高温液态水预处理桉木水解动力学的研究

在间歇式反应釜中对高温液态水预处理桉木的反应情况进行研究.通过考察得到高温液态水预处理桉木的最佳工艺条件为反应温度180℃、反应时间20min,木糖得率为86.46％;分析了桉木水解的反应历程,建立了桉木在高温液态水中水解的动力学方程,通过计算值与实验值的对比,认为该动力学方程可较准确地描述桉木在高温液态水中的反应历程.     

旧瓦楞纸箱和桉木片稀硫酸水解糖化对比研究

利用稀H2SO4对旧瓦楞纸箱(OCC)和桉木片进行水解糖化对比研究,采用正交试验法对各影响因素进行了优化,得到OCC最佳水解工艺:硫酸质量分数为4%,水解温度为180℃,水解时间为40 min,液固比为12(mL/g),还原糖得率为36.70%;桉木片最佳水解工艺:硫酸质量分数为4%,水解温度为180℃,水解时间为60 min,液固比为12(mL/g),还原糖得率为33.81%。在同等条件下,水解OCC还原糖得率明显高于以桉木片为原料进行的水解。利用傅里叶变换红外光谱对水解前后的OCC和桉木片红外结晶指数以及基团结构变化进行了分析,发现水解前后OCC在3 400 cm-1吸收峰强度以及红外结晶指数(N.O’KI)都低于水解前后桉木片,说明再生植物纤维OCC比原生植物纤维更加有利于水解,这与试验结果相一致。     

响应面法优化桉木半纤维素自催化水解工艺

结合单因素试验分析,以液比、温度、保温时间为自变量,根据Box-Benhnken实验设计原理,用DesignExpert软件进行响应面分析(RSA),得出桉木半纤维素自催化水解工艺优化条件:液比13.81,最高温度184.62℃,保温时间103.01 min,在此条件下的最高响应值为0.1331 g/g。为验证响应面分析法(RSA)的可靠性,采用液比14,最高温度185℃,保温时间100 min,实测优化条件下每克绝干原料还原糖提取量的平均值为0.1311 g/g,半纤维素还原糖提取率高达61.24%,且在误差允许的范围内,与理论预测值基本相符。     

煤的超临界水热氧化反应动力学及系统热能的研究

在连续式反应器上研究了煤的超临界水氧化反应,考察了反应时间、压力、温度和过氧量对试验效果的影响,并应用热量平衡规律对反应过程产生的热能进行了分析.结果表明:反应温度、停留时间和过氧量是影响超临界水氧化反应的重要因素,氧化反应的程度随着温度的升高及时间和过氧量的增加而加剧;氧化反应对水煤浆浓度的反应级数为1.79,对氧的反应级数为0.28,反应活化能和频率因子分别为(112.3±5.6)×103kJ·mol-1和(4.12士0.35)×102,所建立的反应动力学模型与试验结果的偏差在±9%之内;在试验条件下,系统的热效率可达80%以上;在反应的初始阶段(30～75 s),不完全燃烧热损是系统的主要热损;在反应终了的阶段(75～120 s),"排烟"热损是系统的主要热损.     

木质纤维热解的热重和反应动力学研究

试验研究了木质纤维素的热解特性,并对其热解过程进行了分析.结果表明,纤维素在不同升温速率下的热解分为3个阶段:水分的析出、挥发分的析出以及固定炭的生成.纤维素热解是一级反应过程,根据积分法中的Coats和Redfern法对试验数据处理可得到反应的动力学参数(活化能E,频率因子A).     

小桐子油脂肪酸在超临界甲醇中酯化反应动力学的研究

以小桐子油完全水解制取的脂肪酸为原料,对亚临界-超临界两步法制备生物柴油的第二步脂肪酸在超临界甲醇中酯化反应的影响因素进行了研究。试验结果表明:在脂肪酸与甲醇体积比为1:2,反应温度290℃,反应时间20min时,小桐子油脂肪酸酯化反应较为合适,转化率为98.49%。由试验数据采用数学规划求解进行动力学分析,得到小桐子油脂肪酸在超临界甲醇中酯化反应的平均反应级数为1.4467,活化能为66.79kJ/mol,动力学模型为-(dc_A)/(dt))=5.65×10~5e~(-(66.79)/(RT))c_A~(1.4467)。     

