不同温度下棉杆颗粒热解制炭的性能研究

为了考察不同热解温度下制备的棉杆颗粒炭(CSPB)的理化性能,评价其农业、工业等不同领域的应用价值和最佳工艺条件.分别采用FTIR分析、元素及工业分析、燃烧测试方法对热解温度在300℃、400℃、450℃、500℃、600℃下制备的CSPB的官能团、元素含量、表观特性及燃烧性能进行研究.结果表明,随着热解温度的升高,CSPB中羟基、脂肪族C-H键、羰基、醚类C-O键等含量逐渐减少,芳香族C=C键逐渐增多,与粉末炭相比其波数在2 000 cm1以下的官能团峰值较大.热解温度对CSPB的性能影响显著,高温颗粒炭有较高的碳含量、固定碳含量、p H值、导电性和持水量,但其跌落强度、质量得率、能量得率、固定碳得率均相对较低,且高温颗粒炭的灰分大、着火点较高.综合考虑450℃热解温度下制备的CSPB性能较好,适用于颗粒活性炭、固体燃料等二次加工产品.     

低阶煤的热重-傅里叶变换红外光谱的研究

在煤的热解和燃烧过程中,煤的结构及煤中含氧官能团对煤的分解影响很大．应用傅里叶变换红外光谱进行了煤的结构和官能团的研究,结果表明低阶煤中富含含氧官能团,应用热重－傅里叶变换红外光谱法研究了煤热解过程中的加热特性,连续监测煤在热解过程中析出的气体,发现煤的热解行为与二氧化碳、甲烷析出造成的交联温度不同有关．随着热解温度的提高,煤中含氧官能团逐步减少直至消失．     

污泥与煤混烧中含碳官能团的演化过程

采用X射线光电子能谱分析了在不同燃烬率下5组不同质量配比的污泥与烟煤混合物的含碳官能团特征和演化规律.研究发现,烟煤中的碳以石墨化碳或碳氢键、羟基、羰基、羧基和π—π*键存在.燃烧过程中,石墨化碳或碳氢键的含量下降,羟基、羰基、羧基的含量都是先增加后减少,π—π*键的含量持续增加.污泥中的含碳官能团以石墨化碳或碳氢键、羟基、羰基、羧基和碳酸盐存在,羟基、羰基、羧基这三种含碳官能团的变化规律与煤相似.墨化碳或碳氢键的含量很少,碳酸盐的含量逐渐上升.混合物中含碳官能团是各自成分叠加的结果.煤和污泥在混烧过程中可能发生了相互作用,混烧使最终的非氧化态碳含量降低,氧化态碳含量升高,有利于燃烬.     

天然橡胶热解行为的分子动力学模拟研究

为了了解天然橡胶热解过程及其热解产物,本文基于AMBER力场,对聚合度为10的橡胶模型的热解过程进行分子动力学模拟。建立周期性边界条件,分子力场采用谐振子模型计算键角弯曲能和键伸缩能,并通过Hyperchem软件进行热解模拟。模拟结果表明,在低温加热过程中,原子内部结构发生了一些物理变化,原子之间的键长变大,键角变得弯曲,原子间二面角增大,但由于范德华力与静电的限制,没有出现化学键的断裂;当温度达到600K左右时,分子键会发生断裂,形成各种大分子碎片,产物主要以液态油形式存在,粘性大,随着温度进一步升高,大分子碎片会分解成小分子碎片,气体产物增加,粘性变小。由此说明,温度对橡胶产物的影响较大,不同的温度下所获得的产物不同,因此,可以通过控制温度来获得所需的物质。该研究对于回收利用废橡胶具有重要意义。     

废轮胎回转窑中试热解炭孔隙及表面化学特性

为了设计和优化废轮胎热解炭利用工艺,利用氮气吸附法、傅里叶变化红外光谱（FTIR）和X射线光电子能谱（XPS）对废轮胎回转窑中试热解炭的孔隙结构及表面化学特性进行研究,分析热解温度和热解炭粒径的影响因素,并与商用炭黑进行比较.结果发现,热解炭中有很多大孔而微孔很少,Brumauer-Emmett-Teller (BET)比表面积随热解温度的升高而增大;热解炭BET比表面积与N660相当,分型维数与N330相当,热解炭粒径越大,BET比表面积越大;热解炭中C和O的含量高,含氧官能团主要为醇、酚、酯、内酯、酸酐和醚,有大量芳香稠环的存在,热解温度越高,芳构化越高;商用炭黑芳构化高于热解炭;热解炭中S元素主要以硫化物存在,N元素多以胺形态存在,而商用炭黑中S元素主要以“S-C/R-S-S-R”的形态存在.     

