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)。     

生物质理化特性与热解动力学参数相关性研究

以10、20和30℃/min的升温速率对油茶壳、玉米秸秆、汉麻秸秆和稻壳展开热解特性分析,采用CR法、FWO法和KAS法研究其热解动力学过程,并利用Pearson相关系数研究其理化组成与不同升温速率下的热解特性和热动力学参数之间的关系。结果表明,CR法计算的四种生物质平均活化能远低于FWO法和KAS法;Pearson相关性结果表明,C含量显著影响挥发分含量,O含量显著影响样品残重率,固定碳含量显著影响FWO法和KAS法计算的热解平均活化能,灰分与挥发分含量均显著影响生物炭的产率和低位热值。     

高温悬浮态下石灰石与菱镁矿热分解 特性比较及动力学研究

利用悬浮态高温炉,对比研究了菱镁矿及石灰石的热分解特性,探讨了其热解模型及动力学参数。结果表明:低温段(650~750℃)时,菱镁矿比石灰石易分解,达到一定高温后其分解速率相差不大;菱镁矿、石灰石在悬浮态下的热解机理均符合收缩核模型,其活化能分别为50 kJ/mol、79 kJ/mol;随着菱镁矿粒度的增大,其分解速率趋缓,分解表观活化能增大。     

DCPD/苯乙烯共聚树脂的热分析研究

采用差示扫描量热(DSC)法和热重(TG)分析法考察了双环戊二烯(DCPD)/苯乙烯(St)共聚树脂在N2中的热分解过程,并根据Friedman法(多加热速率法)和Kissinger法(代替高解析法)计算出热分解反应的动力学参数。在动力学研究的基础上,对DCPD/St共聚树脂使用寿命进行了预测。结果表明:DCPD/St共聚树脂的热分解反应过程大致可分为前期(失重率≤20%)、中期(失重率为30%～80%)和后期(失重率≥90%)3个阶段,前期和中期反应可以认为是1级反应,中期反应的平均活化能为150.43 kJ/mol;热分解温度随着升温速率的增加而提高,热分解反应活化能随着失重率的增加而增大;当温度低于200℃时,DCPD/St共聚树脂具有较好的热稳定性。     

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。     

新型硬质聚氨酯泡沫的热分解行为及动力学

利用热重分析法比较研究了新型硬质聚氨酯泡沫[超支化聚氨酯多元醇型(HBPU型)]和硬质聚氨酯泡沫(RPUF)在氮气中的热分解行为,探讨了HBPU型RPUF在不同升温速率下的热分解动力学,运用Kissinger最大失重率法和Flynn-Wall-Ozawa等失重百分率法计算获得了其热分解过程的活化能。研究结果表明,HBPU型RPUF的初始分解温度(T5%)为205℃,半寿温度(T50%)为361℃,略低于传统的RPUF。Kissinger法得到的HBPU型RPUF的热分解表观活化能为159.8 kJ/mol;Flynn-Wall-Ozawa法得到的热分解过程分为三个阶段:第一阶段的平均活化能为82.8 kJ/mol,第二阶段的平均活化能为140.7 kJ/mol,第三阶段的平均活化能为111.3 kJ/mol,HBPU型RPUF具有较好的热稳定性。     

新疆和静菱镁矿热分解特性及轻烧工艺研究

以新疆和静菱镁矿为原料,利用热重分析法研究了升温速率对菱镁矿分解的影响,据此确定最佳升温速率.利用正交实验法控制煅烧温度、保温时间和原料粒度得到不同轻烧氧化镁,采用柠檬酸活性法表征化学活性,分析烧后试样矿物相组成,研究其对轻烧氧化镁活性的影响.结果表明:在相同的温度条件下,菱镁矿的分解程度随着升温速率的增大而减小,热分解温度随着升温速率的增大而提高,升温速率过大会阻碍分解反应进行;煅烧时当菱镁矿转化率为30％,温度在550 ～ 600℃时,分解反应较难进行,最佳升温速率选择5℃/min;煅烧温度对轻烧氧化镁活性影响最大,原料粒度次之,保温时间影响相对较小,最佳轻烧工艺为:煅烧温度800℃、保温120 min、原料粒度为2 mm.     

菱镁矿热分解的动力学研究

利用热重(TG)分析法,对不同粒度菱镁矿的热分解过程进行研究.根据Flynn-Wall-Ozawa法,拟合计算得到不同粒度菱镁矿热分解的活化能和指前因子.采用Thermo-kinetics软件对可能性最大的5种动力学机理函数进行拟合,根据相关系数最大的原则确定最佳分解机理.研究结果表明:菱镁矿热分解的活化能随菱镁矿粒度的增大而减小,当菱镁矿的粒度由小增大时,控制其热分解过程的机理由化学反应逐渐向颗粒内部的传热和CO2的扩散传质转变;其热分解过程的最可几机理函数为R3模型,即三级相边界扩散反应,函数方程为G(α)=1-(1-α)1/3.     

