藻渣热解特性及动力学分析

通过热重实验研究N₂气氛下升温速率对索氏提脂后的小球藻热解特性的影响,利用管式炉在N₂气氛下快速热解实验得出：在400℃时,小球藻热解转化率最高,生物油产率达57.6%,热解气为10%。采用等转化率方法FWO和KAS法对藻渣热解动力学进行分析和比较,结果表明：藻渣热解的主要热解阶段为25～800℃,可分为3个阶段,藻渣的DTG曲线存在两个失重峰,且随着升温速率提高,TG和DTG曲线都向高温区偏移,最大失重速率和残余固体质量都增加。N₂气氛条件下藻渣的主要热解阶段表观活化能和指前因子分别为228.46 kJ/mol和2.49×10²¹ min^-1,此阶段下FWO法和KAS法均能很好模拟藻渣热解数据,线性拟合相关系数(R²)均在0.96以上,最佳热解函数为dα/dT=2.49×10²¹/β exp(-228.46/(RT))(1-α)⁸。     

过负荷故障聚氯乙烯铜导线绝缘材料热解行为变化研究

以发生过负荷故障的聚氯乙烯（PVC）铜导线为研究对象，使用热重⁃红外光谱联用仪（TG⁃FTIR）对比分析了过负荷与未过负荷铜导线绝缘材料的热解特性差异；采用Flynn⁃Wall⁃Ozawa（FWO）法对绝缘材料的活化能进行求解，并结合红外光谱分析绝缘材料热解逸出气体种类，探究过负荷故障对铜导线绝缘材料热解特性的影响。结果表明，过负荷铜导线绝缘材料发生氧化热解放热的起始温度（408 ℃）低于未发生过负荷故障的铜导线（424 ℃），且发生氧化放热反应所需活化能（142.18 kJ/mol）远低于未发生过负荷铜导线（231.54 kJ/mol），表明过负荷故障会导致铜导线PVC绝缘材料更易发生氧化放热反应；过负荷故障会导致铜导线发生较为完全的脱HCl反应，致使故障导线起火燃烧后产生的腐蚀性HCl气体明显减少，同时其氧化放热反应温度变化范围较窄。     

热解气氛对稻秆半焦组成及气化活性的影响

通过热解装置和热重仪分别研究了不同气氛（N₂、H₂和CO₂）对稻秆热解产物及半焦气化活性的影响。三种气氛中热解半焦产率为CO₂>N₂>H₂,焦油和气体产率为CO₂22;半焦中氧元素含量大小为CO₂>N₂>H₂,说明氢气中热解稻杆的脱氧效果最好;半焦中有机质相对百分含量随热解温度的升高而减小,并且CO₂>N₂>H₂,挥发分占总有机质的百分含量变化趋势与半焦中相反;K和Na析出率为CO₂22;半焦比表面积、孔容和孔径大小顺序为CO₂22;三种...     

低剂量辐照PTFE的热稳定性能研究

采用γ射线辐照技术制备不同剂量的PTFE。在空气气氛、340℃温度条件下对试样热处理,利用热重和差示扫描量热仪研究试样的热稳定性能变化。结果表明:PTFE及射线辐照后PTFE的热解过程只有一个失重阶段,该热解为一步反应的吸热过程。与PTFE热稳定性相比,射线辐照后PTFE随剂量增加其热稳定性降低。在340℃温度条件下热处理PTFE后,其熔点、结晶温度及结晶焓未见明显变化。对射线辐照后的PTFE而言,随着热处理时间的增加,试样熔点、结晶焓增加,试样发生氧化裂解。与PTFE相比,射线辐照后PTFE的热稳定性降低。     