煤散料抑尘剂低温易溶性及应用研究

采用高温热处理方法对淀粉进行热法非晶化改性,考察了热处理温度、时间、体系水分对非晶化改性玉米淀粉冷水溶解度和黏度的影响,利用X射线衍射和偏光显微镜检测了热处理后淀粉的晶体结构、偏光形貌.结果表明:热处理后的淀粉颗粒形貌和晶体结构均发生显著非晶化变化,其冷水溶解度显著提高,溶液的黏度稳定性得到改善,淀粉最优冷水溶解度的热处理条件为:加热温度为220℃,加热时间为4h,体系水分为12.4%.对运煤列车喷洒淀粉基抑尘剂后,运煤列车通过隧道时隧道内煤粉尘的质量浓度由256.4mg/m3降低到30.5mg/m3,喷洒淀粉基抑尘剂对煤质无影响.     

变压器油劣化动力学分析

采用热重分析法对变压器油样品的热解行为进行研究,分析变压器油在不同升温速率时的热解特性,根据Coats-Redfern法描述热解过程,计算变压器油在不同升温速率下的热解动力学参数。结果表明：变压器油的热解过程可以分为3个阶段,热解的主要区域的反应级数为1,活化能和频率因子随加热速率的提高而轻微上升.采用DSC法在150℃恒温得到变压器油的氧化诱导期是25 min.     

玉米秸秆微波热解研究

为了研究玉米秸秆形成可再生能源,通过热解可转化为液体燃料—生物油,利用微波加热,考察了玉米秸秆热解制备生物油的情况.结果表明:玉米秸秆的影响因素很多,包括微波功率、热解温度、时间、加料量、添加剂等;最优工艺条件为:当热解温度500℃、处理量0.3 kg/kW、热解时间15 min、堆密度大于0.40 kg/m3、碳的添加量为秸秆的5%~10%时,生物油产率最大,达到56%.     

半流质高能食品的流变学特性

半流质高能食品是一种特殊的食品，流变学性质是其质量评价体系中一个重要的方面，实验研究了样品在不同温度下的流变学特性，当温度一定时，半流质高能食品的粘度随剪切速率的增大而降低，具有剪切稀化现象，不同温度下的半流质高能食品的流变学模型不同：10～30℃时的流变学模型为y=mx^n-1，而温度在40～50℃时的流变学模型是y=A mln(x)，比较了热处理前后样品的粘度随温度变化的规律，结果表明，热处理后的样品粘度曲线呈现平滑下降走势，而热处理前样品的粘度曲线会出现明显的波折。     

神木煤显微组分热解的TG-MS研究

在TG-151热天平上考察了神木煤显微组分的热重特性，并用质谱对热解气体进行了在线检测分析．结果表明：镜质组比惰质组有较高的挥发分收率和较高的最大失重速率，较低的起始热解温度和热解峰温．对热解产生的气体的在线质谱分析表明，镜质组有较高的C1～C4轻质烃类和C6～C8芳香烃类收率，原煤居中，惰质组最少，反映了镜质组和惰质组在脂肪氢含量和芳香度方面的差异；同时镜质组比惰质组有较高的水生成，反映了镜质组较高的酚羟基含量对热解水生成的影响．而镜质组和惰质组CO2逸出的不同则反映了其含氧官能团含量的差异．各种热解气体不同的逸出强度和分布反映了镜质组和惰质组因组成不同而导致在热解反应性方面存在的差异．     

