典型塑料热解规律的研究

对5种典型的单组分塑料即高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)和聚氯乙稀(PVC)进行了系统的热分析,得到了5种塑料在氮气环境下,温度为25~800℃,以及不同升温速率条件下的热解规律和热解反应动力学参数,为进一步设计废旧塑料热解处理工艺装置提供了基本数据.     

丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物和聚乙烯的热解特性及动力学

采用热天平对丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)和聚乙烯(PE)混合废料进行热分析,并用n级动力学方程对其进行模拟,获得了热解动力学参数.结果表明,ABS与PE的质量比不同时(6∶1,5∶1或4∶3),其热失重可分为1步分解或者2步分解;随着升温速率的上升,热失重区间都向高温区移动;当ABS/PE的质量比为4∶3时,混合物活化能较低,其反应活性则越高,越容易发生热解反应.该研究为有效利用ABS和PE等废旧塑料,以及其热解工艺的探索研究提供参考数据及理论依据.     

废聚乙烯塑料制氧化聚乙烯蜡的研究

研究了以聚乙烯类废塑料制高附加值产品氧化聚乙烯蜡的技术.应用不同的聚乙烯类废塑料,优化了热解氧化反应工艺条件,测定了所得产物的酸值、针入度、软化点,并用IR考察了含氧基团.实验结果表明:HDPE和LDPE都能制备高收率、色度较好的低相对分子质量聚乙烯蜡,产品软化点在80～110 ℃,相对分子质量为500～4 000.LDPE比HDPE更易降解.以废HDPE和废LDPE工业废料制得的低分子裂解蜡在120～160 ℃下空气或氧气氧化可得到色度较好、软化点较高的氧化聚乙烯蜡产品.     

生物质热解焦对模拟烟气中汞吸附特性的实验研究

以桑树枝、核桃壳、麦秆和稻秆4种生物质为原料,利用固定床热解实验台制备不同的生物质热解焦,采用比表面积与孔隙度分析仪测量了生物质热解焦的比表面积及其孔隙结构参数.利用固定床吸附实验装置,研究了生物质种类、热解温度、吸附温度及汞初始浓度等因素对模拟烟气中汞吸附性能的影响.结果表明:(1)在相同的热解和吸附条件下,核桃壳热解焦的吸附效果最好,其次是桑树枝热解焦和麦秆热解焦,稻秆热解焦的吸附效果最差;(2)在热解温度为400℃～800℃范围内,600℃热解温度下所得生物质热解焦的吸附效果最好,400℃热解焦吸附效果最差;(3)在吸附温度为60℃～120℃的实验范围内,随着吸附温度的升高,单位生物质热解焦汞吸附量明显降低;(4)在汞初始浓度13.5～38.1μg/m3范围内,随着汞初始浓度的增加,单位生物质热解焦汞吸附量有所减小.     

环氧丙烯酸树脂改性高氯化聚乙烯防腐涂料

以高氯化聚乙烯(HCPE)树脂和环氧丙烯酸树脂为主要成膜物,添加防腐颜填料等制备了单组分、附着力好、防腐性能优异、耐候性优良的环氧丙烯酸树脂改性高氯化聚乙烯防腐涂料(EBHCPE).与传统的防腐涂料进行了比较,该涂料具有优异的耐酸、碱、盐等腐蚀介质的性能.可广泛用于钢结构架、桥梁、集装箱、机电设备、地下管道、储油罐外壁、及化工厂房等部位的防腐,使用寿命长.     

废旧汽车刹车片制备锂电池硬炭负极材料

以废旧汽车刹车片为原料,在N2气氛下600～1 000?C热解制得硬炭材料。以酚醛树脂为对比实验,通过热重分析(Thermal gravimetric analysis)、扫描电子显微镜(Scanning electron mcroscope)、X射线衍射仪(X-ray diffraction)、红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy)分析、拉曼光谱(Raman spectroscopy)分析等测试手段对硬炭进行表征,并分别对将2种材料作为锂离子电池负极材料制备的扣式电池进行充放电性能测试。测试结果表明:热解温度对硬炭结构和充放电性能有一定的影响,在600～1 600?C温度范围内,热解碳在1 300?C条件下表现最优充放电性能,可逆容量和库伦效率分别为112.05 m A·h/g和52.31%,倍率和循环容量保持率分别达到87.23%和64.39%;对比酚醛树脂在最佳热解条件1 200?C的充放电数据,即可逆容量和首次库伦效率分别为189.26 m A·h/g和58.45%,倍率和循环的容量保持率分别为51.52%和55.12%。因此,废旧汽车刹车片热解碳在实际应用中具有较好回收价值。     

