脲硫酸分解磷矿过程第一阶段反应动力学研究

在反应温度333—358 K,硫酸质量分数29%—43%范围内,用纯试剂研究了尿素存在条件下硫酸分解磷矿过程第一阶段的反应速率,得到第一阶段反应活化能为9985 J/mol,反应级数为1.0309;与硫酸分解磷矿反应系统进行对照,对硫酸分解磷矿反应系统,反应活化能为9867 J/mol,反应级数为0.8218。影响反应速率的指前因子为k0,硫酸分解磷矿的k0值相当于脲硫酸分解磷矿的k0值的3.4倍。加入尿素后,第一阶段分解速率明显减慢。该研究较好地解释了脲硫酸分解磷矿工艺过程中磷矿分解率较高,硫酸钙包裹减轻、无需较长的堆置熟化期的问题,对于脲硫酸分解磷矿工艺条件的选择具有理论指导意义。     

松木屑生物质热解特性研究

以氮气为载气,采用热重分析仪对松木屑进行热解实验,考察了载气流速、升温速率等对松木屑热解过程的影响,求解了热解表观动力学参数。研究表明,松木屑的热解过程分三个阶段,主要热解温度为200～450℃,600℃后热解反应基本完成;载气流速对热解反应影响较小,升温速率对热解反应影响较大;松木屑热解表观活化能在40～70 kJ/mol范围内。     

基于TG-FTIR的大豆蛋白热解特性研究

利用TG-FTIR技术考察了大豆蛋白在不同升温速率下的热解特性及产物释放情况,并根据TG数据对大豆蛋白在热解过程中动力学及热力学参数的变化进行分析.结果表明:大豆蛋白的热解温度区间为250～450℃,不同升温速率下最大失重速率对应温度分别为329.0、331.7、347.2℃;热解过程释放大量NH3、HCN、胺类、酰胺等含氮化合物;在主要反应区间内,大豆蛋白热解表观活化能的平均值为214.46 kJ·mol-1;随着热解程度的加深,表面扩散由控速步骤变为非控速步骤.     

废弃碳纤维/环氧树脂复合材料的热解特性及动力学研究

采用热重分析仪对废弃碳纤维/环氧树脂复合材料(CF/EP复合材料),分别在升温速率为6. 67℃·min~(-1)、10℃·min~(-1)和13. 33℃·min~(-1)下进行热解,考察了不同气氛及不同升温速率对CF/EP复合材料热解的影响。结果表明:升温速率和反应气氛对废弃CF/EP复合材料热解过程及特性有重要影响;废弃CF/EP复合材料在氮气氛下热解反应速率较快阶段只有一个阶段,为第一失重阶段,且为一级反应模式。废弃CF/EP复合材料在空气氛下的热解反应速率较快阶段有两个阶段,第一失重阶段为二级反应模式,第二失重阶段为0. 5级反应模式;空气氛下热解第一失重阶段在相同分解温度下与氮气氛下热解反应机理不同;提高升温速率可显著增加废弃CF/EP复合材料热解的表观活化能和指前因子;经外推法可知,氮气氛表观活化能为55. 84 kJ·mol~(-1),空气氛第一失重阶段表观活化能为39. 24 kJ·mol~(-1),第二失重阶段表观活化能为-8. 62 kJ·mol~(-1)。     

油酸甲酯和硬脂酸甲酯热解特性及动力学研究

通过热重分析仪对油酸甲酯和硬脂酸甲酯的热解特性进行了研究,发现油酸甲酯相变硬脂酸甲酯具有较差的热安定性。在升温速率分别为10、15、20、30℃/min条件下,利用TG-DTG曲线分析了它们的基本热解特性。结果表明,随着升温速率的增加,它们的起始热分解温度、最大失重速率、最大失重速率峰值温度以及其他热分解参数均呈增大趋势。同时,用多元线性回归法求得相应的反应级数、活化能和指前因子,发现油酸甲酯和硬脂酸甲酯的热解反应机理函数不同,且反应活化能和指前因子之间表现出较好的动力学补偿效应。     

