利用热重-红外联用对生物质热解特性研究

采用热重-红外(TG-FTIR)联用技术研究不同升温速率对生物质热解特性影响。以氮气为载气,在室温和600℃区间,以3种升温速率(10,30,50℃/min)对生物质试样(麦秆)进行热解实验,确定了生物质起始分解温度,热解失重主要发生在快速热解阶段,升温速率越高,热解起始温度和失重速率越大;热解气体通过FTIR分析结果表明,热解初始阶段的气态产物主要是水蒸气和少量的CO及CO2,随着温度的升高,热解的主要气态产物变为CO、CO2、CH4以及小分子烃类。     

利用热重-红外联用对生物质热解特性研究

采用热重-红外(TG-FTIR)联用技术研究不同升温速率对生物质热解特性影响。以氮气为载气,在室温和600℃区间,以3种升温速率(10,30,50℃/min)对生物质试样(麦秆)进行热解实验,确定了生物质起始分解温度,热解失重主要发生在快速热解阶段,升温速率越高,热解起始温度和失重速率越大;热解气体通过FTIR分析结果表明,热解初始阶段的气态产物主要是水蒸气和少量的CO及CO2,随着温度的升高,热解的主要气态产物变为CO、CO2、CH4以及小分子烃类。     

基于TG-FT-IR的关中麦秆热解特性及动力学研究

利用TG-FT-IR技术分别以5、10、20℃/min 3种不同的升温速率,在室温至1000℃下对陕西关中地区麦秸秆(麦秆)的热解行为、特性及动力学进行了研究。研究结果表明,关中麦秆的热解过程可分为4个阶段:失水(室温到150℃)、半纤维素热解(150~300℃)、纤维素热解(300~380℃)及木质素热解(380~1000℃);升温速率的升高使关中麦秆的起始热解温度提高,较低的升温速率可克服热解过程中的传热滞后现象,更有利于关中麦秆的热解。关中麦秆升温速率20℃/min下最大失重速率处的的热解产物主要为H₂O、CH₄、CO₂、CO及一些芳香族、酸类、酮类、醛类、醇类、烷烃、酚类和醚类等有机物。通过无模式函数法中的FWO和KAS法对关中麦秆的热解表观活化能在转化率(α)0.1~0.8内进行了计算,所得活化能均约为202 kJ/mol。此外,Kissinger法估算所得表观活化能约为171.12 kJ/mol,略低于FWO法和KAS法热解表观活化能。     

废塑料热解特性研究

采用热重分析法及差示扫描量热法,在氮气气氛下分别以5,10,15,20℃/min的升温速率对四种废弃塑料(PP、PS、PE、PET)热解过程及其动力学进行了研究。实验结果表明:四种塑料聚合物的非等温热解只有1个剧烈失重阶段,热稳定性的排序为:PSPETPPPE。随升温速率的提高,塑料的最大热解速度线性减小,对应的峰值温度线性升高,失重率基本不变。聚合物的热解机理满足一级反应动力学方程,且随着升温速率的提高,其活化能(E)和指前因子(A)线性增大,ln A与E之间存在近似的线性关系。     

溶剂型聚氨酯涂料废物的热解及产物分析

为了探究溶剂型聚氨酯涂料废物资源化利用的可行性,利用热重分析仪和管式炉对溶剂型聚氨酯涂料废物进行热解实验,研究了涂料废物的热解特性及热解产物。结果表明,涂料废物热解有3个失重阶段;升温速率提高,失重速率越大,涂料废物热解阶段起始和终止温度、最大失重速率温度均向高温区偏移。随着热解温度升高,固体产物质量分数由68.55%减至55.25%。400℃时液体产物最大(30.89%),800℃时气体产物质量分数最大(30.58%)。固体产物中碳(C)元素含量增加,氢(H)和氧(O)元素含量下降,H/C和O/C物质的量比逐渐下降;挥发分含量降低,固定碳含量增加。热解液体产物组分较为复杂,含油多种芳香族化合物和酯类化合物等。     

