粉煤灰对酸性矿井水中Cd2+的吸附动力学研究

分析研究了粉煤灰对模拟酸性矿井水中Cd²⁺的吸附.实验中选取Cd²⁺的初始浓度为0.000 1~0.010 0 mol/L.结果表明,粉煤灰对Cd²⁺的吸附符合Freundlich型吸附等温式，吸附反应符合一级反应动力学特征.在不同温度下得到了速率常数方程，表观活化能E_a=28.95 kJ/mol，指前因子A=68.9 min^-1.     

煤矿运输胶带热解动力学参数研究

为构建矿井胶带火灾早期预警体系，防控巷道外因火灾事故，利用热重—傅里叶红外光谱联用实验，结合热解动力学，研究5、10、15、20 K/min 4种升温速率下胶带的热解历程。结果表明：不同升温速率下的热重(TG/DTG)曲线、气体产物等具有相似规律和趋势，随升温速率增加各参量特征值向高温方向滞后；胶带热解经历2个明显失重阶段，第一失重阶段发生交联缩聚热解反应，活化能E在105～107 kJ/mol,指前因子为15.92 min^-1,第二失重阶段发生脱链解聚热解吸热反应和挥发分氧化放热反应，活化能E在130～220 kJ/mol,指前因子为37.13 min^-1,高于第一失重阶段，两阶段热解过程可用Avrami-Erofeev方程表征。     

三价铬在ChCl/CrCl3·6H2O体系中的电沉积机理

采用循环伏安法、恒电流阶跃电位-时间暂态曲线研究Cr(Ⅲ)在ChCl/CrCl3·6H2O体系中的电化学行为.计时电位法计算得到333K下的扩散系数4.504×10(-10)cm2/s.循环伏安法得到电化学反应的表观活化能约为40kJ/mol.研究表明,在ChCl/CrCl3·6H2O体系中Cr(Ⅲ)还原为金属Cr是单步骤受扩散控制的完全不可逆过程.Cr(Ⅲ)在还原过程中无前置化学反应存在.     

铁渣制备高纯α-Fe2O3

采用硫铁精矿作还原剂还原硫铁矿烧渣酸浸液（硫酸铁）,并用沉淀法从硫酸亚铁溶液制备α-Fe2O3。实验结果表明：当硫酸铁溶液中Fe^3＋浓度为1．1mol／L时,在液固比为3：2,温度为90℃,搅拌速度500r/min的条件下,反应3h,硫酸铁溶液中Fe^3＋的还原率达到96.5％,其反应级数为1．66级,表观活化能为60．26kJ／mol。还原后得到的硫酸亚铁经过净化除杂,滴加到含有适量有机添加剂的沉淀剂NK4OH-NH4HCO3中,沉淀洗涤干燥后900℃煅烧2h,煅烧产品再用稀硝酸和氢氟酸洗涤,得到高纯球形α-Fe2O3。     

贫煤氧化燃烧热效应及热动力学参数研究

为了探究贫煤煤样的氧化燃烧热效应及热动力学行为,分别采用C80微量热系统和热重实验装置对样品进行测试;分析了贫煤煤样在低温氧化及氧化燃烧过程中的热效应,同时也研究了升温速率对贫煤燃烧过程的影响,最后对煤样燃烧过程中的表观活化能和最概然机理函数进行了分析。结果表明:贫煤的低温氧化过程可划分为缓慢氧化阶段、加速氧化阶段和快速氧化阶段;随着升温速率的升高,煤样的TG/DTG曲线向高温区域移动,DTG曲线峰值升高,燃点温度升高;煤粉在热解燃烧阶段的表观活化能随转化率的增加呈现出先升高后下降的趋势,在转化率为0.2时表观活化能达到最大值,为32.4 kJ/mol;升温速率对反应最概然机理函数影响较小,4种升温速率下的反应最概然机理函数均符合A-E方程随机成核和随后生长模型,且函数曲线峰值随升温速率的升高而增大。     

