纳米铁粉的燃烧动力学模型研究

本文利用普适积分法、微分法来拟合求解50nm和500nm铁粉在10K?min-1、20K?min-1、30K?min-1和40K?min-1升温速率下的燃烧动力学参数,并确定纳米铁粉燃烧反应的动力学模型和最概然机理函数。30种机理函数的计算结果表明,50nm铁粉的活化能和指前因子的数值范围分别为90～130KJ?mol-1和103～108s-1,500nm铁粉的活化能和指前因子的数值范围分别为160～220KJ?mol-1和106～1011s-1,纳米铁粉的燃烧反应动力学模型为随机成核和随后生长,机理符合Avrami-Erofeev方程,最概然机理积分函数为G(α)=[-ln(1-α)]3,微分函数为f(α)= (1-a)[-ln(1-a)]-2/3。     

三种糖类物质的热降解动力学研究

以TGA为手段,研究了壳聚糖、β-环糊精、淀粉在氮气环境下的非等温热降解动力学,采用Owaza和Friedman方法,计算了三种物质的降解动力学活化能,并使用Coats-Redfern法计算了三种物质的反应机理函数和指前因子. 结果表明：壳聚糖、β-环糊精、淀粉降解活化能分别是147.1,129.1和148.3kJ/mol,机理函数是-ln(1-α),［-ln(1-α)］2/5和［-ln(1-α)］1/2;lnA为7.7838,8.6499和7.8688min-1.     

SBS-g-MMA的合成及热降解动力学分析

将甲基丙烯酸甲酯(MMA)与SBS接枝共聚制得SBS-g-MMA接枝共聚物.利用热分析法研究了该共聚物在升温速率为10 K·min-1的N2气、O2气气氛中的热降解过程与热降解动力学.确定了SBS-g-MMA在N2气气氛下的热降解过程分2步完成,第1步热降解温度为530～720 K,第2步热降解温度为 720～830 K;在O2气气氛下的热降解过程分3步完成,第1步热降解温度为477～597 K,第2步热降解温度为597～714 K,第3步热降解温度为714～774 K.在N2气气氛下的热降解过程的平均活化能Ea=376.27 kJ·mol-1,微分机理函数f(α)=(1-α)[-ln(1-α)]-2/3,指前因子lnA=73.029,积分机理函数g(α)=[-ln(1-α)]3,指前因子lnA=64.220;在O2气气氛下的热降解过程较为复杂,实验结果不明确.     

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.     

水溶性壳聚糖的热分解动力学研究

利用多重扫描速率法研究了商品水溶性壳聚糖(盐酸盐)的热分解反应动力学.主分解过程可以分为两个阶段,首先是高分子盐的分解,其次是高分子链的解聚合,两个阶段的反应活化能E和指前因子lnA值分别为173.99±2.63,128.97±1.87 kJ·mol-1和35.28±0.62,24.69±0.44 min-1.利用Achar微分法判定该物质两个阶段的热分解最概然机理函数相同,为f(α)＝ 1-α,该模型属于每个颗粒上只有一个核心的随机成核和随后生长机理.     

一水合草酸铵脱水的热分析动力学

利用2步法研究了一水合草酸铵脱水的热分析动力学三因子: (1) 通过迭代的方法或KAS法求出较为准确的反应的活化能Ea;(2) 结合Coats-Redfern 法与 Achar 法与所得活化能值比较进一步得出反应的最概然机理函数和指前因子A. 研究发现该反应的最概然机理函数为:f(α)=1或g(α)=α,此法所得的计算结果合理且具有很好的重现性.     

葡萄糖脱水制备5-羟甲基糠醛的反应动力学研究

以纤维素基固体酸为催化剂,在1-丁基-3-甲基咪唑氯盐([BMIM]Cl)中对葡萄糖制备5-羟甲基糠醛的脱水过程进行了研究.实验结果表明,葡萄糖脱水的主、副反应均符合一级反应速率方程,葡萄糖脱水形成5-羟甲基糠醛(主反应)的活化能和指前因子分别为86.9kJ·mol-1和1.46×1010 min-1;葡萄糖脱水形成其他产物(副反应)的活化能和指前因子分别为124.1kJ·mol-1和3.55×1013 min-1.随着反应温度的升高,葡萄糖脱水的主、副反应速率常数均会相应的增加,副反应速率常数比主反应速率常数增加的更快.     