酸性糠醛残渣热解实验及热解炭性能研究

为解决糠醛渣的堆放及资源的合理利用,以糠醛渣为研究对象,分别在同步热分析仪及管式炉上进行热解实验研究,主要考察热解终温、升温速率、碳酸钠含量对糠醛渣热解产物分布及热解炭性能的影响。同步热分析仪分别以10—40℃/min的升温速率升高到850℃(10℃/min添加碳酸钠);管式炉上以10℃/min的升温速率到达热解终温300—600℃。结果表明:热重分析确定热解失重过程为干燥段、挥发分逸出段、热解炭化段3个阶段,确定主要热解温度区间为300—600℃。添加碳酸钠后抑制水分的析出,失重变化率峰值变大,表明碱金属钠盐促进纤维素的分解。随着热解温度的升高热解碳的p H值逐渐增大,热解温度为400℃时达到最高的亚甲基蓝脱色率44.4%。热解炭可进一步用于活性炭染料吸附。     

煤化程度和升温速率对热分解影响的研究

采用非等温热重法考察了我国八种煤的热解过程。研究表明,煤热解过程分为三个阶段,其中第二阶段为热解的主要区间,温度范围为２５０℃￣３２０℃,占总失重的７０％￣８０％,随煤化程度的提高,初始热解温度从３００℃增加到４６０℃,随升温速率的提高,热重积分曲线向高温区偏移,煤样热解的最大失重速率温度随之提高,最终失重是由煤化程度和热解的终温决定,升温速率对其没有影响。     

核桃壳催化热解特性及动力学实验研究

利用TG-FTIR联用技术研究了升温速率和催化剂(γ-Al2O3,KCl和USY)对核桃壳热解失重特性和产物生成的影响,并对热解过程进行了动力学分析。结果表明,核桃壳热解主要失重发生在200~450℃,失重78%~82%;升温速率对热解特性的影响较大,随升温速率的增大,核桃壳热解转化率有所降低,热解起始温度及最大失重峰对应的温度向高温侧移动;核桃壳热解符合一级动力学模型,活化能为58~62 k J/mol。热解的气态产物主要有CO2、H2O、CO、CH4及酸、醛、酮等羰基化合物,催化剂不仅提高了核桃壳热解的转化率,而且改善热解产物的组成与分布。     

废弃离子树脂热解实验研究

以废弃离子树脂为研究对象,进行了热解实验研究,考察了热解温度(350℃、360℃、380℃、400℃、450℃)及升温速率(1℃/min和3℃/min)对离子树脂热解过程和产物的影响,并对热解产物进行了分析。实验表明,从380℃到400℃,废弃离子树脂的热解有明显变化,颜色从亮黑色变为黑灰色,收率从89.3%降至80.6%,粒径从586μm降至564μm;热解温度越高,升温速率对热解产物的粒径影响越大。     

印尼褐煤的热分解特性研究

采用热重分析和热解实验对印尼褐煤的热分解特性进行研究,探讨了印尼褐煤的热解机理、升温速率和热解终止温度对热解过程的影响.结果表明,印尼褐煤的热失重过程包括水分蒸发、挥发分析出和焦炭形成三个阶段;在温度低于300℃时,印尼褐煤以水分蒸发和脱除吸附小分子气体为主,300℃时开始微热解反应,400℃时热分解反应剧烈.在同一热解温度条件下,升温速率为10K/min～20K/min的慢速升温热解过程中,焦油产率维持在8.5%(质量分数)附近,升温速率对热解产物产率的影响较小;在400℃～600℃的低温热解范围内,热解终止温度对焦油产率影响较小,但热解气体产率随热解终止温度的增大而增大,而半焦产率却随之降低.     

