子从手性碳向氨基氮的转移反应具有较好的助催化作用.     

热改性牡蛎壳粉吸附性能研究

牡蛎壳粉资源丰富,采用高温700℃煅烧方法对其进行热改性,进一步提高其吸附性能,可以实现变废为宝。该文以刚果红吸附方法考察不同条件对热改性的牡蛎壳粉吸附性能的影响,结果表明,热改性后的牡蛎壳粉在不同粒度下均较相应的常温牡蛎壳粉对72.00mg·L~(-1)低浓度刚果红溶液吸附率高约10%,当粒度大小为300～350目时,吸附率可达到99.48%±0.06%,接近100%。热改性后的牡蛎壳粉(过300目,粒径约小于48μm)产品最佳吸附条件为:对初始浓度为500.00mg·L~(-1)刚果红水溶液100mL,吸附时间12.5h,pH为7,吸附温度38℃,转速200 r·min~(-1),投入量0.1500g,其最终吸附率可达97.82%±0.10%,吸附量为326.06±0.32mg·g~(-1)。结果表明,改性后的牡蛎壳粉具备很好的吸附性能及应用潜力。     

纤维素与木质素共热解行为研究及产物分析

利用热重分析仪和居里点裂解-气相质谱联用仪进行纤维素和木质素共热解实验,研究纤维素和木质素共热解过程中的相互作用及热解产物分布情况.结果表明:纤维素与木质素共热解过程中存在明显的相互作用,与热解温度和混合比例具有一定相关性.纤维素质量分数较低(30%)时,木质素和纤维素共热解时促进残渣的形成,而抑制了气相产物的形成,并提高了酚的相对产率;纤维素质量分数较高(70%)时,木质素和纤维素在共热解过程中相互促进,抑制了固体残渣的形成和非芳基化合物的形成.在低温区(200～320℃),木质素易活化产生小分子,与纤维素共热解时形成相互促进的作用加速了热失重过程;在高温区,纤维素与木质素共热解促进了残渣的形成,抑制了热解过程.     

软质聚氨酯泡沫阴燃前热解特性及动力学分析

采用差示扫描量热-热重分析(DSC-TGA)同步热分析仪和中温差热分析仪(DTA)对软质聚氨酯泡沫(FPUF)在不同O2浓度下的热解特性、热解动力学及其对阴燃的影响进行研究。结果表明:聚氨酯泡沫热解主要分为2个阶段。第一阶段主要是FPUF分解产生异氰酸酯和多元醇,第二阶段主要为多元醇的分解。当O2体积分数从0增加到50%时,第一阶段热解起始温度和活化能变化很小,第二阶段最大质量分数损失速率对应温度从385℃降低到300℃,活化能从170 kJ/mo1降低到80 kJ/mo1。聚氨酯热解过程中不同类型反应的活化能大小顺序为:多元醇热解活化能聚氨酯热解活化能多元醇氧化活化能。多元醇氧化反应产生的热量是聚氨酯泡沫阴燃时的主要热量来源。因此,O2浓度增加通过加快热解速率、降低反应所需温度和增加放热量来促进阴燃的建立和传播。     

密度泛函理论方法研究Mn~(2+)催化丙氨酸反应的机理及催化活性

采用密度泛函理论的BP86-D3方法研究了Mn~(2+)催化丙氨酸转化反应的机理及催化活性.得到15个稳定构型和12个过渡态,最稳定构型的结合自由能为-710.8kJ·mol~(-1).Mn~(2+)可以催化丙氨酸发生质子迁移反应、手性转化反应、裂解失CO反应和裂解失H_2O反应;对应的吉布斯自由能垒分别为7.7kJ·mol~(-1)、78.7kJ·mol~(-1)、166.4kJ·mol~(-1)和225.2kJ·mol~(-1).丙氨酸质子迁移反应和手性转化反应通道的决速步基元反应相同,自由能垒是119.1kJ·mol~(-1),相应反应较易发生.丙氨酸裂解反应通道的最高自由能垒为225.2kJ·mol~(-1),反应较难发生.     

