两种催化油浆的热重反应动力学研究

采用SDT 2960Simultaneous DSC-TGA差热-热重分析仪,考察了辽河石化炼油厂两种油浆在N2保护下的热重反应性能,在Coats-Redfern积分法的基础上,对油浆的热重反应数据进行了线性拟合,取得了令人满意的结果。两种油浆在低温区均表现为一级动力学行为,表观活化能分别为29.685kJ/mol和32.35kJ/mol;在高温区间均表现为二级动力学行为,表观活化能分别为71.84kJ/mol和32.095kJ/mol。低温区间以裂化反应为主,高温区间以缩合反应为主。     

氢氧化铝脱水过程的动力学研究

根据变温DSC-TGA曲线,运用Coats-Redfern方程,对某拜耳法氧化铝厂工业种分氢氧化铝的脱水过程进行动力学研究。结果表明,在温度段268.08℃~308.21℃和473.14℃~548.51℃,氢氧化铝的脱水动力学反应机理分别为三维扩散和化学反应,其表观反应速率常数分别为0.0353 s-1和0.0913 s-1,反应活化能分别为817.13kJ/mol和501.47kJ/mol。     

5种乔木可燃物不同升温速率下的热重研究

摘 要：为探究不同升温速率下5种典型乔木可燃物的热解特性,加快和完善内蒙古大兴安岭地区森林燃烧性研究,以白桦、黑桦、兴安落叶松、蒙古栎、山杨的小枝为主要研究对象,基于OFW热重分析法,在空气气氛中,以氧气为载气,加热区间为30～600 ℃,首先升温至100 ℃并保持5 min,气体流量为20 mL/min,然后分别以40,60,80 ℃/min升温速度率升温。通过TG-DTG曲线分析试样的热解过程,利用OFW法对试样的快速热解阶段进行动力学分析并绘制参数趋势图。结果表明,升温速率对热解过程的影响主要集中在失重阶段,随着升温速率的增加,热解特征温度增加,试样失重率增大。在此阶段,升温速率为60 ℃/min时,5种典型乔木可燃物热解程度排序为：兴安落叶松＞蒙古栎＞山杨＞白桦＞黑桦;OFW法分析下的5种典型乔木可燃物活化能随转化率变化,活化能计算结果可靠,模型较优。山杨活化能区间为659.788～712.664 kJ/mol,调整后的R2为0.962 6～0.999 7,活化能随转化率的增加呈现先减少后增加的趋势,反应进程中后段依然保持良好的放热反应。     

常用实木家具木质类生物质的热重分析

采用热重分析法对35种常用实木家具木质类生物质的热解过程进行研究,确定其失重规律、着火温度和燃烧动力学方程,并对比分析针叶树类和阔叶树类生物质的失重规律。DTA曲线显示大多数试样着火温度比分解温度高20~30℃。结果表明:常用实木家具木质类生物质的失重分为脱水、稳定、快速失重和慢速失重4个阶段;其热解机理满足一阶反应动力学方程,在高温区域,活化能和频率因子拟合方程相关系数接近1;活化能约为65~85kJ/(mol·K),而频率因子变化范围较大。为室内火灾特性的研究提供基础数据。     

帽儿山地区4种灌木热解特性研究

森林火灾对森林资源的破坏性极大,通过热解技术研究森林资源自身性质,有利于对不同树种采取不同防火优先级。以黑龙江省帽儿山地区的紫丁香、长白忍冬、榆叶梅、红瑞木4种灌木为实验材料,采用热重分析法研究其热解特性和动力学特性。选取粒径为40目的实验材料,环境的升温速率为20℃/min,在氧体积分数21%的空气氛围下进行实验,采用微分法和积分法相结合进行动力学研究,根据动力学方程求算活化能和指前因子。通过模糊聚类分析对主要失重阶段的最高失重速率点的温度、主要失重阶段的活化能和热解剩余质量3个因素综合分析得到4种灌木的易燃性排序。研究结果表明：4种灌木材料的热解过程分为失水阶段,半纤维素、纤维素和部分木质素热解阶段,部分木质素及热解产物热解阶段,灰分阶段4个阶段;4种灌木主要失重阶段是半纤维素、纤维素和部分木质素热解阶段,次要失重阶段是部分木质素及热解产物热解阶段;4种灌木主要失重阶段的活化能范围为260.435 1～326.171 3 kJ/mol,次要失重阶段活化能范围为315.836 7～425.920 1 kJ/mol。4种灌木最先发生化学反应的是主要失重阶段,根据模糊聚类分析对4种灌木的...     

