微波加热褐铁矿的脱水反应动力学

研究了微波加热褐铁矿的脱水过程,利用SEM和XRD分析了褐铁矿脱除结晶水前后矿相的转变. 根据升温和失重变化曲线,采用微分法和积分法计算褐铁矿结晶水热分解过程的动力学参数,确定了褐铁矿在微波加热条件下脱水的反应机制. 结果表明,该矿的化学式为2Fe2O3·3H2O;在脱去结晶水后转变为赤铁矿,Fe2O3和SiO2含量增加,晶粒尺寸减小,矿相相对变纯. 褐铁矿在470~650 K内脱水反应的表观活化能为17.39~19.33 kJ/mol,低于常规加热脱水反应的活化能,说明微波加热能降低反应的活化能;且其脱水反应机理符合Maple单行法则,属于随机成核和随后生长的化学反应控制.     

基于多重扫描速率法的辉钼矿氧化焙烧动力学参数分析

利用热重(TG)及X射线衍射(XRD)分析技术,考察不同升温速率下辉钼矿氧化焙烧特性,研究了辉钼矿氧化焙烧动力学。结果表明,在空气气氛下,辉钼矿氧化焙烧过程TG曲线上的失重台阶、DTG曲线上的最大失重速率峰以及DSC曲线上的吸放热峰呈现对应关系,800℃时,辉钼矿氧化焙烧产物为?-Mo O3。采用Flynn-Wall-Ozawa法和Kissinger法计算了辉钼矿氧化焙烧过程在500～650℃时的反应活化能,结果显示,反应活化能随转化率的变化呈现先减后增的变化趋势,其表观活化能分别为76.1和70.4 kJ/mol。     

啤酒过滤用废硅藻土的热解特性及动力学

通过热重分析研究了废硅藻土在室温~1 173 K下的热解特性,实验在高纯氮气气氛下进行,升温速率分别为5,10,15 K/m in。结果表明,热解过程分为3个阶段,主要热解阶段为酵母细胞和蛋白质分解过程,随着升温速率的增加,DTG曲线峰值向高温区移动。采用积分法Coats-Redfem方程得出废硅藻土热解过程符合3级反应机理模型,并得到了5,10,15 K/m in升温速率下的表观活化能51.13,58.14,69.21 kJ/mol和指前因子2.5E+04,1.1E+04,6.8E+05 m in-1。     

红土镍矿的固相还原动力学

采用非等温热分析法对红土镍矿固相还原动力学进行了研究,由热失重曲线确定了红土镍矿固相还原的反应机理函数f(a),在此基础上求解出动力学参数,并对建立的动力学模型进行了验证,分析了红土镍矿固相还原机理. 结果表明,红土镍矿失重率与加热温度密切相关,而升温速率对其影响很小;模型计算值与实测值具有良好的相关性;固相还原过程可分为473~773和773~1223 K两个阶段,反应活化能分别为171.91和52.75 kJ/mol,与挥发分的析出和镍、铁氧化物的还原对应;反应属随机成核和随后生长型机理函数,其微分形式为f(a)=1/4(1-a)[-ln(1-a)]-3,反应速率主要由碳气化反应控制.     

二甲基苯基硅氧基封端聚(二甲基-甲基苯基)硅氧烷共聚物的热分解性能及动力学研究

以1,1,3,3-四甲基二苯基二硅氧烷为封端剂,八甲基环四硅氧烷与甲基苯基环硅氧烷混合物为共聚单体,在阴离子催化剂作用下合成了二甲基苯基硅氧基封端的聚(二甲基-甲基苯基)硅氧烷共聚物。采用非等温TG技术,在惰性气氛和5.0、10.0、15.0和40.0 K min 1线性升温速率条件下,考察了共聚物非等温热降解机理及反应动力学,采用Friedman-Reich-Levi、Flynn-Wall-Ozawa和Kissinger等方法对非等温动力学数据进行分析,所得平均表观活化能分别为113.64、115.69和145.80 kJ mol 1。采用等转化率法确定出共聚物热分解反应符合Avrami-Erofeev方程,反应机理为随机成核和随后生长。采用Crane和Doyle方法研究了不同升温速率对反应级数、活化能和指前因子的影响,结果表明降解反应为一级反应,反应活化能介于152.46~183.13 kJ mol 1之间,指前因子介于4.25×109~4.02×109s 1。同时采用等温TG技术得到失重5%和10%条件下的寿命方程,对共聚物的寿命进行了预测。     

