木质素快速热裂解试验研究

在红外辐射加热反应器中对生物质的主要组分木质素进行了热裂解试验研究，分析了木质素热裂解产物的产量随温度的变化规律。试验结果表明，在350～800 ℃，焦炭产量随温度升高而降低，最后趋近质量分数稳定值约为26%；焦油产量随温度升高而增大，在550 ℃出现质量分数为27%的最大产量，温度进一步升高，部分挥发分的二次裂解使焦油产量降低而轻质气体产量大大增加；气体产物主要有H2、CO、CO2、CH4以及CnHm，其产量随着温度的升高都呈增长趋势。结合木质素热裂解焦油的色谱傅立叶红外光谱（GC-FTIR）分析，发现焦油中主要是含有甲氧基、烷基、羟基等官能团的苯酚和酸、酮类化合物，甲酸和乙酸随着温度升高二次裂解加剧导致产量降低。对比纤维素热裂解试验结果可以发现，纤维素对焦油的生成贡献最大，而木质素热裂解主要是生成轻质气体和焦炭。     

介孔碳负载金属催化剂对纤维素热裂解反应的影响

为了研究介孔碳负载金属催化剂对纤维素热裂解反应的影响,分别采用三元组装法和浸渍法制备介孔碳（MC）和负载型金属催化剂NaOH/MC、K₂CO₃/MC和AlCl₃/MC,使用气体吸附法（BET）和扫描电子显微镜-能谱表征催化剂,通过热裂解-气相色谱质谱联用（Py-GC/MS）来研究介孔碳负载金属催化剂对纤维素热裂解产品分布的影响。结果表明:催化剂具有比表面积839~1 081 m²/g、平均孔径4.76~5.03 nm、孔容0.92~1.14 mL/g。其Na、K和Al负载量分别为0.05%~4.6%、0.06%~12.2%和0.8%~5.6%。3类催化剂皆能有效促进纤维素热降解,使其向小分子产物方向进行。随着碱金属Na和K负载量增加,裂解产物中脱水糖呈降低趋势,产品中羟基乙醛和羟基丙酮的选择性高。当Na负载量为3.5%时,羟基丙酮含量最高达无催化剂条件下的60倍。当使用铝催化剂时,纤维素转化为糠醛,糠醛量为无催化剂条件下9.5倍。与相同负载的微孔活性炭催化剂相比,介孔碳催化剂从金属负载量和催化效果上都明显更优。     

纤维素热裂解过程动力学的试验分析研究

尽管针对纤维素热裂解动力学方面的研究已开展得比较广泛 ,但其表观动力学的确定仍是一具有争论性的问题 ,从而对纤维素热裂解机理的描述也就各不相同 .本文试图通过纤维素的热裂解动力学研究 ,对此种现象作出合理的解释 ,并给出相应的机理描述 .纤维素热裂解随温度的升高经历了五个不同的阶段 ,其中第三阶段是整个过程的主要部分 ,期间大量挥发分析出并造成明显失重 .试验发现随着升温速率的增加 ,热滞后现象的加重致使纤维素热裂解各个阶段向高温侧移动 ;同时高升温速率对炭的生成具有抑制作用 ,但有利于挥发分的生成 .通过对热裂解主反应区的热重分析 ,采用微商法求得对应的反应动力学参数 ,以 6 0 0 K作为分界点 ,低温段的活化能约在2 6 7k J/ m ol,较高温度段则体现为 174 k J/ mol左右的低活化能 .纤维素热裂解是一传热传质现象 ,与化学动力学机制相互影响、控制的过程 ,试验条件、传热传质过程的影响是造成结论存在差异的内在原因     

纤维素热袭解过程动力学的试验分析研究

尽管针对纤维素热裂解动力学方面的研究已开展得比较广泛，但其表观动力学的确定仍是一具有争论性的问题，从而对纤维素热裂解机理的描述也就各不相同。本文试图通过纤维素的热裂解动力学研究，对此种现象作出合理的解释，并给出相应的机理描述。纤维素热裂解随温度的升高经历了五个不同的阶段，其中第三阶段是整个过程的主要部分，期间大量挥发分析出并造成明显失重。试验发现随着升温速率的增加，热滞后现象的加重致使纤维素热裂解各个阶段向高温侧移动；同时高升温速率对炭的生成具有抑制作用，但有利于挥发分的生成。通过对热裂解主反应区的热重分析，采用微商法求得对应的反应动力学参数，以600K作为分界点，低温段的活化能约在267kJ/mol，较高温度段则体现为174kJ/mol左右的低活化能。纤维素热裂解是一传热传质现象，与化学动力学机制相互影响、控制的过程，试验条件、传热传质过程的影响是造成结论存在差异的内在原因。     