惰性气体对粉尘爆炸泄放特性影响的实验研究

爆炸泄放和爆炸抑制是工业上降低粉尘爆炸危害性的两个重要手段,同时实现粉尘爆炸抑制和泄放共同作用的效果值得关注。基于标准20 L球形粉尘爆炸装置侧向开泄放口,实验研究不同泄放口径和静态动作压力时CO₂/N₂对石松子粉泄放过程压力的影响,采用热重分析法分析了石松子粉尘分别在CO₂、N₂氛围的热重变化。结果表明,在20 mm泄放口径时,随着CO₂/N₂浓度的增加,泄放压力的降低幅值逐渐增大,且CO₂对粉尘爆炸泄放最大超压的减小效果要优于N₂。泄放压力值随着CO₂浓度的增加基本呈线性降低,当体系中的CO₂和N₂浓度增加到10%时对体系泄放压力值的降低效果开始趋于一致。对于40 mm泄放口径,添加相同浓度的CO₂体系泄放压力值要略低于N₂,降低幅值为6%~8%。对于60 mm泄放口径,CO₂/N₂两者抑制效果差别不大,且在添加浓度不超过8%时对体系泄放压力值的降低幅值影响较小。通过TGA曲线可以发现,在N₂气氛和CO₂气氛的热流条件中,石松子粉的热解过程在370℃左右开始出现明显的差异,CO₂气氛中石松子粉的热解速率要快于其在N₂气氛中的,因此在这个过程中CO₂的存在一定程度上会促进石松子粉的热解,随着热解温度进一步提升,CO₂对石松子粉热解的抑制效果开始逐渐体现。     

Al/Cr2O3对硝化棉热分解过程的影响

为了探讨Al/Cr₂O₃纳米铝热剂对硝化棉(NC)热分解过程的影响，采用差示扫描量热法(DSC)及热重/红外联用技术(TG/DTG-FTIR)研究了单组分NC和Al/Cr₂O₃/NC复合物的热分解反应过程。运用Kissinger法、Starink法、Kissinger-迭代法和Ozawa-迭代法计算得到NC及Al/Cr₂O₃/NC的表观活化能。通过FWO法、KAS法和Friedman法得到NC和Al/Cr₂O₃/NC热分解过程的动力学参数，并引入修正后的?esták-Berggren经验方程对相应热分解反应动力学模型进行重建。结果表明，Al/Cr₂O₃纳米铝热剂可使NC热分解反应的表观活化能降低33.7kJ/mol,热点火温度降低3.5℃,热爆炸临界温度降低3.0℃。Al/Cr₂O₃/NC的热分解反应过程遵循n级动力学方程f(...     

N2/CO2气氛下木屑生物质热解特性的实验研究

本研究利用固定床管式炉开展了不同N2/CO₂比例气氛下的木屑生物质热解实验,考察了CO₂浓度、载气流速和停留时间对热解油和焦炭产率的影响。结果表明：热解油和焦炭的产率随反应温度和停留时间的增加而降低,热解油产率随反应气氛中CO₂浓度的升高而增加。在N₂和CO₂气氛下,载气流速升高均使热解油产率下降,而焦炭产率则在15%左右保持不变。添加HZSM-5和ZIF-67两种催化剂,发现ZIF-67在CO₂气氛下的热解油产率可以达到72.3%,相比其在N₂气氛下的热解油产率提升了近1.5倍;而HZSM-5由于其微孔孔道对生物质大分子传质的限制,产生最多焦炭(24.1%)。     

大豆的热分解特性及其动力学探究

动态热重分析（TGA）被用来研究大豆的热降解动力学,通过改变大豆热解时的升温速率（5,10,20和40℃/min）以及气氛条件（氮气和空气）探索了大豆在不同热解条件下的热解特性。并结合对相应热解条件下的动力学参数（表观活化能E_k）进行求解,探究了大豆的火灾安全性。结果表明,大豆的热解可以分为四个阶段：前两个阶段对应自由水和结晶水的脱除,后两个阶段对应主要成分（淀粉、蛋白质和脂肪）的次分解阶段和主要分解阶段。后两个阶段,由于氧气的存在,导致大豆的热分解出现了不同的历程,800℃时的残炭率降低。且与氮气气氛下热解相比,大豆在空气气氛下表现出更低的反应活化能和火灾安全性。     