东北地区五种阔叶木树叶热解实验研究

以东北地区常见的白桦、水曲柳、蒙古栎、银中杨、旱柳5种阔叶木的树叶为实验材料,采用热重分析法研究5种阔叶木树叶的热解特性及动力学特性。选取升温速率为10、15、20℃/min,粒径为40、60、80目,分析在氮气气氛下试样的热解特性,采用Gorbatchev积分法进行动力学研究。结果表明：试样的热解过程分为失水、轻微失重、主要失重和炭化4个阶段,其中主要失重阶段的失重量最多;5种试样的燃烧性排序为：银中杨＞蒙古栎＞旱柳＞水曲柳＞白桦,活化能排序为：白桦＞水曲柳＞旱柳＞蒙古栎＞银中杨;燃烧性越强的活化能越小;升温速率越高,热解反应的起始温度和终止温度越高,失重速率越快,热解反应越充分。     

红松热解特性及动力学实验研究

采用热重分析法对红松的树皮、树干、松针和松果在空气气氛下进行热解实验,升温速率20℃/min,从20℃加热至800℃,并对热解过程进行动力学分析。结果表明:试样的热解过程分为失水、微失重、主要失重和炭化4个阶段,热稳定性大小排序为:松果树皮树干松针。升温速率越高,失重速率越快,但升温速率过快使试样内部受热不均,产生热滞后现象。升温速率为10℃/min时热解失重率最高,热解反应最充分。CoatsRedfern法和Broido法较适用于红松热解动力学计算。试样活化能大小排序为:松果树皮树干松针。     

兴安落叶松热解特性及动力学分析

以兴安落叶松的树皮、树干和树叶为研究对象进行热解实验,采用热重分析法对兴安落叶松在氮气气氛下的热解过程进行分析,采用Gorbatchev积分法进行动力学研究。实验结果表明:兴安落叶松的热解过程包括失水、微失重、主要失重和炭化4个阶段,3种试样失重率大小排序为:树干树皮树叶,燃烧性排序为:树叶树皮树干;升温速率越大,试样失重率越大,失重速率越快,热解越充分;粒径为250～420μm时,试样的热解失重率最高,失重速率最快,热解反应最充分;三种试样活化能大小排序为:树干树皮树叶。     

高强玻璃纤维复合材料热解动力学研究

利用热重—差热同步分析仪研究典型高强玻璃纤维/环氧树脂复合材料在不同升温速率、不同载气气氛影响下的热解特性规律。升温速率取5、10、20、30、40℃/min;气氛取空气及氮气气氛(50 mL/min);实验温度范围为25~800℃。研究表明,随着升温速率的增大,热解反应各阶段起始温度、终止温度、最大失重速率温度均向高温方向移动。空气气氛下,玻纤复合材料热解分为两个阶段,分别是环氧树脂基材热解的两个阶段,玻璃纤维自身不分解;氮气气氛下,玻纤复合材料热解反应一步完成。相同升温速率下,玻纤复合材料与环氧树脂基材的热解初始分解温度、热解温度范围基本一致,玻纤复合材料的热解终止温度及热解各阶段失重速率明显小于环氧树脂基材。运用Kissinger法和Flynn-Wall-Ozawa法进行热解动力学分析,得到玻纤复合材料热解各阶段的表观活化能,两种计算方法所得结果基本一致。热解第二阶段表观活化能明显高于第一阶段,其热稳定性在热解过程中逐渐增强。     

Al_2O_3添加剂对粘土莫来石化反应的影响

粘土莫来石化反应取决于所研讨的Al_2O_3的添加量、反应时间与反应温度.使用的粘土为含有一定量石英的高岭土.粘土莫来石化的动态分析证明,核晶模型成功地描述了1200℃～1300℃温度区间内的反应过程.试验测得这种反应的活化能在105～173kJ/mol范围内.添加5%Al_2O_3的粘土测得的活化能最低.添加浓度较高时粘土莫来石化过程的活化能试验值比不含添加剂时高.结果表明,采用Al_2O_3作为添加剂不仅能改善机械性能,而且对粘土莫来石化进程也起到影响.     