废轮胎胎侧胶粉的热解反应特性及动力学研究

利用热综合分析仪研究废轮胎胎侧胶粉在不同升温速率下的热解反应特性,建立并求解热解动力学方程。结果表明:废轮胎胎侧胶粉的热解温度区间集中在300~500℃;热解过程主要有天然橡胶和合成橡胶分解2个阶段;随着升温速率的增大,热解反应逐渐发生延迟,热解过程的总质量损失略有减小;用一级反应模型描述废轮胎胎侧胶粉的热解历程,在升温速率分别为10,20,30,40和50℃·min~(-1)时,反应活化能分别为71.998,69.067,80.779和75.011和82.676 k J·mol~(-1),线性拟合的相关系数均超过0.99。     

基于不同三组分模型解析生物质热解过程

三组分模型（three pseudocomponent model）通常被用来表征生物质热解过程。传统三组分模型中单个模型的反应级数被限定为1或3。在本研究过程中，利用非线性最小二乘法，在不限定反应级数的前提下回归三组分模型动力学参数（活化能、指前因子、反应级数）。通过研究发现，纤维素（cellulose）分解反应级数接近1，与前人结果相一致。木质素（lignin）分解级数与生物质种类有关，接近于1或3。半纤维素（hemicellulose）的分解过程最复杂，其反应级数在1.5～4之间变化。以Ozawa方法计算得到的活化能作为相对标准，对3种三组分模型进行比较，发现反应级数未确定时的模型比其他两种模型更精确地表征生物质热解过程。     

水蒸气气氛下牦牛粪动力学特性研究

采用热重分析法对水蒸气气氛下牦牛粪热失重特性进行了研究,并运用Flynn-Wall-Ozawa法、主曲线法/Kissinger法和分布活化能模型(DAEM)连续耦合的方法对热解过程进行反应机理分析以及动力学参数计算。研究结果表明：牦牛粪水蒸气气化过程主要分为两个阶段,即热解阶段和气固反应阶段;水蒸气对前者有轻微的抑制作用,对后者有显著的促进作用。动力学分析表明,反应级数机理模型(热解阶段和气固反应阶段反应级数分别为2.40和1.17)对牦牛粪水蒸气气化动力学过程有较好适应性;热解阶段的半纤维素、纤维素和木质素热解对应的活化能分别为169.32、 185.76和219.52 kJ/mol;气固反应阶段的热解炭缩合反应和水蒸气气固反应对应的活化能分别为275.59和312.44 kJ/mol。     

微波作用下酸解磷矿动力学模型研究

在微波和加热作用下进行硫酸分解磷矿实验,建立了不同条件下的反应动力学模型,并研究了两种条件下反应过程的差异.实验结果表明.微波和加热作用下的化学反应活化能分别为20.82kJ/mol和13.56kJ/mol.微波作用使反应活化能和频率因子提高.当反应温度高于40℃,微波化学反应速率超过加热化学反应速率.反应温度低于70℃,微波能够提高传质、扩散速率.     

竹材热解动力学特性分析

采用热重分析法研究了氮气气氛下竹材的热解行为及其动力学特性,分析了升温速率和粒径对竹材热解过程及动力学参数的影响. 结果表明,竹材热解分为干燥、预热解、热解和缓慢热解４个阶段;升温速率对竹材的热失重特性有显著影响,当升温速率从40℃/min增加到100℃/min时,竹材热解出现了滞后现象,热解活化能从130.87 kJ/mol下降到73.85 kJ/mol,频率因子及反应级数单调减小;不同升温速率下计算的活化能和频率因子之间存在良好的补偿效应;当粒径大于380 mm时,竹材的热解不仅受动力学控制,受颗粒传热、传质影响也较大.     