菱铁矿热分解过程中FeO磁化反应动力学研究

为研究菱铁矿热分解过程中FeO磁化反应,给菱铁矿悬浮磁化焙烧工艺优化提供理论指导,采用气体成分分析系统对菱铁矿热分解过程中FeO磁化反应动力学进行了研究。结果表明,随着磁化反应温度的升高,达到相同反应分数所需时间逐渐缩短,反应速率的峰值逐渐升高。不同磁化反应温度下,反应分数及反应速率均随时间的变化呈现出相似的规律。同时,采用模型匹配法对试验数据分析表明：FeO磁化反应动力学符合G(α)=[-ln(1-α)][12]动力学模型,其表观活化能为56.01 kJ/mol,指前因子A为6.07 s-1。菱铁矿热分解过程中FeO磁化反应过程的限制环节为气体扩散与界面反应控制。     

固阳褐铁矿脱水反应动力学研究

利用热分析TG-DTA技术和X射线衍射技术对固阳褐铁矿脱水过程反应机制进行了研究。结合不同动力学机理模型对热分析数据进行了处理及相关性分析,确定了褐铁矿的脱水反应机制,采用Coat-Redfern积分法计算了脱水反应动力学参数。结果表明:固阳褐铁矿脱水反应过程分为两个阶段,第一阶段:140~320℃,失重率为4.78%,反应活化能E=28.54 kJ/mol,反应机理符合Avrami-Erofeev方程,为随机成核和随后生长的一级化学反应;第二阶段:320~465℃,失重率为3.84%,反应活化能E=61.92 kJ/mol,反应机理符合二级反应函数,为化学反应控制。XRD结果表明,随着温度的不断升高,褐铁矿在200℃时发生了物相转变,针铁矿的衍射峰不断减弱、消失,而赤铁矿的衍射峰逐渐增强,矿相变纯。      

Zigzag煤焦表面异相还原N_2O反应

采用Zigzag型煤焦表面模型,利用量子化学密度泛函理论研究了煤焦异相还原N_2O的反应机理。首先分析了Zigzag和Armchair碳基模型的差异本质,然后通过热力学分析和动力学分析研究了煤焦异相还原N_2O的反应机理,最后对比分析了Zigzag和Armchair两模型计算结果。研究表明,煤焦异相还原N_2O的反应包括吸附、还原及脱附3个过程,N2的脱附过程是整个反应的决速步。煤焦异相还原N_2O的反应在循环流化床炉温范围内是可自发的放热反应,反应平衡常数大于105,可认为是单向反应。根据决速步理论,Zigzag模型下的反应活化能为66.28 k J/mol,阿累尼乌斯表达式为1.07×1014exp(-7 972.4/T),Armchair模型下的反应活化能为160.99 k J/mol,阿累尼乌斯表达式为3.99×1015exp(-19 364.0/T)。Zigzag模型下的还原反应活化能小,反应速率常数大,反应更为活跃。两模型计算差异主要是由于Zigzag模型存在未成对电子,化学性质活跃导致的。在涉及碳基反应的理论计算时,应充分考虑计算模型对反应过程研究的影响。     

非等温动力学分析合成Gd_2O_2S∶Er的真空烧结过程

用不同升温速率下的热重(TG)和微分热重(DTG)技术研究固相反应法合成稀土掺杂硫氧化物(Gd_2O_2S∶Er)荧光粉的反应动力学,升温速率分别为5、10、15、20K/min。使用不同动力学分析方法对Gd_2O_2S∶Er的主要合成阶段进行动力学研究。用Kissinger和Flynn-Wall-Ozawa法计算得到了各合成过程的动力学参数。Coats-Redfern法用于确定最可能的反应机理函数。通过分析TG和DTG曲线,得出常压/真空条件下合成Gd_2O_2S∶Er荧光粉的过程可分为三个阶段:失水、单质S与Na2CO3反应、Na2Sx与Gd2O3反应。通过计算发现,在真空条件下反应的活化能较低,表明真空条件有利于Gd_2O_2S∶Er的生成。真空条件下Gd_2O_2S∶Er荧光粉的合成为随机成核和随后生长控制机理,机理函数为g(α)=[-ln(1-α)]n。第二步控制过程的n值为2/3,第三步控制过程的n值为1/2。     

