基于热重分析法的生物质变温热解特性实验研究

生物质是一种重要的可再生能源,热解是生物质热转化利用技术的重要方法之一。采用TA-Q500型热重分析仪对松木在10℃/min,15℃/min,20℃/min,25℃/min四个升温速率下的松木热解特性进行实验研究。研究表明其整体反应温度区间为200～400℃。当升温速率从10℃/min增大到25℃/min后,最大反应速率明显增大,最大反应速率对应的温度提高了14℃,产生了热延迟现象,并且热解特征指数增大了3倍左右。利用Kissinger-Akahira-Sunoes (KAS)方法对热解活化能进行无模型拟合计算,松木热解活化能的平均值为216. 58 kJ/mol。根据所求的活化能值,通过Criado主曲线法对松木热解反应的机理函数进行拟合,松木热解机理主要由随机成核和随后生长模型来控制,在高转化率阶段则转为三阶反应控制。     

微型流化床中煤焦水蒸气气化反应动力学研究

利用微型流化床反应分析仪研究最小化扩散影响条件下的半焦与水蒸气等温气化反应特性及动力学.在实验温度为750~1 100℃内,缩核模型能很好地描述半焦的气化行为,但低温段(750~950℃)和高温段(950~1 100℃)具有明显不同的反应速率-转化率曲线形状和动力学数据.前者受反应控制,其反应速率在初始反应段有最大值,活化能为172 kJ/mol;后者受反应和扩散共同控制,反应速率在转化率为0.15时达最大值,活化能为82 kJ/mol.实验还考察了水蒸气分压对气化反应的影响,并通过n级速率方程求取水蒸气分压的平均反应级数为0.28.在此基础上,进一步得到低温区和高温区的气化反应速率方程.     

非等温热重分析研究碳气化动力学

利用Labsys同步热分析仪以非等温热重分析研究了碳气化反应动力学,考察了升温速率对碳气化反应的影响.在非等温热重分析中,Doyle和Gorbatchev近似函数都可以模拟碳气化反应过程.通过对比这两个函数拟合实验数据的相关系数,确定在使用非等温热重分析研究碳气化反应动力学时,使用Gorbatchev函数是求取反应动力学参数的较好方法.结果表明：活化能和指前因子都随着升温速率的增加而减小.活化能和指前因子之间有着较好的线性关系,碳气化反应过程中存在着动力学补偿效应.     

半焦制铸造型焦热解动力学分析

以半焦、烟煤、气煤、沥青为原料,消除内、外扩散影响的基础上利用热重分析仪获得失重曲线,并通过3种动力学方法计算出活化能,分析了动力学特征.Friedman分析法和Ozawa-Fly-nn-Wall(OFW)法得到了活化能的变化趋势,前者更为可靠,DAEM模型得到了和Friedman分析法相近的结果.结果表明:整个炭化过程中升温速率越快,失重越快,但终温时,型焦残余量与升温速率无关.对半焦制铸造型焦的热解动力学分析结果表明:混合料的热解不是简单的一级反应,在转化率0.1～0.6范围内(204～481℃),反应的活化能在116.27～363.22 kJ/mol之间;转化率大于0.6后,反应的活化能降低到100 kJ/mol左右,活化能的变化可为型焦生产中焖炉工艺和升温制度提供依据.     

高温悬浮态下碳酸钙分解反应动力学的研究

采用一维炉研究了高温悬浮态下碳酸钙的分解反应动力学问题。具体的研究方法是基于不同反应机理的积分函数,确定了悬浮态下碳酸钙的分解反应机理最大可能为单步随机成核与生长,并计算出其表观活化能为67.2kJ/mol,指前因子为65.5s-1。然后,对比分析了悬浮态和堆积态下碳酸钙的分解反应速率常数,研究结果表明,当煅烧温度小于1 035℃时,悬浮态下碳酸钙分解反应速率常数较堆积态要大,而当煅烧温度大于1 035℃时,则堆积态下反应速率常数较大。考虑堆积态下碳酸钙的升温时间,悬浮态下碳酸钙的分解时间远小于堆积态,例如,950℃时其完全分解需时11.11s,1 200℃时仅为3.70s。     

过氧化二异丙苯的热动力学研究

采用同步热分析仪测定在不同升温速率下过氧二异丙苯(DCP)的热流和热失重数据,通过相关模型确定DCP的热动力学参数.热流曲线表明DCP先熔融再分解,熔点为39.5℃,吸热焓为110 J/g,放热峰温为165℃,分解热焓500 J/g;随着升温速率的增加,热分解温度参数出现热延滞,放热峰断面扩大;采用 Borchardt-Daniels方法确定DCP的活化能为140 kJ/mol,反应级数为1.热重曲线表明DCP为一阶段热失重,失重峰峰温为170℃,失重率近90%;随着升温速率的增加,热失重温度参数出现延滞,但失重率降低;采用非模型动力学方法确定DCP在转化率为0.3～0.9之间的表观活化能接近,其均值为102.8 kJ/mol.     

丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物热降解反应动力学

研究了丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物热分析动力学参数.采用热重差热分析法,分别测定了在氮气气氛中5、10、15、20℃/min 4种不同升温速率下的的热降解过程,得到了4条热重和差热曲线,并用Kissinger法对其热降解过程进行了动力学分析.结果表明:提高升温速率,热重曲线向高温方向移动,温度滞后越严重.初始分解温度及终止分解温度更高,温度区间也变宽.升温速率的不同对最终失重率影响不大,最终失重率都在90%以上.随着升温速率的增加,差热曲线峰变高且峰顶温度向高温方向移动.通过Kissinger法分析在不同升温速率下丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物热降解反应的热重差热数据得出反应的活化能为160.9kJ/mol、表观指前因子为27.61、热降解反应级数为0.965 4等动力学参数.     

碱式碳酸锆的热分解非等温动力学及机理研究

采用综合热分析仪研究了碱式碳酸锆在空气气氛中热分解非等温动力学,热分解升温速率分别为10 ℃/min、20 ℃/min、30 ℃/min,根据固相反应动力学理论及TG-DTG数据,计算其动力学参数. 采用Kissinger-Akah-Sunose方程与Flynn-Wall-Ozawa方程及应用最小二乘法进行线性回归推导了其最可几机理函数. 结果表明,碱式碳酸锆非等温热分解分为四阶段,第Ⅰ阶段表观活化能为94.963 kJ/mol,指前因子为27.407 6~27.864 1,最可机理函数为NO.27,随机成核和随后生长机制;第Ⅱ阶段表观活化能为309.781 kJ/mol,指前因子为57.730 4~58.873 6,最可几机理函数为NO.28,随机成核和随后生长机制;第Ⅲ阶段表观活化能为362.591 kJ/mol,指前因子为53.268 8~55.034 6,最可理机函数为NO.21,化学反应机制. 为以碱式碳酸锆作为原料热分解制备纳米氧化锆粉体及碳酸锆铵、碳酸锆钾等衍生化合物提供了理论依据.     

DSC及IR联合测定环氧树脂-双氰胺体系固化工艺参数

采用非等温DSC法研究了固化剂用量对环氧树脂固化反应的影响。同时利用不同升温速率下测得的DSC曲线研究了环氧树脂-双氰胺体系的固化反应动力学,并由DSC及IR分析技术确定了该体系的最佳反应条件。实验结果表明：固化剂双氰胺最佳用量为5．6％,最佳固化温度为403K,固化时间为70min,该体系的反应活化能为96．82kJ／mol,反应级数为0．93。     

甲基磺酸铜的脱水动力学

采用热重及差式扫描量热技术研究了在动态氮气气氛下甲基磺酸铜的脱水过程。结果表明,水合甲基磺酸铜含有4个结晶水,分两步失去。对不同升温速率(5,10,15,20℃/min)下Cu(CH3SO3)2.4H2O的脱水过程进行了非等温脱水动力学研究。采用求活化能和确定反应机理相分离的技术,分别得到两步脱水过程的活化能Ea1为114.46 kJ/mol,Ea2为90.08 kJ/mol,并确定了第一步脱水反应机理为R3,指前因子lg(A/min-1)为16.13。     

典型煤种CO_2气化过程中产物的析出特性

CO2气氛下在热重分析仪上对3种典型煤种分别进行了气化实验,与便携红外分析仪连用,详细研究了煤气化产物与温度、煤种的关系。结果表明：气化温度在500～800℃之间,C煤的甲烷生成速率较高,但焦炭与水蒸气的气化反应较慢,但温度达到1 000℃时甲烷会分解;在热重分析仪中,高灰分阻碍了气化反应的进行,400～1000℃过程中失重曲线较平缓,在1 000℃之后,TG曲线有了明显的变化;煤化程度越低,越有利于挥发分的析出,有利于提高气化过程中CO和CH4的析出量,而且降低了有机硫（COS）的析出量。     

