城市污水处理厂污泥制备活性炭过程中活化污泥的热解动力学

研究了污水处理厂污泥在制备泥质活性炭过程中的热解机理,利用热重(TG)分析仪和非等温技术对活化污泥的热解动力学进行了系统研究,分别对活化污泥低温热解段和中温热解段热失重微分(DTG)曲线峰值前后求解极限动力学参数和热解机理函数,结合Flynn-Wall-Ozawa法和Coats-Redfern法,采用双外推法确定了活化污泥的最概然热解机理函数. 结果表明,低温热解段DTG曲线峰值前后两部分的极限动力学参数反应活化能E和频率因子A分别为Ea?0=32.53 kJ/mol, lnAb?0=4.37;Ea?0=39.7 kJ/mol, lnAb?0=3.94(a为样品转化率,b为升温速率);中温热解段DTG峰值前后两部分的极限动力学参数分别为Ea?0=130.24 kJ/mol, lnAb?0=19.10;Ea?0=150.14 kJ/mol, lnAb?0=17.13. 活化污泥热解机理满足四阶段热解机理模型,热解机理依次为Mampel-Power法则(n=1/3)、3级化学反应、2级化学反应、Mampel-Power法则(n=3/2).     

水溶性沥青热解机理的研究

通过混酸氧化中温煤焦油沥青制备水溶性沥青,利用热重分析研究水溶性沥青的热解机理。根据Dollimore提出的TG/DTG曲线形状推断水溶性沥青热解反应动力学机理函数,利用Achar-Brindley-Wendworth方程拟合直线计算热解活化能。结果表明,中温煤焦油沥青在170~550℃阶段热转化动力学机理函数符合Dollimore的F1,最概然机理函数f(α)=1-α,反应为一级,活化能32.5 kJ/mol;水溶性沥青在155~460℃阶段热转化属于Dollimore的D_3,最概然机理函数1.5(1-α)~(2/3)[1-(1-α)~(1/3)]~(-1),反应机理是三维扩散,球形对称,活化能是82.8 k J/mol;在465~650℃范围内是亲水基团热解,符合Dollimore的F1,最概然机理函数f(α)=1-α,反应为一级,反应活化能41.6 k J/mol。水溶性沥青热稳定性较中温煤焦油沥青好。     

橡胶催化热解动力学分析

利用TG-DTG技术研究了橡胶催化热解过程,并采用多升温速率和单升温速率相结合的方法对热解第一阶段动力学数据进行分析。推导出橡胶热解反应级数为3/2,反应动力学方程为da/dt=2/(3~(1/2)a)·A exp(-E RT),表观活化能为148～162 kJ/mol,指前因子lnA为28～32。     

水溶性沥青热解机理的研究

通过混酸氧化中温煤焦油沥青制备水溶性沥青,利用热重分析研究水溶性沥青的热解机理。根据Dollimore提出的TG/DTG曲线形状推断水溶性沥青热解反应动力学机理函数,利用Achar-Brindley-Wendworth方程拟合直线计算热解活化能。结果表明,中温煤焦油沥青在170⁵50℃阶段热转化动力学机理函数符合Dollimore的F1,最概然机理函数f(α)=1-α,反应为一级,活化能32.5 kJ/mol;水溶性沥青在155550℃阶段热转化动力学机理函数符合Dollimore的F1,最概然机理函数f(α)=1-α,反应为一级,活化能32.5 kJ/mol;水溶性沥青在155⁴60℃阶段热转化属于Dollimore的D_3,最概然机理函数1.5(1-α)460℃阶段热转化属于Dollimore的D_3,最概然机理函数1.5(1-α)^(2/3)[1-(1-α)(2/3)[1-(1-α)^(1/3)](1/3)]^(-1),反应机理是三维扩散,球形对称,活化能是82.8 k J/mol;在465(-1),反应机理是三维扩散,球形对称,活化能是82.8 k J/mol;在465⁶50℃范围内是亲水基团热解,符合Dollimore的F1,最概然机理函数f(α)=1-α,反应为一级,反应活化能41.6 k J/mol。水溶性沥青热稳定性较中温煤焦油沥青好。     