混合气体(H_2 CO)还原氧化铅的动力学研究

本文采用等温热重法研究了混合气体(H_2 CO)还原氧化铅的速率过程。实验结果表明氧化铅的还原过程主要受界面反应控制,其表观活化能为108.25kJ/mol。当温度低于510℃时,混合气体(40%H_2 60%CO)的还原速率均比氢气或一氧化碳的还原速率快,这显示了混合气体低温还原氧化铅的优势。     

改性焦粉对亚甲基蓝吸附特性及其机理

以焦粉为原料,采用化学法改性焦粉,用场发散扫描电镜、表面积分析仪对改性焦粉结构进行表征.考察了改性焦粉对水溶液中亚甲基蓝的吸附模型、吸附热力学参数、黏附几率与活化能、吸附动力学方程及其吸附机理.结果表明：改性焦粉对亚甲基蓝的吸附符合Langmuir吸附等温方程.改性焦粉吸附亚甲基蓝焓变为43.33 kJ/mol,自由能变在-13.08~-8.46 kJ/mol之间,熵变在0.018~0.041 kJ/mol之间;黏附几率S=5.943×10^-9,活化能为41.11 kJ/mol,表明该吸附过程是界面上混乱度增加的自发吸热过程;吸附过程为物理吸附所主导,吸附与Ho的二级速率方程有很好的相关性,吸附机理为颗粒内扩散控制.     

HDEHP从硝酸底液中萃取UO_2~(2+)动力学研究

本文采用上升液滴法研究HDEHP-煤油溶液从硝酸底液中萃取UO_2~(2+)的动力学。根据本文实验数据,HDEHP萃取UO_2~(2+)的速率可以下列动力学方程表示:R=K[UO_2~(2+)]aq[HA]~2(o)实验测定了改变温度(15至40℃)对萃取速率的影响,用Arrhenius式可求得萃取反应的表观活化能为16.0kJ/mol。由实验结果推测,HDEHP从硝酸底液萃取UO_2~(2+)的反应,可能按下列三步进行:其中反应(1)生成两相界面配合物是萃取速率的控制步骤.     

微波辐照再生载硫活性炭的机理及其动力学

在微波再生试验台上进行化学吸附SO2后活性炭的再生实验,通过再生产物的分析揭示再生机理并进行动力学分析。结果表明：微波场中活性炭升温速率快,而且终温较为稳定;载硫活性炭微波再生出口气体成分有SO2,CO2,CO等气体,再生反应的本质是H2SO4与C的反应;再生气体中SO2峰值出现之前,主要发生再生反应,峰值之后,再生气体中部分CO2和CO来源于吸附过程中形成的活性炭表面含氧官能团的分解。再生反应的主区域内反应级数为1.55级,与微波功率无关;随着微波功率的增加,反应速率常数逐渐增加。由Arrhenius方程得出再生反应的表观活化能Ea为46.0 kJ/mol,指前因子为7.357 s -1。     