聚对苯二甲酸丁二醇酯共聚己二酸丁二醇酯热降解动力学研究

为了研究对比聚对苯二甲酸丁二醇酯共聚己二酸丁二醇酯(PBAT)、聚己二酸丁二醇酯(PBA)以及聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)的热稳定性,采用热失重(TG)分析法研究了三种树脂的热降解行为.使用Kinssinger法、Flynn-Wall-Ozawa法以及Coats-Redern法对三种树脂的热降解表观活化能以及反应机理进行了分析.结果表明:PBAT共聚酯中PBA结构单元的引入,改变了 PBT的分子结构,导致其降解行为与PBT、PBA产生偏差;表现为PBAT在热降解反应的初期,降解活化能略低,但在反应后期,降解活化能逐渐升高,其降解行为介于PBA和PBT之间.Kinssinger法得到了三种树脂在最大分解温度下的表观活化能,分别为 PBA 229.5 kJ/mol、PBAT 220.5 kJ/mol、PBT 220.4 kJ/mol;Flynn-Wall-Ozawa 法得到了不同反应程度下的表观活化能,其中PBA的表观活化能在155～212 kJ/mol之间,PBAT的表观活化能在186～211 kJ/mol,PBT的表观活化能在199～212 kJ/mol;Coats-Redern法计算了不同反应机理下的表观活化能,确定了三种树脂具有相同的界面扩散反应机理,反应级数约为2/3.     

氧化铁石墨固相还原非等温反应动力学

准确测试固固反应,如铁矿炭还原反应的动力学在科学研究和实际应用中均具有重要意义。利用热重程序升温的方法研究了氧化铁石墨还原的固固反应特性,在惰性气氛下分别考察了研磨与浸渍混合后焙烧制得的Fe₂O₃/C样品的失重曲线,采用Flynn-Wall-Ozawa公式和Coats-Redfern公式相结合的方法分别求算了两种混合样品的固固反应动力学参数,研究发现氧化铁在炭表面的聚集形态与其活化能变化规律直接相关,且浸渍焙烧法所得样品的活化能符合强吸热反应活化能变化规律。结合固体原位XRD表征与气体产物在线分析手段,发现在初始阶段Fe₂O₃即可与C直接反应生成Fe₃O₄和CO₂。该反应的活化能约为530 kJ·mol^-1,反应机理为二级化学反应模型。     

添加V_2O_5催化制备碳化铁的动力学

研究了923～1073 K的温度范围内,1%V2O5添加剂对70%(ψ)H2 30%(ψ)CH4与铁矿石反应的动力学.运用未反应核模型,求出了不同温度下反应的表观速率常数及反应的表观活化能.结果发现添加V2O5与否铁矿石还原阶段的反应活化能变化不大,表明添加V2O5对铁矿石的还原反应促进作用较弱;添加1%V2O5的试样碳化反应活化能由72 kJ/mol降低到46.5 kJ/mol,减少了35%,说明V2O5对铁碳化反应有较强的促进作用.     

辉钼矿氧化焙烧动力学研究

通过热重-差热实验,采用气-固多相反应的未反应收缩核模型研究了辉钼矿氧化焙烧的动力学.结果表明,辉钼矿氧化焙烧是强放热反应,温度越高,辉钼矿氧化速率越快;350~500℃辉钼矿转化率较低,Arrhenius方程计算的表观活化能为80.14k J/mol,反应由内扩散控制;540~630℃时转化率明显增高,表观反应活化能为90.42 k J/mol,反应由界面化学反应控制;升温速率对辉钼矿氧化焙烧过程影响显著,升温速率越低,辉钼矿氧化越充分、转化率越高,氧化放出的总热量越多.     

农业废弃物葵花秆热解过程几种动力学模型结果比较

利用同步热重分析仪考察了不同升温速率下葵花秆的热失重行为并进一步研究了其热解特性,根据热重数据采用四种热分析动力学模型:Friedman法、Doyle法、Flynn-wall-Ozawa(F-WO)法和DEAM法研究了葵花秆的热分解动力学,估算出热解反应的表观活化能。结果表明:葵花秆的主要失重区间为200~400℃,随着升温速率的提高,葵花秆热解的初温度升高,热解向高温方向移动。同时四种方法获得的葵花秆活化能值分别为519.1kJ/mol,235.33kJ/mol,223.8kJ/mol和224.9kJ/mol。采用Friedman法得到的活化能值高于其它三种方法。葵花秆热解是包含了分子键能断裂的一系列复杂、连续反应过程。     

Kinetic study of the nonthermal effect of the esterification of octenyl succinic anhydride modified starch treated by microwave radiation

