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.     

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.     

脱脂餐厨垃圾燃烧特性及几种动力学模型结果比较

利用热重分析仪在空气气氛和不同升温速率下对脱脂餐厨垃圾进行了热重实验.依据热重实验数据,采用4种热分析动力学方法(Coats-Redfern法、Doyle法、Friedman法和分布活化能模型(DAEM)),计算脱脂餐厨垃圾燃烧反应活化能E、反应级数n及频率因子A,并进行比较.结果表明:采用不同的动力学分析处理方法,得出的燃烧动力学参数不同.利用Coats-Redfern法,脱脂餐厨垃圾在燃烧主要阶段(转化率5%~95%)可由一段二级反应过程描述,升温速率30℃/min时活化能为70.9 k J/mol.Doyle法和分布活化能模型计算得到的活化能比较接近,Friedman法计算得到的活化能数值最高.脱脂餐厨垃圾燃烧包含分子键能断裂的一系列复杂、连续反应过程,并获得脱脂餐厨垃圾的燃烧反应活化能随转化率的变化曲线.     

氯乙烯-丙烯酸T酯共聚物热降解动力学的研究

用TG-DSC法研究氯乙烯(VC)-丙烯酸丁酯(BA)共聚物的热降解动力学.考察了升温速率(p)、气氛对热降解的影响.在氮气气氛中,共聚物(VC-BA)的热降解反应是吸热反应.降解反应分两步进行.第一步是脱除支基,反应级数(n)为1.2级,活化能(E)为113 KJ/mol;第二步是主链断裂,反应级数(n)随升温速率(β)的增大而减小.在空气气氛中,共聚物(VC-BA)的热降解反应是放热反应,降解分三步进行(第三步未完成).第一步也是脱除支基,反应级数(n)为1.0级,活化能(E)为111.2 KJ/mol;第二步亦是主链断裂,反应级数也随β增大而减小.     

桐油多元醇的热重及热分解动力学研究

利用TG-DTG技术在不同升温速率下研究了本实验室所制备的两种桐油多元醇的热分解行为,并通过Kissinger法确定了热分解动力学参数.结果表明:在氮气气氛下随着升温速率的增加,桐油多元醇的热分解温度提高;醇解桐油多元醇的热失重过程分为两个阶段,胺解桐油多元醇的热失重过程则分为3个阶段;通过不同实验数据拟合得到反应活化能(E)和频率因子(A),为桐油多元醇在聚氨酯等方面的应用提供了相关理论依据.     

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...     

含萘环聚醚砜醚酮酮热分解动力学研究

以热重法研究了新型含萘环聚醚砜醚酮酮(PESEKK)在N2和空气中不同升温速率时的热降解过程.结果表明,PESEKK在空气中的热降解过程为二步反应,在N2中为一步反应;随着升温速率的增大,其降解温度线性升高,在N2中的降解温度比空气中的高.由Ozawa等失重百分率法求得PESEKK在N2中失重0%～30%的反应活化能在230.2～239.5kJ·mol-1,频率因子A值在2.315×1014～4.718×1014min-1之间,并确定了其热降解反应的表观反应级数为1.     

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。     

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.     

含石蜡燃料热分解特性研究

采用差示扫描量热法(DSC)和热重法(TGA)对HTPB燃料、石蜡及含石蜡燃料的热分解过程进行了分析。研究了石蜡含量、碳粉含量和不同升温速率对含石蜡燃料热分解过程的影响。实验结果表明:石蜡热分解过程可以分为低温分解阶段和高温分解阶段。含石蜡燃料的热分解主要分为四个阶段;随着石蜡含量的增加,样品的初始分解反应放热峰温和第三反应放热峰温不断提前,放热量不断增大,而对其第二分解放热峰和镁粉氧化放热峰基本无影响;随着升温速率的增大,含石蜡燃料各分解反应的放热峰温不断提高,第二、第三分解反应的放热量增大;计算出了4#含石蜡燃料的第一、第二、第三热分解反应的活化能E和指前因子A。     

氮气气氛下玉米淀粉热分解动力学参数

为确定玉米淀粉热分解反应的化学动力学参数,在氮气气氛下以5,10,15℃/min升温速率对其进行了热重分析.结果表明:玉米淀粉受热过程可分为3个阶段;升温速率不同,各阶段的起始与终止温度存在差异;阶段Ⅰ起始温度为25℃,终止温度为125~146℃,阶段Ⅱ起始温度为266~274℃,终止温度为341~373℃,阶段Ⅲ的开始温度为342~378℃,终止温度为427~520℃;在阶段Ⅱ中玉米淀粉的热分解较为明显,反应的活化能为324.3~355.9 kJ/mol,反应级数为1.6~2.1;动力学参数计算的淀粉失重预测值与实验值一致性较好.     

氯乙烯—丙烯酸丁酯共聚物热降解动力学的研究

用TG－DSC法研究氯乙烯（VC）－丙烯酸西酯（BA）共聚物的热降解动力学。考察了升温速率（β）、气氛对热降解的影响,在氮气气氛中,共聚物（VC－BA）的热降解反应是吸热反应,降解反应分两步进行。第一步是脱除支基,反应级数（n）为1.2级,活化能（E）为113KJ／mol;第二步是主链断裂,反应级数（n）随升温速率（β）的增大而减小,在空气气氛中,共聚物（VC－BA）的热降解反应是放热反应,降解分三步进行（第三步未完成）。第一步也是脱除支基,反应级数（n)为１.0级,活化能（Ｅ）为１１１.2KJ/mol;第二步亦是主链断裂,反应级数也随β增大而减小。     

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.     