磁化焙烧产品氧化动力学研究

针对磁化焙烧后的氧化反应过程开展了研究,利用 TGA、SEM 检测技术对酒钢选矿厂综合尾矿磁化焙 烧产品的氧化过程反应机制进行分析,并结合模型匹配法对氧化动力学参数进行求解。 结果表明:磁化焙烧产品在 氧化过程中,适当地增加氧化反应的温度,可以明显加快氧化反应的速率,减少磁化焙烧产品被氧化所需的时间,但 过高的温度会导致磁化焙烧产品过氧化。 氧化反应动力学的最佳机理函数为二维扩散模型(Valensi) G(α) = α + (1 - α)ln(1 - α) ,其表观活化能 E 为 5. 16 kJ / mol,指前因子 A 为 14. 73 min-1。 磁化焙烧产品中的微裂纹可为 O2 气体 提供向内扩散的通道,其氧化过程的反应限制环节为 O2 气体在颗粒表面及缝隙表面的二维扩散。     

CO与H2气氛下赤铁矿还原动力学及矿相转化机理研究

针对赤铁矿开展了CO和H₂气氛下的矿相转化试验,详细研究了还原过程动力学,并采用X射线衍射和扫描电镜对其相变和微观结构变化进行研究,以对比CO和H₂矿相转化效果的差异及微观结构演变规律。结果显示,在温度460～620℃范围内,矿相转化温度的提高可以明显加快反应的速率。在CO气氛下,反应模型为收缩核模型,积分形式为G(α)=1-(1-α)^1/2,其表观活化能为8.35kJ/mol,指前因子为0.21min^-1;在H₂气氛下,反应模型为收缩核模型,积分形式为G(α)=1-(1-α)^1/3,其表观活化能为20.73kJ/mol,指前因子为4.37min^-1。SEM分析结果表明,在矿相转化过程中,气体的吸附和赤铁矿的矿相转化优先发生在赤铁矿颗粒的表面和裂缝处,反应从颗粒表面和裂隙逐渐向内进行,温度应力和相变应力产生的裂纹为气体扩散提供了通道,这有利于气体及气体产物在颗粒中的内扩散,加速反应的进行。在同等试验条件下,H₂的...     

γ-Al2O3催化臭氧氧化水中双酚A动力学研究

采用竞争动力学法,以苯酚(phe)作为竞争物,在常温常压下对γ-Al_2O_3催化臭氧氧化水中双酚A(BPA)的动力学进行研究,考察了催化剂投加量、臭氧投加量和反应初始pH值对反应速率常数kBPA的影响,实验结果表明:γ-Al_2O_3催化臭氧氧化BPA过程符合一级反应动力学模型,其中kBPA与催化剂投加量(2～10 mg/L)成正相关,其变化范围为1.98×10~6～2.18×10~6mol~(-1)·L·s~(-1);随着臭氧投加量(3.97～8.5 mg/min)的增加,kBPA在臭氧投加量为6.52mg/min时有一个最大值,其值为2.33×10~6mol~(-1)·L·s~(-1);反应初始pH值对kBPA的影响较大,随着pH值(3.0～11.0)增大,kBPA呈指数增加,其变化范围为1.43×10~3～1.77×10~9mol~(-1)·L·s~(-1)。     

铁矿石焙烧动力学研究现状及发展

焙烧-磁选法是处理低品位难选氧化铁矿石的有效方法。归纳了铁矿焙烧过程动力学研究常用的3种表征方法,着重介绍了基于热重分析技术的静态法和动态法在铁矿石焙烧过程动力学研究方面的运用。总结了磁化焙烧、直接还原和深度还原过程动力学近年来的研究成果。指出菱铁矿磁化焙烧过程根据TG和DTG曲线可分为两个阶段,其反应机理分别符合随机核化和核生长机理;铁矿石直接还原过程根据TG和DTG曲线分为几个阶段,再由各阶段活化能的差异分为缓慢反应阶段和快速反应阶段,由此可以找出焙烧过程的限制环节;赤铁矿在深度还原过程中经历缓慢反应-快速反应-趋于平衡3个阶段,整体反应符合随机成核及长大模型,活化能约为320 kJ/mol。指出今后应加强对实际矿石磁化焙烧动力学的研究,为实际难选矿磁化焙烧关键技术提供理论支撑;还应注重焙烧过程热力学与动力学研究的结合,对焙烧过程进行计算机模拟等方面的研究。     