With cassava starch as a raw material and octenyl succinic anhydride as an esterifying agent, octenyl succinic anhydride modified starch (OSA–starch) was prepared in an aqueous medium and treated by water‐bath heating and microwave radiation at a certain temperature, respectively. The reaction kinetics of esterification were studied. The structural analysis and synthesis mechanism of OSA–starch were investigated by means of scanning electron microscopy and Fourier transform infrared spectroscopy. The differences in the esterification reaction kinetics between starches treated with water‐bath heating and microwave radiation were observed. Under the condition of water‐bath heating, the apparent activation energy of the esterification reaction was 52.22 ± 1.21 kJ/mol, and the pre‐exponential factor was 9018.20/min^?1. Under the condition of microwave radiation, the apparent activation energy of the esterification reaction was 50.13 ± 1.16 kJ/mol, and the pre‐exponential factor was 4510.21/min^?1. We found that microwave radiation could reduce both the activation energy of the reaction and the pre‐exponential factor. The lowering effect of the apparent activation energy was greater than that of the pre‐exponential factor under the condition of microwave radiation, and this resulted in increased reaction rates. The change in the esterification reaction kinetics was a nonthermal effect of microwave radiation on the esterification of cassava starch. © 2016 Wiley Periodicals, Inc. J. Appl. Polym. Sci. 2016 , 133, 43909.     

TATB的热分解及其在[Emim]Ac/DMSO溶剂中的热爆炸特性

用DSC-TG研究了TATB的热分解过程。根据升温速率分别为5、10、15、20K/min的DSC和TG-DTG曲线计算了分解反应的活化能(E)、指前因子(A)和120℃时的速率常数(k120),并计算了升温速率为5K/min时,TATB分解峰值温度时的分解反应活化焓、活化熵和活化自由能,用小容量测试法研究了TATB在1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐/二甲基亚砜([Emim]Ac/DMSO)溶剂中的热爆炸特性。结果表明,采用Kissinger法和Ozawa法计算得到TATB分解反应的活化能分别为212.1和212.0kJ/mol,采用Rogers公式和Arrhenius公式计算得到A和k120值分别为5.87×1016s-1和3.87×10-12s-1;升温速率为5K/min条件下,TATB分解峰值温度时的分解反应活化焓、活化熵和活化自由能分别为206kJ/mol、61.42J/(K·mol)和167.39kJ/mol,TATB粉末的临界爆炸温度为336.6℃;TATB在[Emim]Ac/DMSO溶剂中不爆炸。     

用Mn2O3法合成对羟基苯甲醛

研究了以Mn2O3为氧化剂．在硫酸介质中氧化对甲酚合成对羟基苯甲醛的工艺条件。Mn2O3是在923K下灼烧Mn2O3得到的。最适宜的氧化反应温度为318K,c(Mn2O4)=7．0mol儿。用亚硫酸氢钠法分离反应物与产物。氧化反应表现出零级反应特征,反应的活化能为62．5kJ／mol左右。     

小桐子壳热解及其挥发性产物特性分析

选用小桐子壳作为原料,采用热重-红外联用(TG-FTIR)和热裂解-气相色谱质谱联用(Py-GC/MS)技术,研究小桐子壳的热解特性以及300~800℃热解过程中产物的组分信息和有机化合物中官能团随温度的变化情况,同时利用Coast-Redfern积分法求解不同升温速率下的动力学参数。结果表明,小桐子壳的热解过程分为干燥(30~100℃)、预热解(100~258℃)、热解(258~420℃)和炭化(420~900℃)四个阶段。随升温速率升高,小桐子壳的最大质量损失率依次增加,升温速率的升高对小桐子壳热分解速率具有促进作用。随热解温度升高,吸收峰处存在明显的强度变化,CO2、醛酮类等化合物的吸收峰强度逐渐降低甚至消失;小桐子壳热解过程中的气体产物成分主要为CO, CO2, H2O等,主要挥发性有机产物为苯酚、羰基化合物、愈创木酚类等,热解温度由400℃升至700℃时,酚类化合物的峰面积比例从35.94%升至59.59%、羰基化合物的峰面积比例从36.90%降到11.87%。小桐子壳热解动力学参数n=1时,其反应表观活化能最大为61.34 kJ/mol,且三个升温速率的拟合相关系数均在98%以上。小桐子壳热解动力学参数n≠1时,选取相关系数最大时的n值为反应级数,则n=0.2,反应活化能E为47.64 kJ/mol,指数前因子A为0.83。随升温速率的升高表观活化能依次递减,且拟合相关系数均在97%以上。     