鸡血藤提取物热裂解产物分析

采用热裂解气相色谱-质谱法(Py-GC/MS)研究了鸡血藤提取物的热裂解行为.结果表明:鸡血藤提取物在一系列裂解温度下检测到的醛类、酮类、酯类、吡啶类物质是构成卷烟香味的重要物质,能改善卷烟吸味.     

生物质组分热裂解动力学研究

为了更加深刻地了解生物质的热裂解机理，应用范氏组分分析法测定生物质各组分的质量分数，并对组分分离后的残渣进行热重分析，以得出组分在生物质热裂解中所起的作用.实验发现脂肪、蛋白质等萃取物热裂解行为类似于木质素，但反应速率较高.所有生物质中的纤维素热裂解行为表现一致，但不同生物质中的木质素因物理化学结构很不一致而导致了热裂解行为的差异，在动力学研究中不能使用木质素质量分数较大的样品替代其他种类生物质的木质素进行热裂解行为研究.     

基于裂解气质联用技术研究氯化石蜡的热裂解行为

采用在线热裂解-气相色谱/质谱联用(Py-GC/MS)技术研究了氯化石蜡的热裂解行为。首先利用热重分析法对氯化石蜡的热稳定性进行分析,再用微炉式裂解器对氯化石蜡进行在线热裂解,通过气质联用仪对裂解产物进行组分分离和结构鉴定,并探讨了氯化石蜡的裂解机理。结果表明:氯化石蜡的热失重发生在300～400℃区间,最大失重速率温度为340℃,在750℃下裂解的产物中至少鉴定出49种组分;氯化石蜡在400～500℃时的裂解产物主要为氯化氢、二氧化碳和石蜡烯,600～900℃时的裂解产物中多环芳烃的含量变大;氯化石蜡裂解机理可分为两个阶段,第一阶段为消去反应,第二阶段为芳构化过程。该研究为废旧塑料和纺织品在裂解回收时裂解温度的选择提供一定的理论支持。     

烷基化（乙酰化和氰乙基化）竹粉的热行为研究

天然植物体的热塑化改性是生物质技术应用的瓶颈,在受热过程中,热塑化植物体分子结构和链段的变化对其应用和性能至关重要.文章利用热裂解-气质联用分析和示差扫描量热分析（DSC）,研究制备烷基化竹粉在受热过程中的变化情况.结果表明,烷基化竹粉的热裂解产物中含有反应上去的烷基基团,烷基化反应破坏了竹粉中纤维素的结晶结构,纤维素和半纤维素热裂解产物糠醛的含量从21.57％增加到35.07％,这样较为松散的分子结构有利于竹粉的热成型加工;经过烷基化反应的竹粉的分子链或链段的运动能力增强,从而使竹粉具有热塑性的可能性.     

生物质的多组分热裂解动力学模型

热重试验结果表明组分不同的生物质的差分失重曲线存在明显差异,用传统的单组分热裂解动力学模型不能解释此现象,结合生物质的组分建立相关的动力学模型来阐述这种差异.花梨木由于其较高的半纤维素质量分数使得纤维素和半纤维素的热失重峰出现明显分离,导致其差分失重曲线在到达失重率最大值前存在一个明显的"肩状峰", 而水曲柳和杉木的半纤维素质量分数相对较低使得差分失重曲线较为光滑.基于生物质的组分独立热分解的假设建立了多组分反应动力学模型,并依据花梨木的试验数据得到了优化后的纤维素、半纤维素和木质素的热裂解动力学参数.利用该模型对杉木和水曲柳的热失重行为进行模拟,得到了与试验结果较为吻合的计算结果.     