高硫铁精矿固硫氧化焙烧反应动力学分析

针对高硫铁精矿氧化焙烧释放SO₂气体的问题, 进行了固硫焙烧实验及其反应动力学研究。通过XRD、SEM和EDS等检测手段考察了高硫铁精矿固硫氧化焙烧过程的矿相变化规律。根据热重曲线, 采用Coats-Redfern积分法和Achar-Brindley-Sharp-Wendworth微分法进行动力学计算, 确定了不同温度段高硫铁精矿固硫焙烧的反应机制。结果表明, 在理论配碱量、保温时间30 min、温度550 ℃条件下, 固硫剂Na₂CO₃的固硫率为93.3%, 焙烧产物为Fe₂O₃和水溶性Na₂SO₄。动力学分析表明, 在300~550 ℃范围内, 高硫铁精矿固硫氧化焙烧分为3个阶段: 在前两个阶段, 脱硫反应机理均符合Avrami-Erofeev方程, 为随机成核和随后生长的化学反应控制, 只是反应级数和表观活化能有所不同; 在第3阶段, 固硫反应属于三维扩散控制的Z-L-T模型, 反应表观活化能分别为142.73 kJ/mol和150.66 kJ/mol。     

低阶煤干燥过程水分析出动力学行为分析

使用热重分析仪对伊敏褐煤(YM煤)和天池能源次烟煤(TC煤)进行干燥过程实验研究,采用等转化率等方法对低阶煤热重数据进行分析,得到煤中水分析出活化能E。根据求得的活化能,由Achar方程和Coats-Redfern方程确定最概然机理函数,并确定干燥过程级数n和指前因子A。同时,采用差式扫描量热法(DSC)对煤中不同赋存形式的水分进行定量分析,以此验证热重分析结果。结果表明:低阶煤水分析出的活化能E为45~55 k J/mol,干燥过程遵循简单级数模型f(α)=(1-α)n,n≠1。YM煤水分析出活化能为53.28 k J/mol,干燥过程级数n=1.82~1.95,指前因子A=(3.52~3.96)×108s-1;TC煤水分析出活化能为47.44 k J/mol,干燥过程级数n=1.39~1.44,指前因子A=(6.62~8.17)×107s-1。DSC的定量分析结果表明,低阶煤中以自由水和弱束缚水为主的不稳定组分含量达到70%~80%。干燥过程中,自由水先析出,其析出活化能略高于纯水蒸发活化能;强束缚水在干燥末期析出,其析出活化能随干燥过程的进行急剧升高,且远大于纯水蒸发活化能。     

硫化铟氧化酸浸与常规酸浸的动力学比较

为了提高硫化铟的浸出率,从研究硫化铟常规酸浸、高锰酸钾或双氧水氧化酸浸的晶粒参数、表观活化能、反应级数的变化规律入手,对不同状态下硫化铟的浸出动力学进行了研究。结果表明：①硫化铟浸出反应的表观活化能、反应级数、晶粒参数,在常规酸浸状态下分别为35.6 kJ/mol、0.770、0.576,高锰酸钾氧化酸浸状态下分别为13.9 kJ/mol、0.390、0.366,双氧水氧化酸浸状态下分别为17.5 kJ/mol、0.220、0.466。②硫化铟常规酸浸的铟浸出率对浸出温度、硫酸初始浓度的变化比较敏感;而硫化铟氧化酸浸的表观活化能和反应级数均大幅度下降,化学活性显著增强,反应速率明显加快,浸出温度和硫酸初始浓度对铟浸出影响的敏感度下降。③硫化铟的常规酸浸及氧化酸浸动力学模型符合n＜1的Avrami方程,常规酸浸受化学反应与扩散混合控制,而氧化酸浸则受扩散控制,因此,强化搅拌扩散有利于提高铟浸出率。