菱镁矿粉及其料球分解的TG动力学

在热分析仪上进行了菱镁矿粉的程序升温(5、10、15、20、30 K/min)热重动力学实验,用 Coats-Red-fern 积分法确定了动力学特征参数.菱镁矿粉的分解可分为开始和快速两个阶段,分解速率可用一级速率式表示,活化能分别为 130.784 kJ/mol 和 163.728 kJ/mol.升温速率的增加,开始分解和快速分解两个阶段的转换温度升高,转换分解分数降低.     

氟醚橡胶热分解规律及动力学研究

用热失重分析方法(TGA),研究了氟醚橡胶在氮气中的热分解规律,并探讨了不同升温条件和不同失重阶段氟醚橡胶的热分解动力学.研究结果表明：在氮气中,氟醚橡胶的热分解过程可分为两个阶段;不同升温速率下其热分解反应机理相同;升温速率越大,氟醚橡胶的分解温度越高.应用等转化率法(Friedman 微分法),在不假设反应机理函数的情况下,分析了氟醚橡胶热分解在不同转化率时的活化能,其平均值为241.4 kJ/mol;同时用Coats-Redfern法分析得出氟醚橡胶在不同升温速率时的热分解动力学参数基本相同.结合两种分析方法提出：氟醚橡胶在氮气中的热分解活化能E为244.3 kJ/mol,最理想的热分解反应机理函数为幂函数法则,其积分形式为g(α)=α3/2.     

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.     

聚亚苯基苯并二唑的热分解行为

用热失重方法分析了聚亚苯基苯并二唑（PBO）纤维在不同气氛中的热分解行为,采用Ozawa法计算了PBO纤维在氮气和空气两种气氛中的热分解活化能.结果表明升温速率对PBO纤维的热分解温度有较大影响;氧气作为热分解反应的引发剂,大大降低了分解反应的活化能;由IR光谱对不同温度裂解产物结构的分析,推测了热氧化降解对PBO纤维分子结构的影响;在不同失重率时几乎相同的热分解活化能,表明无论热分解的气氛如何,PBO纤维的热分解均是一个无规引发的单阶段过程;结合PBO纤维在两种气氛中的热分解机理,解释了分解气氛对残碳率的影响.     

装有等离子体装置的柴油机颗粒物的氧化特性

基于电晕放电原理设计了针板式低温等离子体（NTP）发生器,降低柴油机颗粒物的排放.柴油机满负荷工况下,采集了不同采样点位置的颗粒物样品,利用热重分析仪对经过预处理的颗粒物的氧化特性进行了分析,利用热重试验结果计算了颗粒物的活化能.结果表明,预处理过程中,颗粒物的微分热重曲线呈双峰状,与原始颗粒物相比,经过NTP发生器后逃逸到大气中的颗粒物的峰值点向温度升高方向偏移.与原始颗粒物相比,微粒聚集体在空气氛围中氧化所需的温度较高,逃逸到大气中的颗粒物的氧化温度较低.经过NTP后逃逸到大气中的颗粒物的活化能显著提高,采用KAS法求得的活化能比单一升温速率法求得的活化能小,且升温速率越大,两种方法求得的活化能差别越大.      

不同气氛下氟醚橡胶热分解动力学的对比研究

利用热失重分析方法(TGA),研究了氟醚橡胶生胶在空气和氮气中的热分解规律,并探讨了五种升温速率下的热分解动力学.应用Flynn-Wall-Ozawa法计算获得了其热解过程的动力学参数,并利用Popescu法推断得到了热解过程的反应机理函数.研究结果表明:氟醚橡胶生胶只呈现出一个主要的热失重峰;升温速率越大,热分解温度越高;氮气中更稳定且氧气对其热分解有一定的促进作用;空气中的热分解活化能平均值为172.5kJ/mol,氮气中的为260.9kJ/mol;两种气氛下,热解过程均不能由单一的机理函数来描述;空气中,340℃~370℃阶段机理符合相边界反应,球形对称,370℃~380℃阶段机理函数符合Ginstling-Brounshtein(G-B)方程,380℃~400℃阶段符合Zhuralev(Zh)方程;氮气中,400℃~430℃阶段机理函数符合Ginstling-Brounshtein(G-B)方程,430℃~460℃阶段机理符合相边界反应,球形对称.     

煤升温氧化动力学阶段性规律

为了研究煤的自燃特性,选取石圪台煤矿22203采煤工作面煤样为研究对象,采用热分析技术,对煤氧化升温过程中质量及动力学参数变化规律进行了探讨。结果表明:煤的失重呈阶段性变化规律,可分为低温失重、吸氧增重、缓慢化学反应和燃烧阶段;通过采用改进的KAS法计算煤升温氧化动力学参数,可知在温度达到燃点前,随着温度升高反应活化能增加,说明不断有难燃结构参与到反应。超过燃点温度,在燃烧阶段初期,活化能基本保持不变,而指前因子出现峰值,表明有大量活性结构被激活,准备参与到燃烧反应中。在燃烧阶段中后期,活化能随温度的增加逐步减小,表明该阶段有芳香环的破坏形成更易于反应的活性结构;动力学参数的补偿效应存在显著分段性,说明在煤氧反应过程中前后反应不同,其整体反应存在不止一个反应机理。研究结果对防治煤自燃提供理论依据。