Fe_2O_3-SiO_2体系深度还原过程动力学

采用等温法和非等温法,分析了Fe2O3-SiO2体系深度还原过程的动力学.等温法试验表明,在一定范围内升高还原温度,有利于焦炭气化反应的进行,进而增加反应的还原度和还原速率.等温法确定的Fe2O3-SiO2体系深度还原反应符合Avrami-Erofeev模型,金属铁颗粒的成核及长大是还原过程的限制性环节,反应的表观活化能为235.33 kJ/mol,指前因子为3.22×107min-1.非等温法试验表明,该体系深度还原反应在温度达到400℃之后开始发生,700℃之后还原反应速度加快,最终反应趋于平衡.非等温法确定的主要反应阶段的表观活化能为238.66 kJ/mol,指前因子为1.04×107min-1.     

底排药剂热分析试验研究

为了研究底排药剂的分解放热规律,利用差动热分析仪(DSC)在不同的升温速率条件下对药剂热分解性能进行了测试,并利用Kissinger法对试验结果进行了分析处理,得到了药剂热分解的活化能和频率因子等参数.底排药剂在2.5℃·min-1、5.0℃·min-1、10℃·min-1和15℃·min-1升温速率条件下,其热分解的峰顶温度分别为633.7℃、640.1℃、643.3℃和650.5℃,活化能和频率因子分别为7.51×105 J·mol-1和5.58×1042·s-1.     

全氧煤粉低氧浓度燃烧动力学参数的热重实验

利用热重分析仪研究了四种煤粉在低氧惰性气氛(即O2/CO2)下的着火特性、燃尽特性.实验在O2体积分数为7.5%~20%,升温速率20℃·min-1条件下进行.通过对Arrhenius和Coats Redfern方程进行最小二乘法的二元一次线性回归,求得煤粉在不同低氧浓度下的动力学参数.结果表明:随着O2体积分数降低,着火温度基本不变,燃尽温度增大;活化能、指前因子和反应级数都随着O2体积分数降低而不同程度地减小;活化能和指前因子之间存在补偿效应,计算可得等动力学温度和反应速率常数;当O2体积分数小于12.5%,随O2体积分数减小,煤粉的反应速率常数随反应温度增大而增大的趋势越来越平缓.     

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.     

对乙酰氨基酚原料及其片剂的热稳定性研究

用热分析方法测量了对乙酰氨基酚原料及其片剂的热失重曲线,从其热失重曲线可知：片剂的起始失重温度高于原料药.以升温速率为10K.min-1为例,片剂的起始失重温度为504K,而原料药的起始失重温度为464K.本文采用Kissinger法对所获得的热失重曲线进行解析,分别得到他们的表观活化能和指前因子;对乙酰氨基酚原料的表观活化能和指前因子分别为56.73kJ.mol-1和1.100×105;对乙酰氨基酚片剂的表观活化能和指前因子分别为103.0kJ.mol-1和8.340×108.由阿伦尼乌斯公式得到对乙酰氨基酚原料和片剂在298.15K下的热降解速率常数分别为1.27×10-5和7.50×10-10.热分析实验结果表明：对乙酰氨基酚片剂的稳定性高于原料的稳定性.同时,采用DSC测量了对乙酰氨基酚的原料与片剂的熔化过程,得到其相关的热力学参数.     

聚丙烯腈纤维预氧化过程中氧化反应和环化反应的动力学研究

采用差示扫描量热仪(DSC)研究了聚丙烯腈/衣糠酸共聚物纤维在氧化性气氛(空气)和非氧化性气氛(氩气)下环化反应和氧化反应受加热速率的影响,计算了不同气氛下的反应活化能.采用元素分析技术研究了不同温度下氧化反应速率的变化,分析了氧的扩散机制.研究结果表明:含氧气氛中的反应活化能高于惰性气氛中的反应活化能,预氧化初期整个...     