钒钛磁铁矿碳热合成铁基复合材料的热力学分析

运用HSC软件对钒钛磁铁矿粉和还原剂构成的多元、多相复杂反应体系进行碳热还原反应的热力学计算及平衡相分析。热力学计算结果表明,铁氧化物碳热还原高温下的最终稳定相为Fe,在温度大于1 600 K下钛氧化物碳热还原生成TiC的反应吉布斯自由能最低,而在600～1 600 K,V2O5的碳热还原过程中生成VO2的反应吉布斯自由能最低,在高于1 348 K的温度下体系中才能得到VC,提高温度会促进VC的生成。平衡相组分计算结果表明,真空度为2 Pa时Fe、TiC、VC分别在400～1 300℃、900～1 300℃和800～1 300℃可以稳定存在。     

Synthesis and Characterization of a Novel Cellulose Nonionic Ether

A kind of novel cellulose ether-trlhydroxybutyl cellulose (THBC) was synthesized. The process includes the steam explosion treatment of cotton cellulose, alkalization, etherification and purification. Sweep electron microscope (SEM), Fourier transform infrared (FTIR) and X-ray diffraction were used to characterize the cellulose pretreated and the product. The effects of reaction conditions (temperature, time) on the molecular substitution (Sm) were discussed. To obtain a higher degree of molecular substitution, the reaction temperature is 80℃, and the reaction time is 4h.     

垃圾衍生燃料(RDF)热解特性的研究

以城市生活垃圾(municipal solid waste,MSW)的典型组成为基础，人工配制成具有稳定物理化学性质的垃圾衍生燃料(artificial refuse derived fuel,aRDF试样，然后以热重—傅立叶变换红外光谱(TG—FTIR)联用法研究了RDF的热解特性，并采用差减微商法(Freeman-Carroll法)求解了RDF热解反应动力学参数。结果表明：(1)当热解的升温速率增加时，RDF析出HCL的温度也相应地向高温区移动。控制RDF的热解条件可使HCl在较低的温度区间内释放，使HCl与高温下垃圾焚烧所产生的二恶英前驱物分别在两个温度区间下生成，既避免了高温下HCL对设备的腐蚀，也减少了二恶英类污染物形成的可能；(2)aRDF的热解失重曲线符合两段热解模型，低温段的活化能远大干富高温段。     

低阶煤的热重-傅里叶变换红外光谱的研究

在煤的热解和燃烧过程中,煤的结构及煤中含氧官能团对煤的分解影响很大．应用傅里叶变换红外光谱进行了煤的结构和官能团的研究,结果表明低阶煤中富含含氧官能团,应用热重－傅里叶变换红外光谱法研究了煤热解过程中的加热特性,连续监测煤在热解过程中析出的气体,发现煤的热解行为与二氧化碳、甲烷析出造成的交联温度不同有关．随着热解温度的提高,煤中含氧官能团逐步减少直至消失．     

Cementing mechanism of bio-phosphate cement

Cementing mechanism of bio-phosphate cement was investigated by Fourier transform infrared spectroscopy(FTIR), X-ray photoelectron spectroscopy(XPS), thermogravimetric-differential scanning calorimetry(TG-DSC) analysis and scanning electron microscopy(SEM). The results of FTIR and XPS show that Si-O bond and Si(2p) electron binding energy in sandstone cemented via chemical and microbiological methods are changed by the binding effects of barium hydrogen phosphate with quartz sand. Compared with barium hydrogen phosphate precipitated in solution, there were higher decomposition temperatures or melting points in sandstone. The FTIR, XPS, and TG-DSC results indicate that the microbial-induced and chemical precipitation of barium hydrogen phosphate can interact with quartz sand to generate van der Waals bond, which plays a role in the binding function between loose sand particles and barium hydrogen phosphate. SEM results show that barium hydrogen phosphate after chemical precipitation in sandstone has better dispersion than microbiological deposition. Therefore, barium hydrogen phosphate via chemical precipitation did not bind loose sand particles into sandstone.     

Pyrolysis of furfural-acetone resin as matrix precursor for new carbon materials

In order to increase the understanding of the pyrolysis mechanism, Fourier transform infrared spectroscopy （FT-IR） and thermogravimetry-mass spectrometric coupling technique （TG-MS） were used to study the pyrolysis behavior of furfural-acetone resin used for new carbon materials. The curing and carbonization mechanisms of furfural-acetone resin were mainly investigated; structural changes and volatile products evolved during pyrolysis were analyzed. The results indicate that, during pyrolysis of furfural-acetone resin adding 7% （mass fraction） phosphorous acid as curing agent, the rupture of C---O bond in the five-membered heterocycle firstly takes place to release oxygen atoms and then does the C--H bond, which enable the molecular chain to cross-link and condense, then lead to the formation of three dimensional networking structure. With the increase of pyrolyzing temperature, the scission of methyl and the opening of furan ring are generated. As a result, the recomposition of molecular chain structure is generated and a hexatomic fused ring containing double bonds is built. The main volatile products during pyrolysis of furfuralacetone resin are H2O, and a small mount of CO, CO2 and CH4. At elevated temperatures, dehydrogenation takes place and hydrogen gas is evolved.     