热氧老化对氮气气氛下聚碳酸酯热稳定性的影响

采用热空气加速聚碳酸酯(PC)老化的方式进行不同时间下的老化实验,然后在氮气气氛下进行热失重分析,并用Coats-Redfern法和Freeman-Carroll法进行热分解动力学分析。结果表明:老化初期,PC起始分解温度、半失重温度和最大失重温度以及热降解活化能均呈下降趋势;PC的热稳定性下降,主要发生断链和端基脱落;老化后期,PC的起始分解温度、半失重温度和最大失重温度以及热降解活化能又均增大,因PC的交联可使其热稳定性有所提高。     

不同固化体系环氧树脂固化物的热解特性

为了研究不同固化体系下环氧树脂固化物的热解特性,采用DTG-60(AH)热重分析仪分析了氮气环境中不同固化体系的环氧树脂固化物在不同升温速率下的热分解特性。采用Kissinger法进行热解动力学分析,得到4种固化体系环氧树脂固化物的表观活化能和表观指前因子,采用Coast-Redfern法通过回归方程计算反应级数,基于上述热解动力学参数估算不同环氧树脂固化物的热老化寿命。结果表明：在氮气气氛中,选用二乙烯三胺(DETA)、间苯二甲胺(m-XDA)和2-乙基-4-甲基咪唑(2E4MZ)作为固化剂的环氧树脂固化物为二阶段热解,选用低分子聚酰胺(PA650)作为固化剂的环氧树脂固化物的热失重率受升温速率影响最小,但随着升温速率升高逐渐由二阶段热解过渡为三阶段热解;在10～40℃·min^-1的升温速率下,2E4MZ/EP体系固化物的起始热分解温度及最大失重速率温度最高;PA650/EP体系固化物热解过程中的平均表观活化能最高;耐热老化性能由高到低排序为PA650/EP、2E4MZ/EP、m-XDA/EP、DETA/EP。     

高硫石油焦热解过程及硫形态的变化特性

在管式炉实验装置上进行不同温度高硫石油焦N₂气氛热解实验,并利用X射线光电子能谱分析（XPS）技术进行表征,深入分析高硫石油焦热解过程中硫形态变化特性,同时采用热重-红外联用（TG-FTIR）技术深入分析热解过程。热重分析结果表明,高硫石油焦热解经历了干燥脱水阶段,长链脂肪烃、稠环芳香烃等组分分解阶段,在430℃和635℃失重速率达到最大形成失重峰。红外分析结果表明,高硫石油焦热解释放气体主要包括CO₂、CH₄、H₂O、SO₂、芳烃化合物和脂肪族化合物等,并且在不同温度区间释放气体组成有着巨大的差异。XPS分析结果表明,高硫石油焦表面硫含量及存在形态与热解温度紧密关联,随着热解温度的不断升高,高硫石油焦表面硫含量在700℃达到最大值,不同硫形态之间发生相互转化。     

高硫煤泥燃烧过程中的汞排放特性

通过固定床程序升温汞脱附试验系统对所选高硫煤泥中汞排放特性进行在线监测,并利用热重分析仪对煤泥热解和燃烧特性进行研究,结合试验所得热解和燃烧特性参数,采用分布活化能模型,进行动力学分析。结果表明：煤泥的热解和燃烧过程可分为3个阶段,非等温条件下,随着升温速率增加,热解过程在高温区发生,最大失重率提升,对应峰值温度偏移,产生热滞后,利于挥发分析出;在煤泥热解过程中少量氧气的参与,抑制挥发分的析出,在7% O₂条件下综合热解特性参数值D最大。热解性能随CO₂浓度升高而得到改善;煤泥燃烧性能随升温速率的增加而得到加强,其活化能随转化率变化呈现“U”型趋势分布;煤泥中无机汞化合物主要为HgCl₂、α-HgS、HgSO₄以及硅铝酸盐类结合汞,总汞释放主要范围对应200~600℃;煤泥中汞释放量随O₂浓度增大,CO₂气氛条件下,随着CO₂浓度增加,总汞释放量逐渐增大。     

