改性介孔分子筛Zn-MCM-41对纤维素催化热解的影响

采用热重分析,考察了不同硅锌比和晶化温度条件下制备的分子筛Zn-MCM-41对纤维素催化热解的催化作用效果.结果表明:在Zn-MCM-41催化作用下,纤维素热解温度降低,最大失重速率和失重率增加;硅锌比、晶化温度对纤维素热解影响明显;随硅锌比的增大,纤维素的最大失重速率和失重率呈现先升后降的趋势,当硅锌比为50时达到最大值;随晶化温度的升高,纤维素的最大失重速率和失重率同样呈现先增后减的趋势,当晶化温度在110~120℃范围时为最大值.利用Ozawa动力学模型描述纤维素催化热解过程,表明Zn-MCM-41的存在改变了热解反应途径,表现出反应活化能的增加;制备Zn-MCM-41的最优条件是硅锌比50∶1,晶化温度120℃.     

一种改进的纤维素热解动力学模型

纤维素热解是生物质能利用技术中的一个重要领域，而热解动力学又是其中的关键内容，为了更好地研究该过程，基于Broido-Shafizadeh热解动力学模型进行了验证计算和分析比较，讨论了竞争反应动力学参数、“活性纤维素“的存在与状态以及热解产物二次反应等几个方面的问题，并在此基础上提出了一种改进的纤维素热解动力学模型。改进后的动力学模型采用了新的竞争反应动力学参数，克服了B-S模型中由于试验样品较大，样品颗粒内部存在传热限制而导致的动力学参数偏差；另一方面，计算表明，在快速加热条件下，纤维素热解过程中的活性纤维素相变过程可以影响热解的传热、传质过程，改进后的动力学模型特别强调了该过程的重要性；最后，为了体现 挥发分二次分解对纤维素热解反应的影响，改进模型在反应途径中包含了该过程。经过改进完善后的热解动力学模型更中贴近于客观事实，这将有利于对纤维素热解这一复杂过程展开进一步研究。     

城市固体垃圾的热解特性研究

在对广州市固体垃圾中各种可燃物分类并进行热解实验的基础上 ,分析了垃圾中不同可燃物及其混合物的热解特点 .广州市固体垃圾热解气体的热值可达 884 7～ 15 5 16kJ/m3 ,完全满足垃圾焚烧处理或热解燃烧处理的需要 .试验结果表明 ,比焚烧处理 ,热解燃烧更易有效地控制固体垃圾给城市带来的二次污染     

微波热解污泥影响因素及固体残留物成分分析

为探究不同热解条件下污泥微波热解的特性,考察了微波功率、污泥含水率以及吸波物质添加量对污泥热解过程及固体残留物的影响,利用响应曲面法优化了污泥微波热解的条件并分析了污泥热解固体残留物的成分.结果表明:当微波功率为1 880 W、污泥含水率为79.7%、吸波物质添加量为0.48 g时,响应曲面法预测最高污泥热解效率为77.4%,实际测得污泥的热解效率为77.5%.污泥热解固体残留物中灰分和固定碳比例较大,主要无机成分为Si O2、Al2O3、Fe2O3、Ca O等氧化物,适宜进一步材料化利用.     

纤维素与木质素共热解对轻质产物形成的影响

采用居里点裂解反应器进行纤维素、木质素及不同混比样品(30%、50%和70%)的热解实验,利用在线气相色谱对CO、CO₂和C₁～C₅烃等轻质产物产率进行了定量分析和理论预测.结果显示：两者共热解对轻质产物的形成存在明显的相互作用,能够有效促进CO、CO₂和C₁～C₅烃的形成,而共热解对残渣形成的影响与混合比例具有较强的相关性;木质素单独热解所得CO和CO₂产率(4.03%和1.07%)高于纤维素单独热解所得CO和CO₂产率(3.23%和0.67%),两者共热解有效促进了CO和CO₂的形成,且在纤维素与木质素等比例混合(50%cel)共热解时获得最高产率(4.63%和1.25%);C₁～C₅烃总产率则随纤维素质量分数的增加而不断降低.     

尾巨桉稀碱抽出物热解特性的研究

采用1%稀碱溶液在回转式密封炉下对按木片进行抽提预处理,获得稀碱抽提固形物(AES)和稀碱抽提木质素(AEL).利用热重分析和热裂解-气相色谱/质谱联用分析等对AES和AEL进行了热解特性分析.结果表明,AES中含有的酯类和糖类等物质是其最大失重峰峰值温度低的原因之一;此外,AES中的Na盐对有机物大分子的热分解起到了催化促进作用,亦降低了其受热分解的峰值温度.AES和AEL主要的热解产物均是酚类物质,但AES的热解产物较AEL复杂.     