硫酸铵与钛酸钙焙烧动力学

近年来,以硫酸铵为助剂,采用含钛高炉渣矿化CO₂同时提取其中的有价钛铝组分的研究日益受到关注。钛酸钙是含钛高炉渣的主要物相之一,其与硫酸铵焙烧过程的机理及动力学研究有助于深刻理解含钛高炉渣分解过程。本文分别采用等温法和非等温法研究了硫酸铵与钛酸钙的焙烧动力学,考察了焙烧反应的动力学参数和控制步骤。等温动力学结果表明,硫酸铵与钛酸钙的焙烧过程分为两步,即硫酸铵分解和硫酸氢铵与钛酸钙反应,其中硫酸铵分解为限制环节,受化学反应控制。单一硫酸铵分解反应活化能为65.56kJ/mol,加入钛酸钙后促进硫酸铵的分解,活化能降低至50.15kJ/mol。采用基辛格法、FWO法、KAS法三种非等温动力法测得整个焙烧过程的表观活化能分别为53.96kJ/mol、76.67kJ/mol和71.05kJ/mol,其中基辛格法的表观活化能结果与等温动力学相一致,而FWO法和KAS法所得表观活化能变化趋势验证了等温动力学结果对焙烧过程中控制步骤的选择。     

3,3’-二硝氨基-4,4’-氧化偶氮呋咱羟胺盐的热行为和热安全性研究（英文）

利用C500量热仪研究了3,3′-二硝氨基-4,4′-氧化偶氮呋咱羟胺盐(HNAF)的热分解特性,根据Kissinger和Ozawa方程计算了热分解的动力学参数,同时计算了热分解的热力学参数;采用Micro-DSCⅢ量热仪测定了3,3′-二硝氨基-4,4′-氧化偶氮呋咱羟胺盐的比热容,计算获得了3,3′-二硝氨基-4,4′-氧化偶氮呋咱羟胺盐热安全评价参数。结果表明,HNAF的活化能(E)和指前因子(A)分别为205.26 kJ/mol和1020.32 s-1;活化熵、活化焓和活化吉布斯自由能分别为140.76 J/(mol·K)、201.56 kJ/mol和200.39 kJ/mol。比热容方程与298.15 K时的摩尔比热容分别为C p=-1.560+0.016 T-2.263×10-5 T 2(J/(g·K))和446.028 J/(mol·K)。自加速分解温度、绝热分解温升、热爆炸临界温度分别为444.44 K、2382.89 K、452.86 K,绝热至爆时间为12.46~12.54 s。     

地质体中沉积有机质的模拟生烃动力学研究

采用热解方法对地质体中沉积有机质——源岩干酪根和固体沥青进行了生烃动力学研究,建立了平行一级反应动力学模型,求取了动力学参数活化能E和指数前因子A,主要反应的活化能集中在170—210kJ／mol的范围内。反映了干酪根和沥青是一个大分子网络体系,其热解过程涉及不同能级化学键的断裂。实验所得到的沉积有机质热解动力学参数,可用于样品母质类型判别和成熟度确定。     

粉煤灰酸浸提铝及其动力学

对KF为助剂焙烧活化粉煤灰酸浸提铝过程进行了研究,考察了粉煤灰焙烧活化和盐酸浸出条件对粉煤灰中铝浸出率的影响及其浸出过程动力学. 结果表明,焙烧活化优化条件为：时间1 h、温度800℃、粉煤灰与KF质量比为20:4. 浸出温度90℃、浸出时间2 h、盐酸浓度4 mol/L、液固比4 mL/g的条件下,铝提取率达到92.46%. 粉煤灰烧结产物加热酸浸过程符合收缩未反应核模型,反应级数为0.3718,反应活化能为43.49 kJ/mol,过程速率为化学反应速率控制.     

氯化胆碱-草酸低共熔溶剂处理含铁尘泥制备纳米氧化铁及动力学研究

针对钢铁厂含铁尘泥低附加值的问题,以氯化胆碱-二水合草酸（CC-OA）低共熔溶剂（DES）为研究体系,以钢厂含铁粉尘（经水洗处理）为研究对象,提出了运用氯化胆碱-二水合草酸低共熔溶剂处理含铁粉尘固相前驱体热分解法制备纳米氧化铁,并对处理过程中前驱体热分解及纳米氧化铁晶粒生长进行动力学分析。研究表明:处理过程中得到的前驱体为FeC₂O₄·2H₂O,以其热分解第二阶段为热分析动力学的研究目标,根据Ozawa方程法、Kissinger-Akahira-Sunose方程法和Starink方程法3种等转化率法得到的平均反应活化能为220.54 kJ/mol。前驱体焙烧的最佳条件:焙烧温度为673 K、焙烧时间为1 h。根据唯象方程计算出纳米氧化铁的晶粒生长平均激活能为39.06 kJ/mol,并得到了焙烧温度、焙烧时间与粒径的关系,实现特定粒径纳米氧化铁的制备。最佳焙烧条件下得到的纳米氧化铁纯度达99.67%,扫描电镜下观察其颗粒呈现不规则的立方晶体结构,粒径主要分布在10~100 nm。