硅烷交联聚乙烯的研究

在双螺杆挤出机上进行了硅烷交联聚乙烯的研究，探讨了过氧化二异丙苯(DCP)、乙烯基三乙氧基硅烷(VTES)、二月桂酸二丁基锡(DBTDL)、水温以及聚乙烯种类对交联度的影响规律。发现交联度随DCP和VTES的用量增加而增大，当DCP和VTES的用量增加到一定程度时，交联度的增加程度已不明显；DBTDL和水温仅影响达到最大交联度的时间；在低密度聚乙烯(LDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、线形低密度聚乙烯(LLDPE)3种不同密度聚乙烯制得的交联料中，交联度由大到小的次序为LDPE＞LLDPE＞HDPE；采用HDPE／LLDPE为80／20的共混料可以得到交联度高达77％又综合性能优异的硅烷交联聚乙烯。     

热解温度和恒温时间对锦界煤焦-CO_2气化活性的影响

在化学反应动力学控制实验条件下,利用自建固定床实验台研究了常压、不同气化温度下热解温度(650℃、800℃、900℃)、恒温时间(8 min、30 min、60 min)对锦界煤焦等温CO2气化反应活性的影响,并用不同模型求算动力学参数,实验结果表明:随着热解温度的提高和恒温时间的延长,锦界煤焦的气化活性逐渐降低,活化能逐渐增加。热解温度对锦界煤焦气化活性的影响比恒温时间的影响显著些。     

PMMA表面与深度吸收热解过程数值模拟

通过建立一维热解模型,对聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)在外界辐射热流密度条件下的热解过程进行数值模型的构建,研究表面吸收和深度吸收这两种文献中用的较多且相对极端的吸收方式对材料热解过程的影响.该数学模型对锥型量热仪氮气气氛下材料热解实验过程进行模拟,包括质量损失速率、材料内部温度分布、表面和背面温度.通过与已经发表的相应实验数据对比,对模型的可靠性进行验证.结果表明,不同的吸收模式对热解细节有较大的影响,如材料内部温度分布、表面温度和热解开始时间等.在预测实验尺寸条件下的热解过程时,两种吸收模式的模拟结果均在可接受范围之内.     

淮北煤田煤中硅酸盐矿物对煤热解的影响——以任楼煤矿为例

以淮北煤田任楼煤矿为研究对象,探究了煤中硅酸盐矿物对煤热解的影响。对任楼矿煤样进行酸洗脱除其中的硅酸盐矿物,并将原样与酸洗过的样品在相同条件下进行热重实验。实验结果显示,煤样RL-18-7的热解率为21.29%,煤样RL-18-7(去硅酸盐)的热解率为33.07%,煤样RL-18-4的热解率为28.04%,煤样RL-18-4(去硅酸盐)的热解率为39.30%,热解各个阶段去硅酸盐样品的热解率均大于原样。分析认为任楼煤矿煤中的硅酸盐矿物在煤的热解过程中起到抑制作用,原因主要有两个方面:硅酸盐矿物在煤热解的过程中能够阻止煤塑性颗粒的团聚;硅酸盐矿物具有吸附性,煤热解所产生的烃能够被黏土类矿物表面吸附留存,在一定程度上阻止了煤的进一步热解。     

废塑料制备燃料油热裂解与催化裂解工艺研究比较

对废塑料制备燃料油的热裂解和催化裂解两种不同工艺从技术、经济角度进行分析研究对比 ,证明热裂解具有工艺简单、设备投资少、无催化剂再生要求等特点 ,但产品质量差 ,汽油、轻柴油收率低是其主要缺陷 ,而催化裂解则反之。经过论证得出催化裂解工艺适用于大型化、集中处理废塑料的场合 ,热裂解适合于中小型生产的结论。     