不同白云石掺量的高镁磷尾矿热处理动力学研究

为了给高镁磷尾矿煅烧提供动力学理论指导，以白云石矿粉和低品位高镁磷矿粉为原料，通过调整二者的掺量，模拟不同矿产区的高镁磷尾矿，对其进行热重-差示扫描量热法(TG-DSC)测试，利用Flynn-Wall-Ozawa法、Kissinger法、Satava-Sestak法分别对白云石非等温热分解进行计算分析，结果表明：相同白云石掺量的高镁磷尾矿煅烧时，升温速率越快，白云石热分解的起始温度和结束温度越高，白云石热分解的驱动力越大，分解速率越快；磷尾矿中白云石热分解遵循三维扩散机理，活化能为106.48 kJ/mol,指前因子为9.46×10⁵;基于研究成果，建立了磷尾矿热分解动力学模型，为悬浮煅烧高镁磷尾矿提供了理论基础。     

Pd/SiO_2杂化材料在空气气氛中热分解的动力学和热力学研究

为了研究Pd/SiO_2杂化材料的热力学性能,以正硅酸乙酯、甲基三乙氧基硅烷为前驱体,氯化钯为钯源,采用溶胶-凝胶法制备Pd/SiO_2杂化材料。采用TG-DTG技术对其进行热分析,利用KAS和FWO法计算热分解活化能Ea,根据主曲线法确定热分解的机理函数,并计算峰温下不同升温速率时的平均活化焓ΔH≠、活化熵ΔS≠、活化Gibbs自由能ΔG≠。结果表明,Pd/SiO_2杂化材料的热分解过程分为3个阶段。第1阶段为水分子和醇的挥发,第2阶段为未完全水解反应物的分解和Pd~(2+)的还原/氧化,第3阶段为甲基的分解和部分Pd0的氧化。3个阶段的ΔG≠、ΔH≠值均随着温度的升高而增加,其值都大于0。Pd的负载增大了甲基热分解反应阶段的活化能。     

硫脲的热分析研究

在非等温条件下,改变升温速率对硫脲进行了热分解动力学方面的研究,并用微分Kissinger法和Ozawa法对硫脲的热重和热流曲线进行了动力学分析,得出硫脲热分解过程的动力学参数,硫脲异构化活化能为80 kJ/mol,硫氰酸胍生成反应的活化能为205 kJ/mol,实验结果与文献吻合。     

基于无模式函数积分法的橡胶籽壳多元醇液化物的热解特性

以PEG-EG(聚乙二醇-乙二醇)、PEG-丙三醇和PEG-400(相对分子质量为400)分别作为橡胶籽壳的液化剂,利用热失重分析(TGA)法对橡胶籽壳及其多元醇液化物的热解特性进行了研究,同时采用Kissinger法、KAS法和FWO法对其动力学过程进行了探讨。研究结果表明:随着升温速率(β)的提高,原料的失重率下降,热失重速率增大;橡胶籽壳及其液化物的热解过程主要分为2个主导反应区,Kissinger法得到的活化能(Ea)相对最高,FWO法和KAS法得到的Ea值(相差不大)随转化率增加呈波动态势;橡胶籽壳及其液化物的反应速率及反应活性顺序依次为PEG-EGPEG-丙三醇PEG-400橡胶籽壳。     

生物降解聚对苯二甲酸丁二醇酯-co-聚己二酸丁二醇酯的热分解行为研究

合成了聚对苯二甲酸丁二醇酯-co-聚己二酸丁二醇酯(PBAT),利用热重分析法研究了PBAT的热稳定性,并采用Ozawa-Flynn-Wall方法研究了PBAT的非恒温热分解行为、动力学参数和恒温分解过程中端基及黏数变化及其分解速率常数。讨论了升温速率对分解行为的影响,失重率对PBAT分解活化能的影响,时间对端羧基和黏数的影响。结果表明,PBAT热分解活化能为202 kJ/mol,端羧基增加和黏数降低与时间为线性关系,不存在自催化。     

玉米秸秆热解特性及动力学分析

以玉米秸秆为原料, 利用热重分析法研究其热解的特性及动力学。根据TG和DTG曲线, 研究玉米秸秆的热解特性, 采用Flynn-Wall-Ozawa(FWO)和Kissinger-Akahira-Sunose(KAS)两种等转化率法计算玉米秸秆热解的活化能, 并结合主曲线法和Coats-Redfern(C-R)法探讨了玉米秸秆热解遵循的机理方程。研究结果表明: 玉米秸秆热解过程可分为干燥脱水、过渡、主热解和炭化4个阶段, 随着热解升温速率增大, TG和DTG曲线向高温侧偏移; 利用FWO和KAS法计算得到的表观活化能分别为181.7和181.5 kJ/mol; 利用主曲线法和C-R法求解出玉米秸秆热解的机理方程遵循Avrami-Erofeev方程, 当α=0.1~0.5时, n=3, f(α)=1/3(1-α)[-ln(1-α)]^-2; 当α=0.5~0.7时, n=2, f(α)=1/2(1-α)[-ln(1-α)]^-1。     