印尼油砂热重红外及基于AKTS动力学分析

通过热重分析仪、傅里叶红外光谱仪和质谱仪对印尼油砂的热解过程和热解产物进行了探究,基于不同升温速率下的TG-DTG曲线,将热解过程分为两个阶段,即热解低碳化合物析出段和无机物高温受热分解段。升温速率相同时,YN₂油砂比YN1油砂挥发分析出的温度低。油砂热解产物是由脂肪烃、芳香烃、含氧官能团和羟基等组成的混合物,利用傅里叶红外光谱仪探究印尼油砂在不同升温速率下气体产物H₂O、CO₂、CO、CH₄、C_nH_m等的析出特性,气态烃类、含氧有机物等有机气体是由羰基和羧基以及甲氧基、亚甲基、甲基在热解低温段受热分解产生的,根据质谱图,确定了各个时刻逸出气体的种类和产量。利用AKTS软件基于F-W-O和Kissinger模型计算了油砂脱挥发分的热解动力学参数,计算结果表明,在相同的转化率下,不同升温速率的活化能呈线性分布,YN1的活化能高于YN₂的活化能。     

Pyrolytic characteristics of Jatropha seedshell cake in thermobalance and fluidized bed reactors

Pyrolytic kinetic parameters of Jatropha seedshell cake (JSC) were determined based on reaction mechanism approach under isothermal condition in a thermobalance reactor. Avrami-Erofeev reaction model represents the pyrolysis conversion of JSC waste well with activation energy of 36.4 kJ mol^?1 and frequency factor of 9.18 s^?1. The effects of reaction temperature, gas flow rate and feedstock particle size on the products distribution have been determined in a bubbling fluidized bed reactor. Pyrolytic bio-oil yield increases up to 42 wt% at 500 °C with the mean particle size of 1.7 mm and gas flow rate higher than 3U _mf , where the maximum heating value of bio-oil was obtained. The pyrolytic bio-oil is characterized by more oxygen, lower HHVs, less sulfur and more nitrogen than petroleum fuel oils. The pyrolytic oil showed plateaus around 360 °C in distribution of components’ boiling point due to high yields of fatty acid and glycerides.     

小桐子壳热解及其挥发性产物特性分析

选用小桐子壳作为原料,采用热重-红外联用(TG-FTIR)和热裂解-气相色谱质谱联用(Py-GC/MS)技术,研究小桐子壳的热解特性以及300~800℃热解过程中产物的组分信息和有机化合物中官能团随温度的变化情况,同时利用Coast-Redfern积分法求解不同升温速率下的动力学参数。结果表明,小桐子壳的热解过程分为干燥(30~100℃)、预热解(100~258℃)、热解(258~420℃)和炭化(420~900℃)四个阶段。随升温速率升高,小桐子壳的最大质量损失率依次增加,升温速率的升高对小桐子壳热分解速率具有促进作用。随热解温度升高,吸收峰处存在明显的强度变化,CO2、醛酮类等化合物的吸收峰强度逐渐降低甚至消失;小桐子壳热解过程中的气体产物成分主要为CO, CO2, H2O等,主要挥发性有机产物为苯酚、羰基化合物、愈创木酚类等,热解温度由400℃升至700℃时,酚类化合物的峰面积比例从35.94%升至59.59%、羰基化合物的峰面积比例从36.90%降到11.87%。小桐子壳热解动力学参数n=1时,其反应表观活化能最大为61.34 kJ/mol,且三个升温速率的拟合相关系数均在98%以上。小桐子壳热解动力学参数n≠1时,选取相关系数最大时的n值为反应级数,则n=0.2,反应活化能E为47.64 kJ/mol,指数前因子A为0.83。随升温速率的升高表观活化能依次递减,且拟合相关系数均在97%以上。     

KOH活化制备烟杆基活性炭的炭化过程

为了揭示KOH活化烟杆制备活性炭中炭化阶段的反应机理,利用热重法对氮气气氛中烟杆和浸渍KOH的烟杆在不同升温速率下(分别为5,15,30 K/min)的热解过程进行了研究。结果表明,随着KOH的加入,降低了烟杆主要成分的分解温度,为炭化之后的活化反应奠定了重要基础。采用Coats-Redfern模型对实验数据进行处理,得出了烟杆和添加KOH的烟杆的热解表观活化能和指前因子,建立了热解动力学模型,发现烟杆及添加KOH的烟杆热解的主要阶段分别可由一段1级反应和2.5级反应过程描述,KOH的存在可将烟杆炭化阶段的活化能降低约30 kJ/mol,动力学参数存在补偿效应。     