微藻水热提取油脂经脱氧断键制航油

为了提高微藻转化制航油的产物选择性，利用连续流水热装置提取微藻油脂，并经催化剂脱氧断键制航油. 使用亚临界水从微藻细胞中提取得到C16~C24的脂肪酸，将脂肪酸在镍基介孔Y分子筛催化剂作用下脱氧断键得到航油产物，结果显示在390 °C时航油产物的整体选择性高达50.79%，其中烷烃选择性为43.21%. 微藻水热油脂的主要成分为C16脂肪酸，其经过脱羧反应生成航油主要产物C15正构烷烃. 傅里叶变换红外光谱学结果显示航油产物出现C=C双键、?CHO醛基以及?CH₂烷基的吸收峰，表明Ni/Y催化剂能有效催化微藻水热油脂脱氧断键. 元素分析结果显示使用水热油脂制备的航油产物中碳和氢元素质量分数高于利用藻粉制备的航油产物中碳和氢元素质量分数. 量子化学计算表明，C16脂肪酸中的羧基碳原子与邻位碳原子之间的键长最短（0.080 071 nm）、键能最高（361.074 5 kJ/mol），但是Ni?H能拉长这2个碳原子之间的键长，使其更容易发生脱羧反应.     

热解氧钒碱式碳酸铵法M型二氧化钒粉体的制备

以五氧化二钒、浓盐酸、水合肼和碳酸氢铵为原料,合成氧矾碱式碳酸铵前驱体,并通过控制退火温度在氮气气氛下热处理前驱体制备M型二氧化钒粉体.采用X射线衍射、差热分析、扫描电子显微镜等方法对样品成分、相变温度和晶体形貌进行了分析.结果显示:当升温速率和保温时间一定时,不同的热处理温度和气氛对粉体的晶型和成分有重要影响;不同的热处理温度热解氧钒碱式碳酸铵,保温30min能得到不同价态的氧化钒粉体;当500℃温度热处理30min时,可以得到纯的M型二氧化钒粉体.有序结构的理论晶粒尺寸为20~40nm,实际颗粒尺寸在1μm左右,粉体相变温度为66℃;通过热处理氧钒碱式碳酸铵前驱体可以制备M型二氧化钒粉体,工艺简单、条件容易控制.     

酸和热解耦合法提取剩余污泥蛋白质的研究

从城市污水处理所产生的剩余污泥中提取蛋白质是污泥资源化的方法之一。本文主要利用单一热解、单一酸解及酸和热解偶合法提取蛋白质,并对其提取效果进行探讨。试验表明:单一热解和酸解法可提取部分剩余污泥中的蛋白质,但是效果不理想。而采用酸和热解耦合,在p H=1,温度保持在110℃,处理时间6h条件下,蛋白质提取效率可达61.59%。     

橡胶/塑料混合物热裂解制油的实验研究

针对生活垃圾中的合成聚合物给自然环境造成的严重污染,本文以汽车外胎橡胶和收集的塑料垃圾为研究对象,采用SDTA851型TGA热重分析仪,将橡胶和塑料以不同比例掺混在热重分析仪中进行热解实验,得到热解特性和动力学参数的变化规律,橡胶和塑料混合物的热解转化分布在2个温度段,第1阶段为主要热解过程,热解率占总热解失重率的85%左右,掺混比例对热解温度范围的影响不明显,但对热解速率有明显的影响;同时依据热重分析所确定的500℃最佳热解终温,在固定床上进行热解制油的验证性实验,并对热解产物液态油和固体残余物进行收集称量,计算得到液体和固体两相比例,对所得液态油进行水分和发热量测试分析,分析结果表明,得油率约为38%,油发热量为35MJ/kg,说明混合燃料中橡胶比例越大,得油率越高。该研究为橡胶和塑料垃圾的热解提供理论依据。     

玉米秸秆和聚丙烯共催化热解试验

采用管式炉试验装置研究温度对聚丙烯催化热解、不同聚丙烯与玉米秸秆质量比对热解产物和催化剂结焦的影响.结果表明:在聚丙烯单独催化热解温度为550℃时,热解油产率最大、残渣率为0,产物主要为烯烃和芳香烃.HZSM-5使得汽油馏分增加,产物轻质化,当温度为600℃时,汽油馏分(C6~C12)质量分数达到93%~39%,不同温度下催化剂结焦率均小于1%.聚丙烯和玉米秸秆共催化时存在协同作用,热解产物以质量比1∶1为分界点,质量比大于1∶1,具有烃类产物分布,当质量比小于1∶1时,热解产物为含氧有机物,催化剂结焦量与原料的有效氢碳比具有负相关关系.当共催化质量比为1∶1时,热解油有害组分仅6.49%,烃类产率达71.7%,催化剂结焦率为1.92%.     