农业废弃物葵花秆热解过程几种动力学模型结果比较

利用同步热重分析仪考察了不同升温速率下葵花秆的热失重行为并进一步研究了其热解特性,根据热重数据采用四种热分析动力学模型:Friedman法、Doyle法、Flynn-wall-Ozawa(F-WO)法和DEAM法研究了葵花秆的热分解动力学,估算出热解反应的表观活化能。结果表明:葵花秆的主要失重区间为200~400℃,随着升温速率的提高,葵花秆热解的初温度升高,热解向高温方向移动。同时四种方法获得的葵花秆活化能值分别为519.1kJ/mol,235.33kJ/mol,223.8kJ/mol和224.9kJ/mol。采用Friedman法得到的活化能值高于其它三种方法。葵花秆热解是包含了分子键能断裂的一系列复杂、连续反应过程。     

硫酸铵与钛酸钙焙烧动力学

近年来,以硫酸铵为助剂,采用含钛高炉渣矿化CO₂同时提取其中的有价钛铝组分的研究日益受到关注。钛酸钙是含钛高炉渣的主要物相之一,其与硫酸铵焙烧过程的机理及动力学研究有助于深刻理解含钛高炉渣分解过程。本文分别采用等温法和非等温法研究了硫酸铵与钛酸钙的焙烧动力学,考察了焙烧反应的动力学参数和控制步骤。等温动力学结果表明,硫酸铵与钛酸钙的焙烧过程分为两步,即硫酸铵分解和硫酸氢铵与钛酸钙反应,其中硫酸铵分解为限制环节,受化学反应控制。单一硫酸铵分解反应活化能为65.56kJ/mol,加入钛酸钙后促进硫酸铵的分解,活化能降低至50.15kJ/mol。采用基辛格法、FWO法、KAS法三种非等温动力法测得整个焙烧过程的表观活化能分别为53.96kJ/mol、76.67kJ/mol和71.05kJ/mol,其中基辛格法的表观活化能结果与等温动力学相一致,而FWO法和KAS法所得表观活化能变化趋势验证了等温动力学结果对焙烧过程中控制步骤的选择。     

聚对苯二甲酸丁二醇酯的热分解动力学研究

通过热重分析(TGA)法研究了聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)在氮气气氛中不同升温速率下的热分解过程,采用不同的动力学数据处理方法研究了PBT的热分解机理。结果表明:采用Kissinger法、FlynnWall-Ozawa法和Friedman法计算PBT的热分解反应活化能分别为179.93,175.83,161.07 kJ/mol,平均值为172.28 kJ/mol,与Coast-Redfern法计算的活化能180.41 kJ/mol接近,取PBT热分解反应活化能为180.41kJ/mol,计算得指前因子为2.68×10~(10)s~(-1);采用Coast-Redfern法和Criado法研究了PBT的固相热分解反应机理,认为PBT的热分解机理属于相边界控制的收缩圆柱体反应机理,反应级数为0.5。     

阿莫西林的热分解行为研究

利用热重分析（TG）采用不同升温速率（5,10,15,20,30℃/min）在氮气气氛下对阿莫西林热分解动力学进行了研究。采用Coats-Redfern和Ozawa热分析处理动力学数据的方法,计算阿莫西林热分解反应活化能E及指前因子A。结果表明,阿莫西林的热分解反应为一级反应,在15%～35%的失重率时热分解表观活化能为51.43～56.34 kJ/mol,指前因子lgA值为8.76～9.38。     

油泥焦与褐煤共燃特性及动力学

采用热重分析法研究了不同升温速率下油泥焦、褐煤及其混合物燃烧特性,并利用Kissinger-Akahira-Sunose（KAS）、Flynn-Wall-Ozawa（FWO）和Friedma（FR）等方法计算其燃烧动力学参数。结果表明,油泥焦燃烧主要是固定碳燃烧过程,而褐煤燃烧是挥发分和少量固定碳连续燃烧的过程。褐煤比油泥焦具有更好的燃烧特性,平均活化能更低。油泥焦和褐煤共燃过程中存在明显的协同促进作用,当混合燃料中褐煤占比为75%时协同促进效应达到最强。通过比较KAS、FWO和FR的结果发现,FR法能够更好地体现反应变化的趋势,而KAS法和FWO法的结果具有较高的准确性。通过比较油泥焦和褐煤共燃动力学参数的理论计算值与实验计算值发现,利用热重分析预测混合燃料的燃烧性质具有较高的可靠性,对油泥焦与褐煤共燃技术的应用具有重要的指导作用。     

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。