煤热解动力学模型的建立

通过对煤热解反应动力学分析,基于分布活化能模型DAEM,建立了集总反应动力学模型表示煤炭热解过程。确定了可以预测热解产物组成、分布与热解终温和升温速率关系的动力学方程。结果表明：随热解温度升高,各种挥发分产物析出率越来越接近最大产率;半焦C含量增加,但产率下降,H,O,N和S等元素降低。升温有利于提高半焦脱硫率、脱氮率。温度为600℃左右时,除H2外的大部分挥发分基本析出,半焦元素变化幅度减小。热解终温较低且一定时,较慢的升温速率有利于各热解挥发分最大限度析出。秦丽娜     

煤低温干馏实验研究

研究了煤低温热解的化学和工艺基础,考察了不同工艺条件,包括干馏温度、干馏时间、加热速率、载气流速对煤的气、液、固相热解产物产率的影响,以期优化低温干馏反应条件。     

Thermal pyrolysis and kinetic analysis of a ZnxCo1−x ZiF-8 metal–organic framework for recent applications

Zeolitic imidazolate frameworks (ZIFs) are interesting materials for use in several aspects: energy storage material, gas sensing, and photocatalysis. The thermal stability and pyrolysis process are crucial to determine the active phase of the material. A deep understanding of the pyrolysis mechanism is in demand. So, the thermodynamics and combustion process with different heating rates were examined, and the kinetic parameters were computed employing thermogravimetric tests. Based on the TG analysis of combustion, pyrolysis moves to the high-temperature region with an increase in heating rate. The decomposition process can be separated into dehydration (300–503 K) and pyrolysis reaction (703–1100 K). Three points of the decomposition process are performed by dynamical analysis owing to shifts of slopes, but the combustion process has only one stage. Dynamical parameters, for instance, the possible mechanism, the pre-exponential factor, and the apparent activation energy were obtained through comparison using the Kissinger formula. The thermodynamics analysis of the Zn_1?xCo_x ZIF-8 materials is an effective way to explore the temperature influence on the process of pyrolysis, which can benefit in several recent applications.

     

基于非等温法的废弃环氧树脂电路板热解动力学分析

热解技术在处理废弃电路板，回收电路板中的金属，实现树脂、玻璃纤维等非金属成分的资源化方面发挥愈来愈重要的作用，但目前对于不含任何电子元件、含少量铜箔的废弃环氧树脂电路板的热解机理研究尚不明确。为阐述其热解催化作用，采用同步热分析仪和气相色谱-质谱联用(GC-MS)仪对不同升温速率(5, 10, 15, 20℃/min)下电路板的热解特性及热解机理进行分析。结果表明，废弃电路板热解过程主要分为四个阶段：表面残余水蒸发或其他小分子散逸、环氧树脂侧链基团氧化、四溴双酚A的分解和热解残留物分解；运用Kissinger法、Flynn-Wall-Ozawa法及Friedman法等明确单一反应的热解区间并求解热分解反应动力学参数，最终得到指前因子1.14×1022 min-1和活化能218.533 kJ/mol；采用?atava-?esták法和主曲线法进行机理函数对比分析，最终表明废弃环氧树脂电路板适用随机成核与增长模型：Avrami-Erofeev方程模化。研究结果可为促进热解技术的应用提供理论支撑。     

Evaluation of the pyrolytic and kinetic characteristics of Enteromorpha prolifera as a source of renewable bio-fuel from the Yellow Sea of China

The pyrolytic and kinetic characteristics of Enteromorpha prolifera from the Yellow Sea were evaluated at heating rates of 10, 20 and 50 °C min^?1, respectively. The results indicated that three stages appeared during pyrolysis; dehydration, primary devolatilization and residual decomposition. Differences in the heating rates resulted in considerable differences in the pyrolysis of E. prolifera. Specifically, the increase of heating rates resulted in shifting of the initial temperature, peak temperature and the maximum weight loss to a higher value. The average activation energy of E. prolifera was 228.1 kJ mol^?1, the pre-exponential factors ranged from 49.93 to 63.29 and the reaction orders ranged from 2.2 to 3.7. In addition, there were kinetic compensation effects between the pre-exponential factors and the activation energy. Finally, the minimum activation energy was obtained when a heating rate of 20 °C min^?1 was used.