生物物理预处理污泥热解特性及动力学分析

利用污泥生物物理预处理,获得新型干化颗粒化产物.在不同升温速率条件下,采用热重-差式(TGADSC)型热分析仪研究从30℃升温至900℃时,生物物理预处理污泥的热解规律;同步连接质谱,在线监测热解气释放,研究各物质组成的热分解特性,并通过动力学方程表征生物物理预处理污泥的热解反应机理.结果表明:表观活化能分别为25.46,14.48,48.15,85.22和60.16kJ·mol~(-1);氢气释放主要在450,700℃附近,分别由热挥发作用和成焦作用所致,其中,成焦过程为主要因素;甲烷在450℃附近呈现单峰分解的规律;CO_2在350,450,700℃附近分3阶段释放.     

β－环糊精与水包合物的脱水过程机理及动力学研究

用等温热重法和非等温热重法研究了β－环糊精与水包合物的脱水过程，结果表明：包合物中的１１个水分子是在同一个阶段脱去的，脱水过程受三维相边界反应机理控制．其表观活化能Ｅ＝５９．２５ｋＪ·ｍｏｌ－１，频率因子Ａ＝８．６８５×１０６ｍｉｎ－１，动力学补偿方程式为ｌｏｇＡ＝０．４７３２Ｅ－１８．８６６４．     

烷基衍生物标准生成热和键裂能的经验计算公式

通过研究与基团Ｘ的诱导效应指数Ｉ间的关系，提出一个方程：（式中：），Ｐ为ＨＸ分子中氢原子的个数，Ｉ为诱导效应指数）。利用上式，计算了一些甲基衍生物ＣＨ３Ｘ（Ｘ＝Ｆ，ＯＨ，Ｃｌ，ＮＨ２，Ｂｒ，ＳＨ，ＰＨ２，ＳｅＨ）的标准生成热，计算结果的平均偏差为１．７ｋＪ·ｍｏｌ－１，同时推导出由和Ｉ计算烷基衍生物标准生成热的方法，计算了３１个烷基衍生物的生成热，计算结果的的平均偏差为３．３ｋＪ·ｍｏｌ－１，还计算了２２个烷基衍生物的键裂能，计算结果的平均偏差为２．０ｋＪ·ｍｏｌ－１。     

三氯化缬氨酸六水合铒配合物的热分解反应动力学

对三氯化缬氨酸六水合铒配合物进行了合成和EDTA滴定、元素分析、红外光谱分析、熔点测定,利用热重、差热分析等方法推测了配合物的热分解机理.配合物的热分解过程分为热分解失水、氨基酸骨架断裂,最终配合物为稀土碱式盐.对配合物第1、第2步热分解反应进行了非等温动力学研究,两步反应的活化能分别为123.42和222.83 kJ·mol-1,指前因子的对数值分别为36.31和41.00,复杂的反应动力学方程同时被确定.     

聚丙烯酸钠的热分解动力学

采用TG/DTA联用技术,在10、15、202、5 K.min-1不同线性升温条件下,研究了聚丙烯酸钠的热分解过程.结果表明,在空气气氛下,聚丙烯酸钠的热分解主要分为两个阶段.应用非等温多重扫描速率法对热分解过程的第一阶段进行了动力学分析,并计算得到了聚丙烯酸钠热分解的动力学3因子,分别是热分解活化能E=132.88 KJ.mol-1,指前因子lg(A)=9.103,以及相边界反应型的机理函数,其积分形式G(α)=1-(1-α)12和微分形式f(α)=2(1-α)12.     

Synthesis of glass ceramics from kaolin and dolomite mixture

Cordierite-and anorthite-based binary glass ceramics of the CaO-MgO-Al₂O₃-SiO₂ (CMAS) system were synthesized by mixing local and abundant raw minerals (kaolin and doloma by mass ratio of 82/18). A kinetics study reveals that the activation energy of crystallization (Ea) calculated by the methods of Kissinger and Marotta are 438 kJ·mol-1 and 459 kJ·mol-1, respectively. The Avrami parameter (n) is estimated to be approximately equal to 1, corresponding to the surface crystallization mechanism. X-ray diffraction (XRD) analysis shows that the anorthite and cordierite crystals are precipitated from the parent glass as major phases. Anorthite crystals first form at 850℃, whereas the μ-cordierite phase appears after heat treatment at 950℃. Thereafter, the cordierite allotropically transforms to α-cordierite at 1000℃. Complete densification is achieved at 950℃; however, the density slightly decreases at higher temperatures, reaching a stable value of 2.63 kg·m-3 between 1000℃ and 1100℃. The highest Vickers hardness of 6 GPa is also obtained at 950℃. However, a substantial decrease in hardness is recorded at 1000℃; at higher sintering temperatures, it slightly increases with increasing temperature as the α-cordierite crystallizes.     