Thermal Decomposition Behavior and Kinetics of Composites from Coal and Polyethylene

A thermogravimetric analysis （TG） was conducted to study the thermal decomposition behavior and kinetics of composites from coal and high density polyethylene （HDPE）, linear low density polyethylene （LLDPE） or low density polyethylene （LDPE）. The results show that coal facilitates melting of the polyethylene before temperatures reach 700 K in nitrogen due to the exothermic effect of coal. Above 700 K, adding coal into the polyethylene will result in smaller maximum rates of mass loss and higher initial mass loss temperatures of the composites. Hence, some chemical interactions, occurring between liquid compounds released in the pyrolysis of the coal and polymer, depend on several factors, such as coal rank and the molecular structure of polymers. Synergetic effects in coal and polymers were also found. Both chemical interactions and synergetic effects control the entire thermal decomposition behavior of composites. The larger the amount of coal in the composites, the greater the decomposition temperature spans and the higher the maximum decomposition temperature, the smaller the devolatilization rates. The effect of coal on the thermal stability of composites lies in the hydrogen acceptor effect of the coals. Thermal decomposition of the coals, the polymers and related composites can be modelled via first order parallel reactions between 563 K and 763 K.     

MOF型Ca0.7Nd0.3CoO3对木质素热解的催化性能研究

催化热解是木质素资源化利用的一种有效途径。采用溶剂热法合成三元金属?有机框架（MOF）前驱体,通过焙烧调控制得钙钛矿Ca_1?x Nd _x CoO₃（CNC?x）,考察了其催化甘蔗渣木质素（BL）热解性能和再生性能,分析了气液相产物组成分布规律。结果表明,800 ℃焙烧制得的CNC?0.3表现出良好的催化BL热解性能,在温度为200~500 ℃时,热解活化能由64.24 kJ/mol降低至58.92 kJ/mol;与BL热解相比,气相产物收率降低,固相产物收率增加,液相产物收率由15.11%提高至17.94%;液相产物主要包括苯酚类、愈创木酚类、紫丁香酚类、苯醚类等芳香基含氧化合物,芳香基含氧化合物的总选择性比纯BL热解时提高了11.0%;经过5次循环再生,CNC?0.3仍具有良好的结构和催化稳定性。     

微波高温热解污水污泥制备生物质燃气

为实现污水污泥安全处理处置及能源化的目标,提出一种微波高温热解污水污泥制备生物质燃气的方法.该方法通过在污水污泥中添加不同的微波能吸收物质(活性炭、SiC、石墨及固体残留物),实现污水污泥在微波场内的快速升温及高温热解.采用气相色谱(GC)、气质联用(GC-MS)等方法测定热解气组成、热值、H2S及含氮气体产率,以评价微波高温热解污水污泥制备生物质燃气效能与安全性.结果表明,污泥热解气主要由H2、CO、CO2、O2和CxHy组成,H2S及含氮气体的有效控制是该方法应用的关键.     

废弃液晶面板中液晶材料的热解特性

作为废弃液晶面板的重要组成部分,液晶材料中含有芳环、氰基、氟、氯、溴等基团,若随意丢弃或采用不当的处置方式将严重污染环境。本研究拟利用热解处理技术实现对液晶材料的无害化处理,探究了废旧薄膜晶体管液晶显示器中液晶材料的热解特性。液晶材料的热重分析结果表明,液晶材料的主要热解温度为300～500?C;热解实验表明,热解温度对液晶材料热解产物的影响较大,其中300?C和500?C条件下主要生成了双环己烷类、联苯类等化合物,而在800?C条件下主要生成多环芳烃;此外,考察了热解温度、氮气流量及固相停留时间对液晶去除率的影响,在优化条件下液晶的去除率可达94.2%。本研究为废旧液晶面板中液晶材料的无害化处理提供了技术参数和理论参考。     