水解木质素对桉木屑成型特性的影响

以桉木屑为原料,考察了添加水解木质素对其成型特性的影响。在电子压力机上进行了单颗粒压缩成型试验,分析了水解木质素添加量、水分含量、压力、粒径对成型颗粒比能耗、松弛密度、Meyer强度的影响。结果表明,水解木质素的添加能够改善桉木屑的成型效果,添加20% ~ 30%为宜,在水分含量12% ~ 14%、压力6 000 ~ 7 000 N、粒径2 ~ 3 mm条件下的成型颗粒具有较好的品质。SEM结果显示,当添加量为20% ~ 30%时,水解木质素能够均匀地覆盖在粒子表面,在一定范围内提高压力和减小粒径能够使粒子间结合更加紧密。本研究可为桉木屑成型颗粒品质的改善提供一定理论指导。     

废弃柞木段热解特性及其反应动力学研究

以废弃柞木段为研究对象,进行了不同升温速率(5,15,25℃/min)下的热解失重实验以及TG和DTG曲线分析,采用分布活化能模型(DAEM)和一级反应模型研究其反应动力学特性。结果表明,脱水干燥的废弃柞木段热解过程主要分为过渡、挥发分析出和碳化3个阶段,随着升温速率的提高,DTG曲线有向高温侧移动的趋势,不同升温速率下的最大热解速率所对应的温度在360~380℃;采用DAEM得到的主热解阶段活化能为210~260 k J/mol,一级反应模型得到的主热解阶段活化能约为62 k J/mol,两种模型都能够较好地描述废弃柞木段主热解阶段,而DAEM模型更为全面。     

绿色木霉对膨化玉米秸秆糖化效果的研究

以膨化玉米秸秆为原料,利用绿色木霉对膨化玉米秸秆进行糖化处理,研究吐温-80添加量、发酵温度、底物浓度、加酶量、MgSO4添加量对糖化过程的影响。运用二次回归正交组合试验设计,确定出最佳的糖化条件。结果表明,吐温-80添加量为1%(体积分数),温度为36℃,底物浓度为80 g/L,加酶量为每克底物40U,MgSO4添加量为0.4%时,膨化玉米秸秆的糖化效果最佳,糖化率为23.9%。     

稻壳两步水解工艺条件及动力学研究

用两步法水解糖化稻壳，研究了常压下的最佳工艺条件以及加压动力学行为，用ＨＣＬ２％和ＦｅＣｌ３ ３％的混合液作催化剂，当液固比为１：１５时，经２小时的常压反应，水解后的单糖产率最高可达３７．３％，加压水解动力学可以用一级不可逆连串反应方程式描述，计算值与实验数据拟合良好，从实验数据求出了稻壳水解及单粮分解的活化能。同时找茁了水解速率常数与催化剂浓度的关系。     

煤焦气化反应动力学研究

气流床气化技术是煤炭清洁、高效转化的重要途径和发展方向之一。利用热天平,采用等温热重法对抽样选出的煤种在800℃～1 400℃温度范围内进行了煤焦CO2气化反应动力学特性研究。研究结果表明:高温下煤焦的气化反应特性不同于低温时的反应特性,在900℃～1 000℃时气化反应逐步由化学反应控制过渡到过渡区控制,在1 100℃～1 300℃时气化从反应过渡区控制逐步到扩散区控制;不同粒径的煤粉气化反应,在相同的时间内,1 000℃时的碳转化率、气化反应速率比950℃时的碳转化率、气化反应速率高很多,950℃时的碳转化率、气化反应速率比900℃时的碳转化率、气化反应速率高。     

煤热解的反应动力学研究

本文采用热重法对煤热分解进行了大量实验研究,探讨了影响煤热解的因素。由热分析结果确定了煤粉分解反应动力学方程及其参数,并对热解炉的生产能力至关重要的热解反应速度进行了深入探讨。     