升温速度对煤热解动力学的影响

采用非等温热重分析对不同媒体度煤热解进行了试验研究,探讨了升温速度对煤热重曲红和失重速率峰值的影响。由热分析结果确定了煤的热解反应动力学参数,并就升温速度对煤热解动力学的影响进行了探讨。结果表明,通过不同升温速度下的热重实验可以为煤的气化、液化、干馏提供非常重要的信息,并可以为探索煤分子结构,阐述反应机理提供依据。     

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。     

升温速度对煤热解动力学的影响

采用非等温热重分析对不同煤化度煤热解进行了试验研究,探讨了升温速度对煤热重曲线和失重速率峰值的影响．由热分析结果确定了煤的热解反应动力学参数,并就升温速度对煤热解动力学的影响进行了探讨．结果表明,通过不同升温速度下的热重实验可以为煤的气化、液化、干馏提供非常重要的信息,并可以为探索煤分子结构,阐述反应机理提供依据．     

加热速率对聚合物热解动力学的影响

通过Freeman Carroll和Liu Fan热解动力学方程分别计算了加热速率在 1 0K·min- 1 和 75K·min- 1 下 ,N2 环境中 5种聚合物的表观活化能、反应级数和指前因子。结果表明 ,3个动力学参数值随着加热速率的升高 ,对不同的聚合物呈现不同的变化规律。指前因子与活化能 ,PMMA、PET、HIPS呈升高趋势 ,而POM、PA66为降低趋势。反应级数的变化规律 ,PMMA和PA66随加热速率升高而降低 ,而POM、PET和HIPS则升高 ,但除PA66外反应级数随加热速率的变化差异不大。两种动力学计算方法得到的表观反应级数值没有很大的差异。     

纤维素生物质热解特性及其BP神经网络预测研究

利用化学方法测量纤维素生物质稻杆、棉杆及松木屑的纤维素及木质素含量,并通过热重法分析纤维素含量对热解特性的影响规律.利用Malek法得到最概然机理函数,得出生物质热解过程需分为两个阶段分别建立动力学模型,前一阶段为D1模型,后一阶段为F1模型,最终求得较为合理的反应活化能及指前因子.实验结果得出,纤维素含量越大,热解速...     

碱催化剂对催化合成聚甘油的影响

考察碱催化剂NaOH、KOH、Na2CO3、K2CO3对甘油聚合反应的催化效果,同时采用浸渍法将NaOH制备成NaOH/γ-Al2O3固体碱,并考察不同负载量对聚甘油聚合度的影响,用Hammett指示剂法、CO2-TPD对催化剂进行表征。结果发现：NaOH作为催化剂优于其他液体碱,在焙烧温度600℃、40%负载量条件下固体碱催化剂效果最佳,得到的聚甘油聚合度为6.50,固体碱可以代替液体碱合成聚甘油。     

不同碳源碳基固体酸的制备及其结构性能

分别以葡萄糖、蔗糖、淀粉、纤维素为碳源,采用水热合成法制备了碳基固体磺酸催化剂.分析了反应温度、反应时间等因素对合成固体酸表面酸量的影响;利用扫描电镜、傅里叶变换红外光谱仪和热重分析仪等对催化剂进行了表征,评价了催化剂在纤维素水解反应中的催化活性.结果表明:4种碳源制备的碳基固体酸均呈现为无定形结构,颗粒大小在5~30μm之间,表面均接枝有—SO3H、—COOH和酚羟基基团;催化活性大小为葡萄糖蔗糖淀粉纤维素.     

葡萄糖碳基固体酸催化剂的制备及其催化水解纤维素

以葡萄糖为原料制备了碳基固体酸催化剂,采用红外光谱(FT-IR)、X线衍射(XRD)、热重(TG)分析等手段对催化剂进行表征,并以纤维素水解为探针反应,考察了制备条件对催化剂总酸量和催化剂活性的影响.结果表明:该催化剂适宜的制备条件为碳化温度180℃,碳化时间7 h,三氯化铁用量0.4 g,磺化温度110℃,磺化时间11 h,催化剂的总酸量为2.78 mmol·g-1,将催化剂用于纤维素水解反应,水解率达到45.31%.所制备的碳基固体酸催化剂具有—COOH,—OH,—SO3H的芳香碳薄层组成的无定形碳结构,并且在170℃以下时具有良好的热稳定性.     

