柠檬酸生化污泥的理化特性与热解特性研究

本文对柠檬酸生化污泥的理化性质和热解特性进行了分析,主要利用扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、热重分析仪(TGA)、热解-气质联用仪(Py-GC-MS)及其他分析方法对污泥的表面形貌、官能团种类、热解失重规律及快速热裂解产物组成等特性进行了研究。实验结果表明,柠檬酸好氧污泥具有较高的灰分和较低的挥发分,厌氧污泥固定碳和碳元素含量较高;干化污泥表面结构密实,有机质与无机填料紧密包覆,呈片状或层状分布;污泥热失重可以分为水分析出(200℃以下)、有机物质析出(200～500℃)和无机矿物质分解(500～800℃)三个阶段,在315℃左右出现最大失重峰,有机质热分解特性显著;Py-GC-MS分析表明,柠檬酸生化污泥快速热裂解产物类型复杂,主要包括芳环类化合物、含氮化合物、醛酮化合物、醇类、羧酸和酯类化合物等。     

热重质谱联用研究兖州煤的热解行为

利用热重—质谱联用(TG／MS)研究了兖州煤的热解行为、热解气相产物(包括硫分)的在线析出行为以及矿物质对热解气相挥发分逸出的影响；比较了原煤和脱灰煤的TG／MS谱图．结果表明：TG／MS系统在获取煤样热失重信息同时，可以在线监测气相挥发分的选出行为；矿物质对热解过程中H2O，CH4和H2的析出没有影响，但对高温阶段CO和C02的析出有明显的作用．550℃附近硫的逸出产物主要来源于煤中黄铁矿的分解．     

CaO与K_2HPO_4·3H_2O协同作用下纤维素的热解研究

利用热重-质谱(TG-MS)技术研究CaO与K_2HPO_4·3H_2O单独及协同作用下纤维素的热解过程,着重研究纤维素热解过程中H_2、CH_4等产物在不同条件作用下的变化。结果表明:加入CaO,纤维素热解过程中H_2、CO析出量增多,CH_4、CO_2等气体析出量降低;CaO会固定纤维素热解过程中产生的酸类产物及其前驱物等,从而降低271～465℃区间CO_2的析出量,并使CO_2在560～721℃区间继续析出;加入K_2HPO_4·3H_2O,H_2、CO析出量降低,CH_4、CO_2等气体析出量增加,K_2HPO_4.3H_2O可显著改变热解反应历程,如促进苯环形成反应发生;混合加入CaO与K_2HPO_4·3H_2O,相对于单独添加K_2HPO_4·3H_2O,其热解起始失重过程较为缓和,多数气体生成量增加,CaO与K_2HPO_4·3H_2O在热解过程中产生较强的协同作用。     

基于热重-红外-质谱联用技术定量分析燃煤气体产物

为了准确定量表征燃煤过程中的多组分混合气体产物,以在氮气气氛中神华混煤热解过程为例,采用热重-红外-质谱联用技术,结合脉冲热分析法,研究煤热解多组分气体产物的逸出特性,重点讨论载气流量、炉温、红外光谱检测分辨率及扫描次数等参数对气体定量测量的影响,分别建立红外光谱以及质谱定量标定工作曲线,确定CO2和CH4的平均析出量.结果表明,神华混煤热解主要生成CO2,CH4,H2,CO,H2O以及含C-H、C-O、C=O等官能团的气体;红外光谱标定信号主要受载气流量和分辨率的影响;红外光谱和质谱定量结果存在差异;神华混煤热解过程中每毫克煤样析出CO2和CH4的平均量分别为65.9和24.1μg.     

铁基矿物质对西部煤热解特性的影响

以神东、新疆煤为研究对象,采用微量热重、常量固定床实验装置分别对原煤、脱矿煤、载铁煤在热解过程中的质量变化和气相产物进行了对比分析,研究了铁基矿物质对煤热解特性的影响.结果表明:煤热解出现最大失重速率和气相产物最大释放量的温区均与煤的变质程度有关,较低变质程度的神东煤在450℃左右出现最大失重,而新疆煤则为600℃;神东煤热解生成CH4,CO和CO2的最大释放温度小于新疆煤.载Fe煤热解过程中生成的气相产物总量大于原煤和脱矿物煤,显示了Fe的催化作用.该催化作用主要表现在热解达到最大失重速率的温度之后的缩聚阶段,这引起了H2的生成量增大.Fe的催化作用受煤变质程度的影响,对变质程度较低的神东煤的作用明显大于新疆煤.     

西部煤热解过程中气相产物的生成与释放规律

为了考察西部煤热解气体产物与其组成特性和还原程度间的关系,以神东、宁夏灵武和新疆哈密3种西部煤和平朔对比煤样为研究对象,采用固定床反应装置进行了200～1000℃范围内热解气体的形成与释放研究.结果表明,热解产物中含氧气体CO,CO2和含氢气体H2,CH4和C2以上烃类的生成均随温度变化呈现出较好的规律性,但不同煤样热解气体的生成量、最大释放温度和释放区间不同;煤中H和O元素的含量与含氢、含氧气体的生成量成对应关系;3种西部煤的弱还原性使其热解呈现出明显不同于强还原性平朔煤的热解特性,西部弱还原性煤热解将形成相对较多的含氧气体和较少的含氢气体.     