质子酸酸化[emim]BF4离子液体中4,4''''-MDC的合成反应研究

针对液体酸存在的设备腐蚀及回收利用问题,利用质子酸酸化的1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸([emim]BF4)离子液体(ILs)既作反应溶剂又作催化剂,催化苯氨基甲酸甲酯(MPC)与甲醛缩合制备4,4'-二苯甲烷二氨基甲酸甲酯(4,4'-MDC)反应.考察了反应温度、原料配比、离子液体用量及反应时间等因素对4,4'-MDC合成反应的影响.适宜的反应条件为:70℃、n(MPC) / n(HCHO) = 4/1、wt(ILs) / wt(MPC) = 4/1、1.5 h,此时4,4'-MDC产率为71.7%、选择性为71.9%.借助超声波对反应后的酸化离子液体进行萃取提纯,处理后的酸化离子液体循环使用时其催化活性基本保持不变.     

水蒸气气氛下牦牛粪动力学特性研究

采用热重分析法对水蒸气气氛下牦牛粪热失重特性进行了研究,并运用Flynn-Wall-Ozawa法、主曲线法/Kissinger法和分布活化能模型(DAEM)连续耦合的方法对热解过程进行反应机理分析以及动力学参数计算。研究结果表明：牦牛粪水蒸气气化过程主要分为两个阶段,即热解阶段和气固反应阶段;水蒸气对前者有轻微的抑制作用,对后者有显著的促进作用。动力学分析表明,反应级数机理模型(热解阶段和气固反应阶段反应级数分别为2.40和1.17)对牦牛粪水蒸气气化动力学过程有较好适应性;热解阶段的半纤维素、纤维素和木质素热解对应的活化能分别为169.32、 185.76和219.52 kJ/mol;气固反应阶段的热解炭缩合反应和水蒸气气固反应对应的活化能分别为275.59和312.44 kJ/mol。     

神华煤热解特性与非等温动力学研究

利用热重分析法对神华煤热分解特性进行了研究,探讨了升温速率对煤热解失重过程的影响。热重分析表明,神华煤最适宜的液化温度为340℃～531℃。采用Flynn-Wall-Ozawa法对热解动力学参数进行求解,并结合Satava-Sestak法对神华煤热解机理进行推测,结果表明,神华煤热解过程为三维扩散机理,整个热解反应活化能分布区间为124.8kJ/mol～217.1kJ/mol。在热解温度范围内,神华煤热解的表观活化能随着反应深度的增加而降低。     

烟杆废物热解动力学研究

通过热重分析（TGA）方法,采用单步和三平行反应模型分别考察烟杆废物的热解动力学。烟杆废物单步热解的平均活化能为182.4 kJ/mol,最适宜的反应机理函数为14级反应机理f（α）=（1-α）¹⁴。能量补偿效应结果显示烟杆废物的热解可以分为3个阶段α=0~0.32、α=0.32~0.80和α=0.80~1,各阶段的指前因子分别为2.88×10¹⁰、4.33×10¹⁴和9.76×10¹⁶s^-1。单步热解过程中伴有表观活化能的变化以及高级数反应的机理,不能合理地描述烟杆废物的热解机理。采用混合韦伯分布活化能模型考察了三平行反应热解动力学,结果显示：混合韦伯分布活化能模型能很好地拟合烟杆废物热解数据,相关系数R²≥0.997 6;3种伪组分的活化能大小符合E₀（木质素,195.26 kJ/mol）> E₀（纤维素,152.54 kJ/mol）> E₀（半纤维素,121.18 kJ/mol）的顺序;半纤维素的热解机理为一级反应f（α）=1-α,纤维素的热解机理属于成核机理,木质素的机理亦呈现级数反应,级数介于n=3~4之间,木质素的热解机理复杂,可能为多步反应。     