木质纤维素酶水解分形动力学的研究进展

酶水解作为发酵法生产燃料乙醇的关键步骤之一,其高效的转化过程对后续糖发酵至关重要,酶水解动力学研究可为高效转化机理的研究提供理论支持。但纤维素酶水解是一个复杂的多相异质反应过程,很难用简单的动力学模型进行表征。由于酶分子表面具有分形特性,其与分形动力学具有局部相似性,因此,分形理论可为木质纤维素酶水解的复杂动力学研究提供理论基础。从纤维乙醇生产工艺出发,在分析木质纤维素酶水解机理及影响酶解效率主要因素的基础上,总结了国内外分形动力学目前用于木质纤维素类生物质酶水解过程的主要动力学模型研究进展,并对其发展趋势和应用前景进行了展望。     

废纸亚临界水解制备还原糖的动力学研究

还原糖是生物质资源制备乙醇的中间体。为了证实亚临界水解废纸制备还原糖工艺的可行性,研究了在280～320℃,0.25～10 min内废纸亚临界水解为还原糖的水解动力学,构建了一级反应动力学模型,对废纸水解为还原糖的数据进行了动力学拟合。研究结果表明,废纸水解为还原糖的活化能为90.45 kJ/mol,而还原糖水解为其他物质的活化能为106.53 kJ/mol,前者的活化能低于后者,且前者的水解速率常数高于后者,有利于还原糖的积累,故此工艺可行;在310℃,2 min时,废纸水解为还原糖的得率高达46.32%。     

玉米秸秆热解反应动力学的研究

利用热重分析法(TG)对粒径为0.28~0.60mm的玉米秸秆在5、10、20、30℃/min 4种不同升温速率下的热解反应动力学进行了研究。结果表明,秸秆的热解过程分为4个阶段,主要反应阶段在287~400℃之间,随着升温速率的增加,主要反应区间略有增加。Ozawa法计算出的玉米秸秆活化能(E)值在153~160 kJ/mol范围内,KAS法得出的玉米秸秆活化能集中在147~157 kJ/mol之间。用微分法Achar方程、积分法Coats-Redfern方程,将41种常用的固体反应动力学机理函数一一代入,再根据热分析动力学三因子求算的比较法得出玉米秸秆热解过程符合Mampel Power法则,并给出机理函数的微分形式和积分形式,反应级数为2,本研究为生物质热解装置的设计及参数优化提供了科学依据。     

氧化钙脱硫过程反应动力学研究

利用7种不同粒径大小的CaO颗粒以热重分析方式进行脱硫反应实验,反应温度分别为680,750,890℃,得到了各种脱硫剂的实时转化率曲线,并针对热重分析实验的特点对变晶粒模型进行改进得到了脱硫反应动力学方程式,通过与热重分析实验相比较的方式获得SO2气体在产物层中的扩散系数和化学反应速度常数值,结合SEM分析了温度对脱硫反应的影响原因,得到了气体在产物层中的扩散系数与粒度之间满足幂函数关系,颗粒具有分形特性的结论,解释了以往实验给出的实验数据的分散性问题。     

微生物燃料电池的反应动力学研究

微生物燃料电池的理论基础包括热力学、反应动力学和酶动力学3个方面。从反应动力学方面分析,微生物燃料电池中,葡萄糖在阳极的电化学反应是异相的,只能发生在阳极电极和阳极溶液的交界处。微生物燃料电池的电压损失包括活化损失、欧姆损失和浓度损失。活化损失可通过降低溶液温度和提高交换电流密度的方法减小。欧姆损失可通过采用高电导率的阳极溶液和阴极溶液、减小电极之间的距离和增大反应器截面面积的方法减小。浓度损失可通过采用降低溶液温度和增大极限电流密度的方法减小。     

铪吸氘反应动力学研究

利用金属氢化物热力学和动力学参数测试实验系统,通过反应速率分析方法,测定了铪在恒容系统和573～873K温度范围内氘化反应的压强.时间变化关系,计算出铪在初始压强13 kPa和573、673、773、873 K温度下吸氘反应的速率常数分别为0.0530、0.0452、0.0319和0.0261s-1,进而得到铪吸氘反应表观活化能为(-10.1±1.5)kJ·mol-1.与同一装置上取得的钛氘化反应结果进行比较,说明两个反应的动力学机制不同,铪氘化反应速率主要受相变和表面过程控制.