废轮胎回转窑中试热解炭孔隙及表面化学特性

为了设计和优化废轮胎热解炭利用工艺,利用氮气吸附法、傅里叶变化红外光谱（FTIR）和X射线光电子能谱（XPS）对废轮胎回转窑中试热解炭的孔隙结构及表面化学特性进行研究,分析热解温度和热解炭粒径的影响因素,并与商用炭黑进行比较.结果发现,热解炭中有很多大孔而微孔很少,Brumauer-Emmett-Teller (BET)比表面积随热解温度的升高而增大;热解炭BET比表面积与N660相当,分型维数与N330相当,热解炭粒径越大,BET比表面积越大;热解炭中C和O的含量高,含氧官能团主要为醇、酚、酯、内酯、酸酐和醚,有大量芳香稠环的存在,热解温度越高,芳构化越高;商用炭黑芳构化高于热解炭;热解炭中S元素主要以硫化物存在,N元素多以胺形态存在,而商用炭黑中S元素主要以“S-C/R-S-S-R”的形态存在.     

新型天然纤维-莲纤维结构与组成初探

莲纤维是莲叶柄管状分子的离体次生壁,是一种新型天然纤维。为了对莲纤维的充分开发利用奠定理论基础,采用扫描电子显微镜、红外光谱等测试仪器初步探索了莲纤维的形态结构、超微结构及物质组成。研究结果表明：从莲叶柄中抽取的莲纤维是复丝,每根复丝由数根单丝并行排列组成,单丝细度约为4μm;莲纤维的横截面形态呈现近似圆形或卵圆形;在放大4万倍数下,可观察到纤维的巨原纤和原纤结构,其主要组成成分是纤维素等多糖类物质及木质素。     

Thermal aging behavior of high performance poly(vinyl alcohol) hydrogel

The thermal aging behavior of poly(vinyl alcohol) (PVA) hydrogel was studied at four different temperatures of 40 ℃, 50 ℃, 60 ℃ and 70 ℃ in one year. The samples of PVA hydrogel were closely covered by plastic film. The changes of their chemical structures and physical properties during aging were measured through different measurable techniques including tensile testing, gel permeation chromatography (GPC), viscosity analysis, and Fourier transform infrared (FTIR) spectrum. The results showed that the molecular weight of PVA in hydrogel changed little with time and temperature. FTIR spectra of PVA in all the samples were similar to those of the original samples. The tensile strength of PVA hydrogel didn’t change until the 330th days.     

反相微乳液法制备负载型TiO_2光催化剂

以TiCl4为原料、粉煤灰微珠为载体,采用反相微乳液法制备了负载型TiO2光催化剂,讨论了负载对TiO2光催化剂的性能的影响。用热分析仪（DSC-TGA）测定了前躯体的热解行为,通过X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、红外光谱仪（FTIR）对催化剂的物相、形貌及特征官能团进行表征,并用可见分光光度计测定甲基橙的降解率。结果表明：焙烧温度为550℃时,负载型TiO2光催化剂为锐钛矿与金红石混合型,且微珠表面形成一层连续、均匀的薄膜。甲基橙催化降解实验表明：负载型TiO2催化剂对甲基橙的降解率在90min内达到49%,明显高于未负载型光催化剂。     

Thermal oxidative aging characterization of SBS modified asphalt

Both macro and micro-methods were introduced to study the physical and chemical properties of thermal oxidative aging of SBS (styrene-butadiene-styrene) modified asphalt. The physical properties of SBS modified asphalt before and after aging were analyzed by normal tests. The structure and quality variation of SBS modified asphalt during the aging process was analyzed by FTIR (Fourier transform infrared spectrum). FTIR result shows that the degeneration of SBS modified asphalt is mainly caused by oxidative reaction and rupture of C=C double bond. The molecular weight variations of asphalt function groups and SBS polymer were studied by GPC (Gel Permeation Chromatography). GPC result shows that small molecules transform into larger one in asphalt and SBS polymer molecule degrade during the aging process. SBS polymer may lose its modifying function after long time aging.