锅炉受热面复合陶瓷涂层抗高温SO2腐蚀性能

针对燃煤锅炉受热面存在的高温腐蚀问题,采用料浆法在20G钢材表面制备复合陶瓷涂层,烧结后的复合陶瓷涂层表面较为致密,涂层与基材具有良好的结合状态。对喷涂及未喷涂陶瓷涂层钢片在SO₂腐蚀气氛环境下的抗高温腐蚀性能进行试验,并采用热分析动力学方法对试验数据进行处理,结果表明,在400~500℃温度范围内,两种试样的腐蚀过程均符合一维扩散反应动力学模式,计算求得喷涂涂层钢片腐蚀反应活化能低于未喷涂涂层钢片,涂层具有较好的抗高温腐蚀性能。对腐蚀试验后试样的形貌、成分和物相分析结果显示,涂层在SO₂气氛下腐蚀后,表面生成K₂SO₄晶粒,但由于涂层较为致密,阻止了S的扩散,内部基本没有检测到K₂SO₄的存在。     

高温内压环境下聚乙烯燃气管道老化性能评价研究

将一批聚乙烯燃气管道试样置于80 ℃、1.1 MPa水浴环境下进行老化试验，老化时间分别为0、165、500、1 000 h，并通过差示扫描量热法（DSC）、热失重分析（TG）、傅里叶变换红外光谱分析（FTIR）和拉伸试验分别测试各老化试样对应的氧化诱导时间（等温OIT）、热分解温度（T_s）、官能团组成和断裂伸长率（ε），模拟分析高温内压环境下聚乙烯管道的老化性能变化规律。DSC、TG和拉伸试验结果显示，随着老化时间增加，聚乙烯管道的等温OIT、T_s和ε都逐渐降低，老化程度逐渐增加，并且管内壁的老化速率明显大于外壁；FTIR结果显示，随着老化时间增加，聚乙烯管材料的官能团谱图中1 720 cm^-1和3 400 cm^-1处分别出现了C=O和O—H的振荡峰，进一步证实了聚乙烯管材料分子链中引入了氧化反应产物。     

利用TG-FTIR研究造纸黑液碱木质素的热解机理

采用热重-傅里叶红外光谱（TG-FTIR）联用的分析方法对造纸黑液碱木质素的热解失重特性和产物生成特性进行了研究。结果表明：碱木质素热解失重过程可分为3个阶段,其中200~500℃是碱木质素主要的热解挥发阶段,反应符合一级反应动力学模型,利用Coats-Redfern动力学模型计算得出不同升温速率下热解主反应的表观活化能为39.3~43.1 kJ/mol。FTIR的实时分析结果表明：碱木质素热解的气态产物主要有H₂O、CO₂、CO、CH₄、甲醇、酚类和N₂O;产物中的CH₄、甲醇、酚类和N₂O主要在300~500℃区间内释放,随着热解温度的升高,这些气态产物在420℃附近集中释放,且产量达到最大。     