垃圾渗滤液污泥的有机结构对热解行为的影响

热解是垃圾渗滤液污泥达到减量化、无害化、资源化处置的有效方式之一.试验通过污泥固定床热解分析不同温度下热解产物分布及热解气组分,利用固体核磁测定污泥有机碳结构、热失重分析仪分析污泥的热失重行为,系统地阐释垃圾渗滤液污泥有机碳结构对其热解行为的影响规律.结果表明,污泥中的H/C原子比高达1.97,乙基碳比例为20.98％,脂肪碳链较长,与杂原子相连的脂肪碳比例为22.99％,其两个热失重速率最大峰在247℃与298℃处.在400～600℃温度内,热解挥发分形成动态稳定,热解产物产率保持动态平衡,H2与甲烷释放速率在500℃时达到最大值.600℃后,焦油中的长链烃与热解水发生二次裂解重整反应,半焦气化反应加剧,热解气产率不断增加,C O释放速率不断增加.     

枣泉煤与玉米秸秆共热解特性研究

基于生物质与煤共热解在高效、清洁转化方面的优势,采用TG-MS联用技术,对农业废弃物玉米秸秆与宁东典型煤种枣泉煤进行了共热解特性研究。主要考察玉米秸秆加入量对枣泉煤失重特性、失重速率及煤热解转化率的影响。结果表明:玉米秸秆的加入能够显著促进枣泉煤的热解,使枣泉煤热解程度加深。在40～510℃,随玉米秸秆加入量增大,煤样失重量逐渐增大,在510℃恒温时,表现为先增大后减小的趋势。失重速率结果表明,加入高含量玉米秸秆(质量分数为60%～90%)时,最大热解速率出现在40～140℃;当加入低含量玉米秸秆(质量分数为10%～50%)时,最大失重速率出现在140～340℃。转化率研究表明,玉米秸秆加入能够显著促进枣泉煤的热解,缩短热解时间,并使热解过程向低温区移动。当玉米秸秆加入量为50%时,热解温度在240℃,为玉米秸秆与枣泉煤热解最佳反应条件,可适当增加该工况下热解时长,促进煤的高效转化。此外,对热解过程气体释放特性的研究表明,枣泉煤热解气体主要为CO,玉米秸秆的加入使CO的生成量增大,促进了CO生成,并使CO生成温度向低温区移动,促进了煤中含碳物质的转化。     

N2/CO2气氛下工业危废污泥热解气化的TG-FTIR分析

采用热重-红外联用技术（Thermogravimetric analysis-Fourier transform infrared spectroscopy, TG-FTIR）对CO₂和N₂气氛下工业危废污泥的热化学转化特性展开研究,重点考察不同气氛对污泥热解气化过程的影响。主要分析不同气氛下污泥的热转化失重、产物析出规律及不同反应阶段的反应动力学特性。热重分析表明,CO₂对污泥热转化的影响主要在700℃以上温度范围;CO₂参与焦炭的气化反应,失重速率大幅提升,促进了CO,CH₄,NH₃在高温下的析出。红外分析显示,CO₂和N₂气氛下,反应温度在1 000℃左右时均有大量甲基化合物析出,且CO₂气氛下强度更高。各反应阶段活化能随温度升高逐渐增加,污泥与CO₂气化反应速率高于相同反应阶段N₂下的热解反应速率。     

废轮胎真空热解炭活化制取多孔活性炭研究

热解炭黑（Pyrolytic carbon black，CBp）是废轮胎热解的重要产物之一。以CO2气体作为活化剂对废轮胎真空热解炭黑进行了活化制取活性炭的实验研究。在活化温度800—950℃、活化时间为60—300min、活化剂流量为50-120mL／min的实验范围内，活化温度越高，活化反应时间越长，热解炭的烧失率越高，所得活性炭的比表面积也越大，最高BET比表面积可达664．9m^2／g，孔径以分布在20—40n／n之间为主。体现了废轮胎真空热解炭在后续深加工利用上的优势。     

Thermogravimetric-Mass Spectrometric Study of the Pyrolysis Behavior of PVC

The pyrolysis characteristics of PVC were systematically investigated using a Netzschne TG thermo-balance coupled to a quadrupole mass spectrometer. The pyrolysis conditions were 0.1 MPa of Ar, a heating rate of 10 ℃/min and a final temperature of 1000℃. Both the thermogravimetric properties and the simultaneous evolution of gaseous products during pyrolysis were studied. The TG/DTG results showed that as the pyrolysis temperature increases the weight loss and weight loss rate of PVC increases. Near 412℃ the weight loss rate attained its peak value. At higher temperatures the rate of loss gradually decreases. The gases evolved during thermogravimetric analysis were analyzed by a mass spectrometer, monitoring the relative intensity of HC1, C6H6, light hydrocarbon and chlorine-containing gases The evolution curves showed that HC1, C6H6, light hydrocarbon and chlorine-containing gases all peak at about 416℃. This is consistent with the fact that the weight loss curves also peak at about 412℃. The extensive HCl evolution is consistent with the high chlorine content of PVC. The formation of these gases can be explained by considering these reactions： dehydrochlorination, intramolecular cyclization and the addition of HCl to unsaturated hydrocarbons.     