利用豆渣一步合成水溶性碳点

本文以豆渣为碳源,确立了一种简单、廉价、绿色的碳点(Carbon dots,CDs)制备方法.对制备过程中热解碳化的时间、温度和超声提取的时间进行了优化.结果表明,碳化的最佳温度和最佳时间分别为350℃和80min,超声提取的时间为60min.所制备的CDs在激发波长为360nm时发射强度最大,最大发射波长为467nm.对CDs的表征结果显示:CDs的粒径为3~8nm;表面有-OH,C=O,-COOH等官能团;具备良好的荧光性能和光稳定性.本方法将食品废弃物转化成具有较高应用价值的CDs.     

糯米淀粉的老化及其调控技术研究进展

糯米淀粉老化的研究对糯米食品加工和储藏具有重大意义.简要阐述了糯米淀粉的老化机理,并较系统地论述了直链淀粉、支链淀粉、蛋白质、脂类、水分、储藏温度、糖类和其他因素对淀粉老化产生的影响,以及当前常用的老化调控技术(酶法修饰、物性修饰和化学性修饰抗老化),同时对淀粉老化机理的研究和老化调控技术的发展进行了展望.     

聚碳硅烷热解产物抗氧化性能的研究

在流动氩气中将聚碳硅烷（PCS）于不同温度下进行热解处理制得热解产物,对其进行抗氧化实验,并采用X R D、E D X对PCS热解产物及其氧化产物的物相和成分组成进行表征. 结果表明,PCS于1 000oС的热解产物主要为无定形的SiC、SiO2和C;随着温度的升高,SiC晶体尺寸逐渐增大,1 560oС的热解产物仍由立方SiC、无定形C和SiO2组成;PCS热解产物中的SiO2含量以及SiC的晶化度对其起始氧化温度有一定影响;热解产物中SiO2、SiC氧化形成的SiO2使得PCS热解产物在高温下具有良好的抗氧化性能.     

稻草在氯代1-烯丙基-3-甲基咪唑([AMIM]Cl)离子液体中的热解

进行了稻草在离子液体氯代1-烯丙基-3-甲基咪唑([AMIM]Cl)中的热解反应,考察了反应温度、稻草与离子液体的质量比及反应时间对产物产量的影响,得到较佳工艺条件是:稻草与离子液体质量比为0.4,热解温度240℃,反应时间为30 min.生物油收率均在28%～30%.对热解得到的产物生物油进行GC-MS分析显示:其成分复杂,生物油中有醇、酚、醚、酯及芳香烃类物质的存在.离子液体可以回收利用.     

基于不同DE值的交联聚糊精特性研究

以玉米淀粉糊精为原料,在高温下与柠檬酸发生缩聚反应,玉米淀粉糊精分子通过柠檬酸酯键聚合形成交联聚糊精。结果表明,交联聚糊精呈现出非晶高聚物衍射图谱,无有序的结晶结构。分子量分析结果显示,交联聚糊精的重均分子量分别为25 270、188 200及106 200,数均分子量分别为8 086、6 517及3 160。傅立叶红外分析结果表明,交联聚糊精在1 731 cm~(-1)附近出现柠檬酸酯键中羰基(C=O)的响应。在~1H NMR图谱中的σ2. 792 ppm处检测到柠檬酸亚甲基(—CH_2)的响应,相对应地,在~(13)C NMR图谱中的σ43. 321 ppm位置上也检测到亚甲基(—CH_2)的信号峰,并且在~(13)C图谱中的σ165. 927 ppm处出现柠檬酸中酯键(COO—)的响应。吸湿性分析表明,交联聚糊精具有良好的吸湿效果,可作食品保鲜剂。交联聚糊精的流动曲线符合幂律方程τ=kε~n(n1),表现出剪切稀化现象。