碱胶凝材料复合固体激发剂潮解的试验研究

目的研究NaOH做碱胶凝材料激发剂时,在空气中潮解的规律.从而采用与其他化工原料复合的方法,解决潮解的问题.方法采用无机有机化学物质为原料与NaOH复合,用电光分析天平测量其在不同时间段内质量变化情况,记录有效数据,并对试验数据进行对比分析.结果复合后的碱样品在空气中经过一段时间的质量变化后,最终达到稳定,保持干燥状态,不再潮解.结论用在空气中易潮解的NaOH做碱胶凝材料的激发剂,经过无机或有机化合物复合后的碱样品,其潮解呈现特定的规律,在经过从潮解到稳定变化的过程后,复合碱样品的质量不再发生变化,性质也稳定下来,可见将NaOH与胶凝材料混合应用时,由于NaOH的潮解引起的局部碱溶液-矿渣的水化反应,造成碱胶凝材料失效的问题是可以解决的,并且XRD分析复合碱样品的主要成分为NaOH,Na(OH),Na2O2.H2O,Na2CO3H2O,Na2CO3(H2O2)1.5.     

典型生物质热解过程中碱（土）金属转化特性

通过进行鄱阳湖典型水生植物管式炉热解试验,联用便携红外分析仪、煤气分析仪和电感耦合等离子体发射光谱仪,分析了恒温热解焦中碱（土）金属的含量及其在热解过程中转化规律.结果表明：凤眼莲对生活污水中的碱（土）金属有一定的吸附作用;水生植物的恒温热解过程主要为一次反应,CO、CO2和CH4的体积分数达到最大的时间在60s左右,而H2在100 s左右.水生植物热解过程中,Na的析出率最高,其次是K,然后是Ca和Mg;凤眼莲中K主要以无机盐形式存在,在热解反应后期以无机盐分解挥发析出,析出率最高达75％左右.     

褐煤固体热载体热解-气化耦合工艺流程模拟

为实现褐煤的清洁高效利用,对褐煤固体热载体热解-气化耦合工艺进行了评价.利用流程模拟软件ASPENPLUS建立了该工艺的模拟流程,分析了处理规模为42t/h时褐煤干燥阶段和热解阶段的能耗、固体热载体与煤混合、分离、运输过程的机械能耗及燃烧半焦的比例.结果表明,该工艺可利用褐煤所含外在水分作为气化剂,节约了气化所需水耗,在水煤比为0.7的情况下,可节约水资源12.5t/h,褐煤热解可获得焦油产品2.6t/h,半焦24.3t/h,其中45%的半焦用于燃烧供热,55%用于气化;褐煤热解单元能耗占总能耗70%以上,是直接导致固体热载体用量大、燃烧半焦比例大以及系统辅助能耗大的主要原因.     

多层碳纤维/环氧树脂复合材料热解动力学

为了探究不同形态T800级多层碳纤维/环氧树脂复合材料的热解特性及热稳定性,利用热重-差热同步分析仪在氮气气氛下分别对块状及粉末状样品进行不同升温速率的程序控温处理,得到了升温速率对两种形态样品质量损失的影响规律,并进行热解动力学分析。结果表明:块状和粉末状样品的热解均只有一个阶段,即环氧树脂在无氧条件下的热解。两种形态样品的初始分解温度、终止分解温度、最大失重速率温度均随着升温速率的提高而升高,热解温度范围变宽,失重速率峰值变大。利用Kissinger分析法和Flynn-wall-Qzawa分析法进行动力学计算,结果基本相同。两种形态样品的表观活化能均随着反应的进行而逐渐增大,反应难度增加;块状样品相比于粉末状样品在热解初期略为稳定,但整体过程两者稳定性基本一致。     

木素/聚氧化乙烯碳纤维前驱体的热解动力学

以N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为溶剂,将木素与聚氧化乙烯(PEO)以质量比1∶0、3∶1、1∶1、1∶3配制纺丝液,通过静电纺丝法制备碳纤维前驱体,并通过扫描电子显微镜对4种碳纤维前驱体进行表征。木素与PEO质量比为3∶1时纤维表面光滑,纤维形态最好,质量比为1∶1时不能成纤维。通过热重分析仪,将木素与PEO质量比为3∶1和1∶1的前驱体在10、20和40℃/min升温速率下进行热解,利用Kissinger-Akahira-Sunose(KAS)和Flynn-Wall-Ozawa(FWO)模型分析转化率随温度的变化情况,并计算碳纤维前驱体热解的活化能。结果显示,木素与PEO质量比为3∶1的前驱体热解速率大于质量比为1∶1的前驱体,热解过程更符合FWO模型,且随着木素含量的增加,热解活化能降低。     

超细与常规煤粉的热解特性及其热解机理的研究

结合积分法和微分法,由热解曲线和动力学方程出发,得到了适合不同粒度的大同烟煤和元宝山褐煤的热解机理,上述煤种热解反应都遵循Zhuralev,Lesok in和TemPelm an三维扩散方程;同时对大同烟煤和元宝山褐煤不同粒度的煤样的热解特性进行研究,由实验数据得到了热解反应动力学参数,为进一步研究超细和常规煤粉的着火、燃烧提供了理论基础.