废旧不饱和聚酯树脂裂解工艺

对不饱和聚酯树脂(UPR)废料裂解制燃料油技术进行了研究, 系统地考察了热裂解和催化裂解反应工艺条件。试验结果表明, 催化裂解所需反应温度比热裂解反应温度降低了100 ℃, 液相产品收率提高了20 %。试验确定催化裂解反应温度为400 ～ 450 ℃, 反应时间为70 ～ 80 min;剂油质量比为1∶5。试验对4 种催化剂的催化性能进行了评价, 研究表明, 单独使用YB-2 催化剂, 液相产品收率为58 .22%～ 59.14 %;YB-1 和YB-2 混合使用, 最高液相产品收率为68.76%。通过试验证明, 应用催化裂解技术是解决废旧不饱和聚酯树脂对环境污染问题的最佳方案。     

4种废塑料的燃烧动力学研究

用热重分析法对城市固体废弃物中4种常见塑料-聚乙烯农膜(PE)、聚苯乙烯泡沫(PS)、聚丙烯编织袋(PP)和聚酯饮料瓶(PET)进行了在空气中燃烧动力学研究。通过对热重/微分热重曲线(TG/DTG)的数据分析,采用3种动力学模型分别计算出各试样的动力学参数,并对结果进行线性回归,以线性相关系数最高的动力学模型作为该试样的燃烧动力学机理。结果显示,PE,PS及PP均为一级反应,而PET为二级反应,且其活化能的大小顺序与各自的失重特性温度相一致,由此可推断出其活化能的相对大小。     

橡胶/塑料混合物热裂解制油的实验研究

针对生活垃圾中的合成聚合物给自然环境造成的严重污染,本文以汽车外胎橡胶和收集的塑料垃圾为研究对象,采用SDTA851型TGA热重分析仪,将橡胶和塑料以不同比例掺混在热重分析仪中进行热解实验,得到热解特性和动力学参数的变化规律,橡胶和塑料混合物的热解转化分布在2个温度段,第1阶段为主要热解过程,热解率占总热解失重率的85%左右,掺混比例对热解温度范围的影响不明显,但对热解速率有明显的影响;同时依据热重分析所确定的500℃最佳热解终温,在固定床上进行热解制油的验证性实验,并对热解产物液态油和固体残余物进行收集称量,计算得到液体和固体两相比例,对所得液态油进行水分和发热量测试分析,分析结果表明,得油率约为38%,油发热量为35MJ/kg,说明混合燃料中橡胶比例越大,得油率越高。该研究为橡胶和塑料垃圾的热解提供理论依据。     

废旧冰箱保温材料热解气体的红外光谱研究

采用热重-红外光谱联用技术分析了废旧冰箱保温材料在加热速率20℃／min条件下、40-850℃范围内的热失重行为、气体产物组成和释放规律。结果表明：物料热解气体释放强度变化与热失重变化趋势基本一致;热解产物含有C02、氟氯烃、CFC．11、H20、醇类、烃类、CO、羰基化合物、胺类化合物及芳香族化合物等物质。其中CO2在260—480℃的主热解阶段大量释放;发泡剂CFC．11集中在135—270℃析出：CH4主要在350—700℃的温度区间析出;CO在520℃附近形成最大吸收峰。热解气体中还检测到少量NH3和HCN,是原料组成聚氨酯结构中的氮元素热解所致。     

煤与废塑料共液化及其供氢作用的研究

进行了一系列煤与废塑料的单独和共液化试验。各种塑料的单独液化试验发现 ,高密度聚乙烯 ( HDPE)比较难以液化 ,但在高温下可获得较高的油产率。使用钼灰( FAMo)作催化剂 ,进行先锋褐煤与废塑料共液化 (通常 1∶ 1混和 ) ,试验结果表明 :煤与低密度聚乙烯 ( LDPE)、聚丙烯、聚苯乙烯共液化的油产率高达 60 .3%～ 78.1 % ,转化率均达 95 %以上。与煤和塑料单独液化时油产率的加权平均值相比 ,煤与废塑料共液化试验的油产率增加 5 .1 %～ 2 2 .6% ,氢耗降低 7.7%～ 1 7.9%。反映出煤与废塑料在液化反应中具有协同效应 ,且塑料在共处理过程中起着供氢体的作用