基于TG分析的杯［8］芳烃热解机理与动力学分析

运用热失重分析法对杯［8］芳烃和对叔丁基杯［8］芳烃氮气氛围下的热解状况与热解机理进行了探究,同时采用热分解动力学方法求解了二者热解过程对应的反应活化能和最优的机理函数方程。结果表明,对叔丁基杯［8］芳烃由于结构中的C—H σ键以及 C=C π键的强相互作用力,整体结构更为稳定,杯［8］芳烃具备优良的成炭性能,对叔丁基杯［8］芳烃具备优良的热稳定性能,二者的分解温度对于高分子材料的适应性较强;依照Kissinger方法和Flynn?Wall?Ozawa计算的杯［8］芳烃的反应活化能分别为179.14 kJ/mol和192.84 kJ/mol,对叔丁基杯［8］芳烃的反应活化能分别为291.61 kJ/mol和312.14 kJ/mol;依照Coats?Redfern方法计算的杯［8］芳烃的热解机理函数为g（α）=［-ln（1-α）］^1/3,反应级数n=1/3,对应非等温热解机理为随机成核和随后生长反应,对叔丁基杯［8］芳烃的热解机理函数为g（α）=α^1/3,反应级数n=1/3。     

六氨氯化镁热解过程及其非等温动力学

利用热重（TG）分析技术对六氨氯化镁的热分解过程及动力学进行了研究,考察了六氨氯化镁在4、7、10、13、16 K·min^-1线性升温速率和空气气氛下热分解机理,六氨氯化镁热解过程分为3个阶段。提出了一种整体优化的多升温速率迭代的等转化率求取活化能方法,采用该方法,得到六氨氯化镁热解3个阶段的活化能分别为51.38、64.70、73.55 kJ·mol^-1。采用整体优化的多升温速率等温法确立了六氨氯化镁热解3个阶段的热解机理函数与指前因子：第1步反应的热解机理属于固体相边界反应机理（n=1/4）,指前因子为3.281×10⁵ s^-1;第2步反应的热解机理属成核与生长机理（n=1.8）,指前因子为5.624×10⁶ s^-1;第3步反应属化学反应机理（1.5级反应）,指前因子为5.862×10⁵ s^-1。     

从DSC曲线峰温和峰温处的反应深度计算/确定含能材料放热分解反应动力学三因子的方法

提出了从不同恒速升温条件下的DSC曲线峰温(Tp)和Tp时的反应深度(pα)计算/确定含能材料放热分解反应动力学三因子[E、A和f(α)]的方法。用该法得到2,6-二(2,2,2-三硝基乙基)-4,8-二硝基甘脲、1,4,5,8-四硝基-四氮杂双环[4.4.0]癸烷和二(1,3-二硝基-1,3-二氮杂环已酮-2)的放热分解反应的动力学三因子。     

载体活性炭的热分析动力学研究

以热重分析为手段,考察了活性炭的热分解性能。采用多个升温速率法,获得热重(TG)和微分热重(DTG)曲线。采用等转化率法对实验数据进行了处理,求出其动力学参数。结果表明,随着升温速率的增大,TG曲线的失重反应起始温度及DTG曲线的峰温向高温方向漂移,出现温度滞后现象。根据采集的实验数据,将ln(βddαT)对Tl作图所拟合的直线的线性关系良好,根据直线斜率值求得的活化能E=96.59 kJ/mol。以ln[A.(1-α)n]对ln(1-α)作图得到一条直线,根据直线的斜率和截距可分别求得该反应在设定f(α)=(1-α)n形式下的n=3.585,A=40 189.859 84。     

化合物[NH_3CH_2CH_2NH_3][CuCl_4]的热稳定性及其分解动力学研究

利用液相法合成了[NH3CH2CH2NH3][CuCl4],并对化合物的热稳定性、热分解及其动力学进行了研究。采用TG-DTG技术研究化合物[NH3CH2CH2NH3][CuCl4]的热分解,并应用微分法（Achar法）、Coast-Redfern法、Kissinger法、Ozawa法对非等温动力学数据进行处理,发现晶体的第一步分解是二维扩散反应,n=2,机理函数积分形式g（α）=[1-（1-α）1/2]2和微分形式f（α）=（1-α）1/2[1-（1-α）1/2]-1,表观活化能Ea=192.56 kJ.mol-1,指前因子A=2.13×1016s-1。标题化合物的第二步分解是化学反应,机理函数积分形式g（α）=（1-α）-1-1和微分形式f（α）=（1-α）2,表观活化能Ea=164.70 kJ.mol-1,指前因子A=2.90×1012s-1。     

1,1′-二甲基-5,5′-偶氮四唑一水合物的放热分解反应动力学

在程序升温条件下,用DSC研究了1,1′-二甲基-5,5′-偶氮四唑一水合物的放热分解反应动力学参数.表明该反应的微分形式的经验动力学模式函数,表观活化能(Ea)和指前因子(A)分别为(1-α)-1.53, 114.1 kJ/mol和108.72 s-1.该化合物的热爆炸临界温度为215.45 ℃.     