聚碳硅烷热解产物抗氧化性能的研究

在流动氩气中将聚碳硅烷（PCS）于不同温度下进行热解处理制得热解产物,对其进行抗氧化实验,并采用X R D、E D X对PCS热解产物及其氧化产物的物相和成分组成进行表征. 结果表明,PCS于1 000oС的热解产物主要为无定形的SiC、SiO2和C;随着温度的升高,SiC晶体尺寸逐渐增大,1 560oС的热解产物仍由立方SiC、无定形C和SiO2组成;PCS热解产物中的SiO2含量以及SiC的晶化度对其起始氧化温度有一定影响;热解产物中SiO2、SiC氧化形成的SiO2使得PCS热解产物在高温下具有良好的抗氧化性能.     

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。     

木聚糖快速热解试验研究

为了了解半纤维素的快速热解机理,研究了反应温度和载气体积流量对半纤维量的热解影响.采用木聚糖作为模化物,在红外辐射加热反应器进行快速热解试验研究.试验结果表明,木聚糖热解生成的焦油产率随温度升高而增加,达到最大值后随着温度的继续升高,焦油发生二次裂解使产率降低;焦炭产焦随着温度的升高而降低,最后趋近稳定值;气体产物主要有H2、CO、CO2、CH4以及CnHm,其产率随温度升高而增加.随着载气体积流量的降低，木聚糖热解产生的挥发分在高温区的停留时间增加，导致挥发分二次裂解加剧而使焦油产率降低，同时气体和焦碳产率相应增加.     

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.     

浸渍铁铬对灵石焦煤在热解过程中逸出气体的影响

利用GC-FPD和TPD-MS考察了浸渍Fe3+和Cr3+对灵石煤热解过程中气体产物逸出的影响.结果表明:Fe3+和Cr3+破坏了煤中的氢键并与煤表面官能团形成活性络合物,使煤样的挥发分增加、固定碳等减少;由于Fe3+的氧化作用,载铁煤中的黄铁矿硫明显减少.低于300℃时,Fe3+和Cr3+促进煤中有机硫分解,增加了H2S和SO2的生成量;300～700℃时,由于Fe3+和Cr3+的固硫反应,转移到气相中的硫急剧减少;700℃时置换为氮气和氢气混合气后,在高温还原性气氛下,Fe和Cr的固硫产物和稳定的有机硫加氢脱硫产生大量的H2S.由于Fe3+和Cr3+促进了煤的热解和初级焦油裂解,CO2,CO,H2O,CH4的生成量增加;金属离子对芳香结构缩聚反应的促进作用增加了H2的生成量,Cr3+对灵石焦煤热解过程中逸出气体的影响强于Fe3+.     

裂解气相色谱——质谱法研究生物质焦油热解特性

采用热裂解-气相色谱质谱法对生物质焦油的热裂解特性进行了研究,分析了在1050℃和1300℃条件下裂解产物的情况：温度升高,裂解产物的总含量由1050℃的95.023%降至1300℃的83.373%,而其中11种主要裂解产物的相对含量却呈上升趋势,由59.027%升至64.645%;检出了焦油中含有氮硫等元素.实验结果与以往的实验存在较大差异,为全面了解焦油的性质提供了一定的依据.     

浑源煤焦的CO2气化特性研究

在750～950℃范围内,用等温气化的方法研究了热解温度、热解时间、CO2分压、气化温度等对浑源煤焦气化反应特性的影响.结果表明,浑源煤焦在850℃时的气化活性较好;随着制焦温度的提高,气化活性下降;30 main焦与50 main焦的气化活性无明显差异,而2h焦则表现出了随保温时间延长,气化活性降低的趋势;0.05～...     

不同混合比催化剂对生物质热解特性的影响

基于更加深入的了解生物质催化热解行为,对稻秆进行脱灰预处理(水洗和酸洗),分析灰成分中金属元素在热解过程的作用,同时尝试将K2CO3与白云石进行不同比例掺混,添加到酸洗样中,研究不同混合比催化剂对生物质热解的影响规律。试验结果表明,脱灰预处理在一定程度上阻碍了生物质的热解,水洗样在300℃附近出现肩状峰,即对生物质三组分结构上产生一些影响;而添加金属盐对生物质热解有一定促进作用,其中添加7%K2CO3试样在650℃附近热解焦产率最低,添加白云石试样在720℃以后表现出催化作用且最大失重速率随白云石比例增加而增大,当K2CO3与白云石混合比例为7∶3时,生物质热解速率最大为-0.004 5/s,且热解焦产率最小,表现出更好的催化活性。