碳纤维/环氧复合材料的热解特性及动力学研究

利用热重—差热同步分析仪研究随机、单向、织布 3种铺层结构碳纤维/环氧复合材料在不同升温速率下的热解特性。氮气气氛(50 mL/min),升温速率取 5、10、20、30、40 ℃/min,实验温度范围为 25～800 ℃。研究表明：3 种铺层结构碳纤维/环氧复合材料均只有 1 个热解阶段,热解温度范围及到达失重速率峰值温度几乎相同,但铺层结构对热失重速率峰值及质量剩余率有较大影响。随着升温速率的增加,热解反应各阶段终止温度、最大失重速率温度均向高温方向移动。采用 Kissnger 法对不同铺层结构碳纤维/环氧复合材料的热解动力学进行计算,得到其表观活化能。     

硫铝酸盐水泥水化反应的表观活化能计算

基于Arrhenius公式,通过测定不同养护温度(20,30,40,50℃)下硫铝酸盐水泥浆体的水化热,利用指数法和线性双曲法分别计算其水化反应的表观活化能,同时研究了硅灰和高钙粉煤灰对硫铝酸盐水泥水化反应表观活化能的影响.结果表明:采用指数法和线性双曲法计算得出的硫铝酸盐水泥水化反应的表观活化能分别为45.54,55.44kJ·mol-1;在所测试的所有试样中,采用指数法计算所得的表观活化能均低于采用线性双曲法计算所得之值;采用2.5%,5.0%硅灰或40.0%高钙粉煤灰等质量替代水泥后,硫铝酸盐水泥复合体系的表观活化能增大,但以20.0%高钙粉煤灰等质量替代水泥后,该体系的表观活化能降低.     

水曲柳林下凋落物热解特性及动力学分析

利用热重分析法对水曲柳林下凋落物的热解行为进行研究,分析不同的试验气氛、升温速率及粒径对热解过程的影响,采用Coast-Redfern 法进行动力学分析。结果表明：林下凋落物热解分为失水、轻微失重、主要失重和炭化4 个阶段,试样的稳定性大小依次为：水曲柳树枝>水曲柳树皮>水曲柳树叶>福王草;试样在氮气气氛下有1 个失重峰,在空气气氛下有2 个失重峰,在空气气氛下失重率较大,热解更充分;随着升温速率增加,热失重曲线向高温侧移动,失重速率增加,且存在滞后效应;粒径大小对试验影响较小,60 目粒径试样失重率最大;4 种试样活化能由大到小分别为水曲柳树枝、水曲柳树皮、水曲柳树叶和福王草。     

微胶囊化APP阻燃环氧树脂的动力学研究

通过原位聚合法利用三聚氰胺-甲醛树脂对聚磷酸铵进行了微胶囊包覆,并将其用于环氧树脂(EP)的阻燃,采用FTIR和SEM对包覆前后的聚磷酸铵样品进行表征,并用热重分析仪对阻燃环氧树脂的热失重特性进行了测试。结果表明,成功实现了对聚磷酸铵的微胶囊包覆,并且由微胶囊化聚磷酸铵组成的膨胀型阻燃剂能有效地促进环氧树脂的分解成炭。通过Kissinger法和Ozawa法研究了阻燃剂对环氧树脂热分解动力学的影响。两种方法求出的热分解表观活化能相近,EP和阻燃EP的热分解表观活化能平均值为227.808、152.309kJ/mol。     

典型室内装修壁纸的热解特性和动力学研究

对3种典型室内装修用壁纸在不同升温速率下的热解特性进行实验研究。结果认为,其热解过程均包括3个阶段;随升温速率的升高,壁纸的初始热解温度、终止温度、最大失重速率及达到最大失重速率温度升高,反应温度区间变宽;通过对3种壁纸在同一升温速率下的热特性的对比分析,得到PVC壁纸的初始热解温度最低,易热分解;无纺壁纸的主要反应温度区间最窄,热解速率最快。采用Starink法和Flynn-Wall-Ozawa法对3种壁纸进行了热解动力学分析,得到了不同升温速率下的表观活化能。     