钒渣钙化焙烧的影响因素及焙烧氧化动力学

采用钙化焙烧方式处理转炉钒渣以提高钒的浸出率,考察了焙烧参数(渣样粒度,升温速率,焙烧保温温度及保温时间,配钙量)对钒浸出率的影响,根据钒渣氧化的TG-DSC曲线对钒渣氧化变温动力学进行了分析.结果表明:降低升温速率可提高钒氧化率,保温温度高于600℃时钒浸出率迅速增加.在钒渣粒径48~75μm,外配钙m(CaO)/m(V2O5)为042,升温速率2℃·min-1,保温温度850℃,保温时间150min的条件下,钒浸出率达9331%.钒尖晶石氧化过程受三级化学反应控制,升温速率为5和10℃·min-1的表观活化能分别为26765,25603kJ·mol-1.     

微细菱镁矿热分解过程及动力学

采用TG-DSC热分析技术,在不同升温速率下对高纯微细菱镁矿进行热分解动力学研究.结果表明:随着升温速率的增大,菱镁矿分解速率不断增大且最大分解速率也向高温区偏移.首先使用Hu-Gao-Zhang方程对不同升温速率的TG数据进行计算,确定了热分解机理函数的唯一性和活化能.进而采用双等双步法和产品形貌分析,确定其最概然机理函数为f(α)=2(1-α)^1/2,热分解沿解理面向内进行,属于典型的相边界反应.最后利用Flynn-Wall-Ozawa方程求得指前因子,建立了微细菱镁矿的热分解动力学方程.用两组不同升温速率的TG数据对所建立方程进行验证,方程合理.     

响应面法优化污水中17β-雌二醇的固相萃取条件

运用响应面法对污水中17β-雌二醇(E2)的固相萃取条件进行优化,建立了萃取回收率与主要影响因素之间的二次多项式模型.结果表明:影响污水中E2固相萃取效果的因素重要性依次为洗脱体积、进样速率和洗脱速率;优化确定的固相萃取条件为洗脱体积10.54 mL,进样速率10.25 mL·min-1,洗脱速率4.06 mL·min-1.在此最佳操作条件下,对江苏省3个典型污水处理厂进、出水E2进行固相萃取,并采用高效液相测定分析其质量浓度,得到回收率范围为67.2％～83.4％;污水厂进水E2质量浓度为21.6～78.0 ng·L-1;3种工艺对E2均有去除效果,SBR工艺、氧化沟工艺以及A2/O工艺的平均去除率分别为68.33％,59.34％以及64.18％;污水厂出水中E2质量浓度仍达到8.4～22.1 ng·L-1,超出预测无效应浓度数十倍.     

凝胶注模制备的铝铜坯体脱脂过程及动力学

通过凝胶注模工艺,采用非水基凝胶体系,成功地制备铝铜坯体.通过扫描电镜观察脱脂前聚合物完全包裹粉末颗粒,脱脂后金属坯体中聚合物完全脱除.通过反应机理得出聚合物三维网络结构的化学式.采用热分析手段、热重和红外连用系统分析金属坯体的脱脂过程,根据Coats-Redfern方法对非等温热失重率曲线的数据进行动力学研究,建立动力学方程.在不同的升温速率下聚合物脱脂反应级数为1,活化能在79.86～ 108.63 kJ ·mol-1范围内,指前因子反应指数在106-107min-1,活化能的结果表明反应对温度和动力学比较敏感.脱脂主要分为两个阶段,在240～ 350℃主要是聚合物链段的分解,在350～ 470℃主要是聚合物网状结构的解聚和解交联反应,同时脱脂阶段主要产生CO2、CO、NO2和H2O挥发性气体.     

TG-DSC联用技术在磷矿石热分解上的应用

运用TG-DSC联用技术研究了磷矿石的热分解过程,得到了磷矿石在不同粒度、不同升温速率下的TG-DSC曲线.结果显示磷矿石在40¹ 100℃范围内可分为4次失重阶段;随着粒度的减小,TG曲线中的失重阶段更为明显和彻底,DSC曲线的吸热峰更为尖锐;随着升温速率的提高,磷矿石热解段起始和终止温度向高温侧移动,且失重率也有增大的趋势;使用Ozawa法计算了磷矿石在6001 100℃范围内可分为4次失重阶段;随着粒度的减小,TG曲线中的失重阶段更为明显和彻底,DSC曲线的吸热峰更为尖锐;随着升温速率的提高,磷矿石热解段起始和终止温度向高温侧移动,且失重率也有增大的趋势;使用Ozawa法计算了磷矿石在600⁸00℃吸热分解过程的活化能,平均值为202.80 kJ/mol,为磷矿石的资源化利用提供依据.