离子液体催化合成乙酸乙酯反应动力学研究

为研究乙酸和乙醇在以1-己基吡啶四氟硼酸盐离子液体作溶剂和催化剂的反应动力学,利用实验进行了测定,并对实验数据进行拟合,得出了65、75、90℃下正反应速率常数。并在此基础上,测定了温度、1-己基吡啶四氟硼酸盐离子液体浓度对反应速率的影响。n(乙酸)∶n(乙醇)∶n(离子液体)=8∶8∶1,65~90℃时,反应速率为-rHAc=8.06×10-4exp(-4.83×103/T)(c2HAc-c2EtOAc/4),反应活化能为:E=40.15 kJ/mol。     

Degradation of microcystin-RR in water by chlorine dioxide

Due to the potent hepatotoxicity and tumor-promoting activity of microcystins, a successful removal of these toxins during drinking water treatment processes is of increasing concern. The oxidation kinetics of MC-RR by chlorine dioxide (C1O2)was studied with HPLC and characterization of the reacdon products was performed with UV-spectrometry, TOC and LC-MS. Our experimental results show that the oxidation process is a second order overall and a first order with respect to C1O2 and MC-RR.The activation energy of MC-RR degradation by C1O2 is 53.07 kJ/mol. The rate constant k of the action can be increased by increasing temperature and decreasing pH value and ranged from 6. 11x102 L/(mol.min) to 5.29x 102 L/(mol-min) at pH from 3.44 to 10.41 at 10 ℃. Reaction products were determined to be organic and volatile, because they could be almost removed from aqueous solution by heating for 15 min at 60 ℃. In addition, the main oxidation products have m/z values of 1072 and are identified as dihydroxy isomers of MC-RR.     

差示扫描量热法研究环氧端基酚酞聚芳醚酮的固化特性

为了提高环氧树脂的力学性能和耐热性能,制备了环氧端基酚酞聚芳醚酮,并研究其固化反应.由酚酞和4,4,-二氟二苯酮经芳香亲核缩聚反应,制得了含酚氧钾端基的聚芳醚酮低聚物.将其与环氧氯丙烷反应得到环氧值为0.13、数均分子量为1 540的含环氧端基聚芳醚酮.利用差示扫描量热法研究了以4,4＇-二氨基二苯醚为固化剂制备的环氧封端酚酞聚芳醚酮的固化反应和反应动力学特征.结果表明,固化反应为复杂反应,反应过程中体系放热,反应放热峰的起始温度和峰顶温度随着升温速率的增加而升高;该环氧体系的最低固化反应温度和固化反应峰顶温度为120.6℃和146.8℃,固化反应表观活化能和固化反应级数分别为68.21 kJ/mol和0.91.     

芝麻壳的热解特性与动力学分析

为了探究芝麻壳的热解性质,实现芝麻壳热解的有效利用,利用热重分析对芝麻壳进行热解实验研究,考察了其在不同升温速率下的TG和DTG变化,发现芝麻壳的热解分为三个明显阶段,主要失重区间从200 ℃到400 ℃之间,为快速分解阶段,从400 ℃到1000 ℃,反应缓慢,失重率降低。两个主要阶段反应符合一级反应动力学模型,反应活化能分别为23.2726.02 kJmol-1和19.9421.48 kJmol-1,升温速率相同时,低温热解活化能均大于高温热解活化。     

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～...     

煤焦固定床等温CO2气化反应动力学研究

利用自建固定床实验台研究了常压下神华煤煤焦等温CO2气化反应特性,实验分析了CO2流量、煤焦质量、气化温度和CO2分压对煤焦固定碳转化率的影响.在建立的化学反应动力学控制实验条件下,根据等转化率法计算得到煤焦气化反应活化能E为155 kJ/mol、CO2分压反应级数n为0.58;通过比对常用42种反应机理函数相关系数大...     

刘庄煤气化反应动力学特征的研究

针对煤炭在气化过程中高温的碳与二氧化碳和水蒸汽发生的非均匀向反应决定了出口煤气的组分和热值这一问题,在实验的基础上,研究了刘庄煤气化过程中ＣＯ２还原反应和Ｈ２Ｏ（ｇ）分解反应的动力学特征,确定了其化学反应的速率表达式,得出其反应活化能分别为１４０．４１ｋＪ／ｍｏｌ和１７１．５３ｋＪ／ｍｏｌ。