油茶果蒲与聚丙烯共热解特性及动力学分析

为了研究油茶果蒲(CS)与聚丙烯(PP)混合比例(质量比)对两者共热解特性及动力学参数的影响, 将CS与PP按不同比例(3∶7、5∶5和7∶3)混合, 分别在5、10、15和20 ℃/min的升温速率下, 由50 ℃升温至800 ℃进行热重实验及动力学分析。热重实验结果表明: 混合样品的共热解可以分为两个阶段, 当温度低于352 ℃时, 在混合样品热解中CS热解占主导作用, 混合样品中的PP促进了CS的热解; 温度高于352 ℃时, PP的热解占主导作用, CS对PP热解起抑制作用。动力学分析结果表明: FWO法适合CS与PP单独热解及共热解动力学分析, m(CS)∶m(PP)为3∶7的混合样品平均表观活化能(217.04 kJ/mol)最低, 相比于CS单独热解的平均表观活化能(474.94 kJ/mol)降低了54.3%。     

三种常见生物质热解动力学特性的研究

采用热重法对三种常见生物质热解特性及反应动力学进行研究。考察了粒径和升温速率对生物质热解特性的影响。粒径减小时,稻草开始热解的温度和热解结束的温度都降低,最大失重变化率对应的温度也降低;升温速率增加时,热解挥发分起始析出温度和DTG曲线峰值温度均相应增加。采用Coats-Redfern法对生物质热解过程进行处理,并求出了生物质热解的动力学参数,求出的表观活化能变化范围在30～70kJ/mol。     

聚苯乙烯热分解反应动力学研究

采用热重法对聚苯乙烯(PS进)行了热分解动力学研究。结果表明:PS呈两段热解,主要发生在340~520℃区间,在该范围内,PS在400~444℃达到最大热解速率;随着升温速率的增加,其最大热解速率对应的峰温有所升高,热解起始、终止温度也相应提高,但最终质量分数基本一致,为4.4%~4.8%。采用等转化率法和比较法求解得到PS热解过程的动力学三因子,其活化能为136.76kJ/mol,指前因子lnA为26~28,动力学机理函数的积分形式为。用反应模型对实验数据进行了模拟,模拟准确度很高,标准偏差为0.048。     

水稻秸秆与煤粉混合燃烧特性及动力学

采用热重分析法研究了水稻秸秆(RS)、煤粉(PC)及两者不同掺混比的混合物在不同升温速率下(10, 20, 40℃/min)从室温升至1000℃的燃烧特性，用Kissinger?Akahira?Sunose (KAS)法和Flynn?Wall?Ozawa (FWO)法计算了燃烧过程中的活化能。结果表明，失重速率(DTG)曲线中RS比PC多一个失重峰，且残余质量低。随升温速率增加，所有样品DTG曲线均向高温偏移，产生热滞后现象。RS和PC在混合燃烧过程中存在协同效应，且高温区域内更显著。PC掺混比例为50wt%时，混合物平均活化能的计算值较低，仅为76.0 kJ/mol (KAS)和83.2 kJ/mol (FWO)。     

Thermogravimetric characteristics and kinetic study of biomass co-pyrolysis with plastics

The pyrolysis of pure biomass, high density polyethylene (HDPE), polypropylene (PP) and polyethylene terephthalate (PET), plastic mixtures [HDPE+PP+PET (1: 1: 1)], and biomass/plastic mixture (9: 1, 3: 1, 1: 1, 1: 3 and 1: 9) were investigated by using a thermogravimetric analyzer under a heating rate at 10 °C/min from room temperature to 800 °C. Paper was selected as the biomass sample. Results obtained from this comprehensive investigation indicated that biomass was decomposed mainly in the temperature range of 290–420 °C, whereas thermal degradation temperature of plastic mixture is 390–550 °C. The percentage weight loss difference (W) between experimental and theoretical ones was calculated, which reached a significantly high value of (−)15 to (−)50% at around 450 °C in various blend materials. These thermogravimetric results indicate the presence of significant interaction and synergistic effect between biomass and plastic mixtures during their co-pyrolysis at the high temperature region. With increase in the amount of plastic mixture in blend material, the char production has diminished at final pyrolysis temperature range. Additionally, a kinetic analysis was performed to fit with TGA data, the entire pyrolysis processes being considered as one or two consecutive first order reactions.     