葡萄树枝烟气气氛下热解气化特性研究

以葡萄树枝为研究对象,采用热重-傅里叶变换红外光谱（TG-FTIR）联用技术,研究了反应气氛和升温速率对其热解特性的影响。结果表明：在烟气气氛（80% N₂、15% CO₂、5% O₂）下,DTG曲线在80、350和800℃温度附近存在3个明显失重峰,而在氮气气氛下仅存在80和350℃左右2个失重峰;升温速率为30℃/min时,氮气气氛下样品失重率达80%左右,而烟气气氛下达到95%。说明烟气气氛可提高葡萄树枝转化率,促进热解气化反应的进行。升温速率对生物质热解气化过程有双重影响,提高升温速率有利于葡萄树枝挥发分析出,促进热解气化反应进行,但容易引起葡萄树枝炭结焦,进而影响热失重的进程。热解析出产物采用FTIR分析,结果表明：不同热解阶段气体析出产物及析出量差别很大,且不同热解产物的析出特性由葡萄树枝样品内部官能团的重组、断裂引起。360℃时热解析出的气相产物种类最多,主要包括CO、CO₂、H₂O和CH₄等小分子气体,以及醛类、烃类、羧酸类等大分子物质。     

基于热分析的亚油酸甲酯热解动力学研究

采用热重分析方法研究了亚油酸甲酯在氮气和氧气气氛中的热分解特性,并采用Coats-Redfern积分法对亚油酸甲酯的热解过程进行动力学分析,建立了热分解动力学模型,计算了相应的动力学参数。结果表明,亚油酸甲酯在两种气氛中的热分解均为两步分解过程,且在氧气气氛中的热安定性较差。随着升温速率提高,热解区间向高温区移动,热解活化能和指前因子呈较好的动力学补偿效应,且在不同升温速率下具有不同的热解反应机理函数。热分解率计算值与实测值的误差统计分析结果表明,数值模拟计算值与实测值的误差在10%左右,动力学模型可有效预测亚油酸甲酯的热分解过程。     

碳纤维/环氧树脂复合材料加速热氧老化研究

以T700-CF/828+TDE-85复合材料为研究对象,分别在160℃、180℃和200℃下对其进行了60天的加速热氧老化,研究了老化过程中复合材料的失重率、力学性能、玻璃化转变温度以及化学结构的变化,分析了其热氧老化机理。用TG法研究了该复合材料的热解动力学,应用Flynn-Wall-Ozawa法计算热解平均活化能(E=92.98kJ/mol),并用热解动力学参数预测材料的寿命。     

多频动态DMA表征PTFE密封圈在SC-CO_2中的老化性能

采用多频温度扫描动态热机械(DMA)方法研究了PTFE O型密封圈于SC-CO_2中浸泡28d过程中的性能变化。通过Arrhenius方程计算得到PTFE材料玻璃化转变表观活化能变化ΔEa,分析了PTFE材料于SC-CO_2下的物理机械性能和动态力学性能变化。结果表明,不同浸泡时间下PTFE材料的ΔEa有差异,28d内ΔEa的变化值在48.466 kJ·mol-1左右。相对于物理机械性能,ΔEa在表征材料的耐SC-CO_2溶剂性能过程中对PTFE材料的性能变化更加敏感;PTFE材料经浸泡后发生了扩散和溶胀效应,质量体积变化率和硬度有小幅度的变化,断裂伸长率变化值在15.3%左右,PTFE密封圈未发生明显老化。     

淖毛湖煤加氢热解产物特性及半焦气化反应性

在加压固定床反应器中进行淖毛湖煤在常压和1.5 MPa氢气和氮气中的热解试验,利用多种表征方法对比研究了氢气和氮气下的热解产物产率和组成及半焦结构的变化,并利用热重分析研究热解半焦的CO₂气化反应性。结果表明：与常压N₂中热解相比,煤在加压的H₂中热解可有效提高热解气体中CH₄和C₂～C₃的产率,在800℃热解CH₄和C₂～C₃的体积产率分别由53.5和16.6 mL/g增至345.6和20.8 mL/g。焦油和轻质焦油产率也有效提升,在600℃下,与常压N₂中热解相比,1.5 MPa H₂中煤热解的焦油产率由19.3%升至22.8%,焦油中脂肪烃含量由35.5%降至14.8%,单环芳烃含量由8.3%增至28.9%,轻质焦油质量分数和产率分别升至95.0%和21.8%。半焦的N₂吸附和拉曼光谱分析结果表明,煤在加压H_...