配合物[Co(phendione)(SO4)(H2O)]5H2O非等温热分解动力学

以热重-差热法(TG-DTG)为手段,研究配合物[Co(phendione)(SO4)(H2O)]·5H2O非等温热分解过程动力学.结果表明,标题配合物第一阶段热分解为相界控制反应(三维)机理,表观活化能为59.85KJ·mol-1,指前因子InA为16.36,反应速率方程为dα/dt=Ae-E(1-α)<2/3>.第...     

2,5,7,9-四硝基-2,5,7,9-四氮杂双环[4,3,0]壬酮-8的放热分解反应动力学

在程序升温条件下,用DSC研究了2,5,7,9-四硝基-2,5,7,9-四氮杂双环[4,3,0]壬酮-8的放热分解反应动力学参数.表明该反应的微分形式的动力学模式函数、表观活化能(Ea)和指前因子(A)分别为3(1-α)[-ln(1-α)](2)/(3), 204.7 kJ/mol 和 1020.89 s-1.该化合物的热爆炸临界温度为188.81℃.反应的活化熵(ΔS≠)、活化焓(ΔH≠)和活化自由能(ΔG≠)分别为141.6 J/(mol*K), 200.9 kJ/mol 和136.8 kJ/mol.     

稀土镧氨基酸Schiff碱的合成及热分解动力学研究

合成了配合物[La(Glu-sal)(H2O)2Cl].2H2O,并通过化学分析、红外光谱、紫外光谱、摩尔电导和TG-DTA等对其进行了表征,运用Achar法和Coats-Redfern法,研究了配合物第3步、第4步热分解的动力学过程,第3步非等温动力学方程为dα/dt=Ae-E/RT3/2(1-α)2/3[1-(1-α)1/3]-1,其表观活化能E=216.4 kJ/mol,指前因子lnA=45.2 s-1;而第4步动力学方程为dα/dt=Ae-E/RT(1-α)2,其表观活化能E=289.8 kJ/mol,指前因子lnA=50.9 s-1。     

一种判定RDX热分解机理函数与热安全性的方法

将DSC、TG数据与Malek法相结合研究了RDX的热分解,得到外延起始温度Le0、拐点温度T、峰顶温度Tp、分解终止温度Tf、分解焓变ΔH、表观活化能E、指前因子A、反应级数n、热爆炸临界温度Tb和自加速分解温度TSADT;利用TG热分析得到RDX热分解的起始分解温度T0、质量损失Δm%、最大质量损失速率及对应的温度...     

草酸偏二甲肼热分解性能研究

基于草酸偏二甲肼在核燃料后处理Purex流程污溶剂的洗涤及在双子表面活性剂合成中的应用,采用TG/DTG、DSC及热红联用技术对草酸偏二甲肼的热分解性能进行了研究.热分析结果表明,草酸偏二甲肼热分解主要发生在180.4～217.6℃之间,峰值温度约为199.2℃,分解过程为吸热反应.利用Kissinger法研究了草酸偏...     

溴化环氧树脂协同三氧化二锑阻燃PBT热分解动力学研究

利用热重分析法研究了聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)及溴化环氧树脂(BER)协同三氧化二锑(Sb2O3)阻燃PBT在不同升温速率下的热稳定性及热分解动力学;采用Kissinger及Flynn-Wall-Ozawa方法计算出了PBT和阻燃PBT的热分解活化能;利用Coats-Redfern方法确定了PBT和阻燃PBT的热分解动力学机理及其模型,得出了聚合物主降解阶段的非等温动力学方程。结果表明:BER协同Sb2O3阻燃体系的添加提高了PBT的阻燃性能;通过Kissinger和FWO法的分析可知,阻燃PBT在主分解阶段的活化能明显提高;PBT的热分解机理函数为g(α)=1-(1-α)1/3,阻燃PBT的热分解机理函数为g(α)=2[(1-α)-1/2-1],反应级数n=1.5。