纤维素与木质素共热解试验及动力学分析

采用热重分析仪（TGA）对木质素与纤维素单独热解和共热解基本特性及热解动力学进行了研究。热重分析曲线表明,木质素热解过程是由两个位于不同温度段的热解过程组成,纤维素则仅在300～380 ℃的温区内迅速热解,在纤维素含量较低（≤40%）共热解时,二者表现为相互抑制作用,但随着纤维素含量增大,二者关系转变为相互促进作用。热解动力学研究表明,纤维素与木质素单独热解和共热解过程都可用一级反应动力学模型来描述,且随着纤维素含量增加,反应活化能（E）也随之增加,但其值总小于活化能线性加和值（Ec）,据此可推测共热解过程存在着一定的协同作用。     

基于热重-红外联用技术分析油酸的热解特性及动力学分析

利用热重红外联动技术（TG-DTG-FTIR）研究了橡胶籽油中的单不饱和游离脂肪酸油酸组分在不同升温速率（5℃/min、10℃/min、20℃/min、30℃/min）下的热解特性。然后,用多元线性回归法对油酸非等温热解所得到的特性参数进行研究并计算,求得不同升温速率下对应的反应级数、活化能和指前因子,并对不同升温速率下油酸热解反应活化能和指数前因子作线性拟合。结果表明：油酸热解过程主要可分为0～268℃和268～300℃两个阶段,由红外谱图特征峰的分析可知,不同升温速率下,在油酸热解的阶段内均出现了水蒸气、CH₄、CO₂和CO这4种主要气体挥发分。随着升温速率的增大,油酸热解的最大失重速率随之增大,热解区间也向着高温段移动,同时计算在升温速率从5～30℃/min的过程中,反应级数n=1时,热解反应活化能由105.57kJ/mol降低至93.99kJ/mol,指数前因子由6.99×10⁶降低至6.7×10⁵;n≠1时,热解反应活化能由102.45kJ/mol降低至93.38kJ/mol,指数前因子由3.13×10⁶降低至2.97×10⁴,反应活化能和指数前因子随升温速率的增大出现明显减小。通过对不同升温速率下油酸热解反应的活化能和指数前因子进行线性拟合后发现,两者间具有较好的补偿效应。     

长白松热解特性及热解动力学研究

为获取长白松的热解特性,预防森林火灾发生,以长白松的树枝、球果、树皮和松针作为研究对象进行热解过程分析,并采用Coats-Redfern法进行热解动力学分析,以球果为研究对象探究各种因素对长白松热解的影响。实验结果表明：4种材料的热解过程均可分为4个阶段,其中主要失重阶段的质量损失率为60%左右。升温速率越大,热解越不充分,并且存在热滞后现象,25℃/min时质量损失率最小（80.34%）;粒径大小对TG、DTG曲线影响较小,粒径越小,内外部受热更均匀,因此0.20 mm粒径的材料质量损失率最大（91.18%）;氮气气氛下主要失重阶段有一个失重峰,而在高纯空气气氛下有两个失重峰,且长白松球果在高纯空气中热解时间更长,热解更充分,促进作用更强,质量损失率为98.14%。热解动力学分析结果显示：4种材料的最佳机理函数为"三维扩散",活化能最大的是树枝（157.04 kJ/mol）,最小的是松针（98.19 kJ/mol）,球果的活化能为148.08 kJ/mol,树皮的活化能为115.04 kJ/mol,因此,要格外注意对松针和树皮的防火工作。     

乌拉盖褐煤热解特性及反应动力学参数研究

为获得较好的褐煤半焦制备工艺参数,研究了不同制备条件(热解终温、升温速率、原煤粒径、热解气氛)下制得的乌拉盖褐煤半焦的燃烧性能和燃烧动力学参数。结果表明,热解终温对半焦品质的影响最大,热解升温速率、原煤粒径和热解气氛对半焦燃烧特性的影响不显著。热解终温由350℃升至600℃时,反应指数RI由235℃升至292℃,半焦着火性能变差;燃尽指数Cb由4.68升至6.15,半焦燃尽性能变差;爆炸指数Kd由2.54降至0.46,半焦爆炸倾向性变低;反应活化能由44.4 k J/mol升至63.4 k J/mol,半焦燃烧动力学特性变差。热解终温为520℃时制得的半焦反应指数、燃尽指数、爆炸指数和反应活化能分别为265℃,5.34、0.80和53.2 k J/mol,属于易着火、易燃尽、中等爆炸燃料,燃烧特性良好。