氧化钙膨胀熟料的水化动力学

通过对氧化钙膨胀熟料的水化动力学研究,探讨了水化程度与水化时间、水化反应温度的关系;利用Avrami结晶反应动力学模型对试验结果进行拟合,得出了不同水化反应温度下的水化反应速率常数和反应活化能等动力学参数.结果表明：氧化钙膨胀熟料具有较快的水化反应速率,其早期水化程度随水化反应温度的增加而增长明显,水化时间不断减少;此后的水化反应程度逐渐趋缓.通过计算可得到氧化钙膨胀熟料的水化反应表观活化能Ea为24.14kJ/mol.     

环氧树脂复合材料的热解特性及动力学研究

利用差热—热重同步分析仪研究CYCOM 970环氧树脂复合材料的热稳定性,在升温速率为10、20、30、40℃/min条件下对块状、粉状碳纤维环氧复合材料的失重温度和失重规律进行研究。研究结论表明,随着升温速率的增加,粉状和块状实验样品在每个阶段的初始分解温度、反应最终温度及最大失重速率温度均向高温方向移动,热解温度范围逐渐扩大,质量损失明显增加。运用微分法和积分法进行热解动力学相关参数计算,结果表明:粉状实验样品活化能值变化不大,说明其热解均匀,热解反应比较稳定;而块状实验样品因结构稳定、不易分解,初始阶段活化能值较高,后期逐渐稳定。相同升温速率下,块状实验样品的热稳定性均高于粉状实验样品。     

沥青在贫氧气氛下的热解动力学实验研究

隧道内沥青热解燃烧通常在贫氧环境下进行。为研究沥青在真实火灾情况下，环境氧体积分数对其热解过程和动力学的影响，利用热重分析仪，对10#铺地基质沥青，在氧体积分数分别为0、7%、15%和21%的氧氮混合气氛下进行热解实验，研究沥青的热解过程，并进行动力学分析。结果表明：沥青在氧体积分数为0(纯N2)的气氛下热解过程只有一个主失重阶段，最终剩余量高；在有氧气氛下热解过程均呈现出3 个失重阶段，最终剩余量低于10%；随着氧体积分数的增加，沥青的起始分解温度升高、热解速度增加、高温段失重加剧，低温段活化能小幅降低，反应过程均属于扩散模型；高温段活化能在氧体积分数为21%时最高，反应模型由贫氧时的扩散模型转变为三级简单模型。     

用旋转桨粘度计测试乳化沥青的流变性

为了研究乳化沥青的流变性,采用旋转桨粘度计测试了20~50℃和45~100 r/min下乳化沥青试样的表观粘度,分别拟合了试样的表观粘度与温度、表观粘度与剪切速率的关系,根据Andrade公式计算了试样的表观流动活化能。结果表明,在试验条件下,浓度为60.75%的乳化沥青为假塑性流体,浓度为54.33%的乳化沥青为牛顿型流体;表观粘度随温度的升高呈指数规律下降;表观流动活化能分别为9.15 k J/mol和8.30 k J/mol。     

污泥陶粒坯料热动力学特性

采用TG-DSC联合热分析方法开展污泥陶粒坯料的热反应特性研究,深入了解反应机理。根据试验所得TG曲线,分析其失重率,结合相应的温度段,判断陶粒在加热过程中发生的反应。采用多重扫描速率的不定温法,进行多条TG曲线的动力学分析,求取陶粒坯料的活化能,对三个扫描速率的热分解曲线进行多元非线性拟合,推断出最概然反应机理函数。分析结果表明:试样总的热失重率随升温速率的增加而单调增加;陶粒烧制过程升温速率不宜过快;预热温度为320~350℃;陶粒的烧成过程主要有四个阶段;陶粒坯料的热分解反应最概然机理是三步反应(t;i;i);超轻陶粒的烧结温度控制在1 150~1 200℃之间,高强陶粒的烧结温度控制在1 150℃左右。