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.     

Phase transformation and reduction kinetics during the hydrogen reduction of ilmenite concentrate

The reduction of ilmenite concentrate by hydrogen gas was investigated in the temperature range of 500 to 1200°C. The microstructure and phase transition of the reduction products were studied by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), and optical microscopy (OM). It was found that the weight loss and iron metallization rate increased with the increase of reduction temperature and reaction time. The iron metallization rate could reach 87.5% when the sample was reduced at 1150°C for 80 min. The final phase constituents mainly consist of Fe, M₃O₅ solid solution phase (M=Mg, Ti, and Fe), and few titanium oxide. Microstructure analysis shows that the surfaces of the reduction products have many holes and cracks and the reactions take place from the exterior of the grain to its interior. The kinetics of reduction indicates that the rate-controlling step is diffusion process control with the activation energy of 89 kJ·mol⁻¹.     

High-temperature mechanical properties and deformation behavior of high Nb containing TiAl alloys fabricated by spark plasma sintering

A high Nb containing TiAl alloy was prepared from the pre-alloyed powder of Ti-45Al-8.5Nb-0.2B-0.2W-0.02Y (at%) by spark plasma sintering (SPS). Its high-temperature mechanical properties and compressive deformation behavior were investigated in a temperature range of 700 to 1050°C and a strain rate range of 0.002 to 0.2 s⁻¹. The results show that the high-temperature mechanical properties of the high Nb containing TiAl alloy are sensitive to deformation temperature and strain rate, and the sensitivity to strain rate tends to rise with the deformation temperature increasing. The hot workability of the alloy is good at temperatures higher than 900°C, while fracture occurs at lower temperatures. The flow curves of the samples compressed at or above 900°C exhibit obvious flow softening after the peak stress. Under the deformation condition of 900–1050°C and 0.002–0.2 s⁻¹, the interrelations of peak flow stress, strain rate, and deformation temperature follow the Arrhenius’ equation modified by a hyperbolic sine function with a stress exponent of 5.99 and an apparent activation energy of 441.2 kJ·mol⁻¹.     

Coarsening behavior of MX carbonitrides in type 347H heat-resistant austenitic steel during thermal aging

In this work, the growth kinetics of MX (M = metal, X = C/N) nanoprecipitates in type 347H austenitic steel was systematically studied. To investigate the coarsening behavior and the growth mechanism of MX carbonitrides during long-term aging, experiments were performed at 700, 800, 850, and 900℃ for different periods (1, 24, 70, and 100 h). The precipitation behavior of carbonitrides in specimens subjected to various aging conditions was explored using carbon replicas and transmission electron microscopy (TEM) observations. The corresponding sizes of MX carbonitrides were measured. The results demonstrates that MX carbonitrides precipitate in type 347H austenitic steel as Nb(C,N). The coarsening rate constant is time-independent; however, an increase in aging temperature results in an increase in coarsening rate of Nb(C,N). The coarsening process was analyzed according to the calculated diffusion activation energy of Nb(C,N). When the aging temperature was 800–900℃, the mean activation energy was 294 kJ·mol-1, and the coarsening behavior was controlled primarily by the diffusion of Nb atoms.     

微波加热与常规加热硅锰粉固相脱硅动力学比较

采用微波加热和常规加热对硅锰粉和巴西粉锰的脱硅反应进行了动力学行为研究,以巴西粉锰为脱硅剂,与硅锰粉中的硅发生氧化还原反应.微波加热和常规加热分别加热到不同温度并保温一定时间,测定产物中硅含量并计算固相脱硅反应的表观活化能.实验表明:单一和混合料均可在微波场中快速升温.随着温度的升高和保温时间的延长,两种加热方式脱硅率均随之提高,在相同实验条件下,微波加热的脱硅率和反应速率均高于常规加热,微波加热可以提高固相脱硅率;微波加热固相脱硅反应的限制性环节为扩散环节,其表观活化能为102.93 kJ·mol-1,常规加热脱硅反应的表观活化能为180 kJ·mol-1,说明微波加热能改善固相脱硅的动力学条件,提高固相脱硅反应速率,降低脱硅反应的活化能.