磷石膏脱水反应动力学研究

利用Netzsch STA 409PC型TG-DSC同步热分析仪,在升温速率分别为2.5,5.0,10,20℃/min的条件下对磷石膏脱水进行测试,研究其动力学和反应机理。结果表明,磷石膏脱水分为2步进行,产物分别是CaSO4.0.5H2O和CaSO4。2步脱水都遵循Avrami-Erofeev方程,脱水速率受晶核的形成及生长控制,活化能分别为97.67 kJ/mol和92.63 kJ/mol。利用得到的动力学方程对磷石膏在不同温度下的脱水过程进行模拟计算,结合工业上采用磷石膏制备建筑石膏的工艺和控制问题进行了讨论和分析。     

不同粒度谷壳糠粉的燃烧特性

为了探索谷壳糠粉的燃烧特性,基于粉尘层和粉尘云实验研究了粒径对其最低着火温度的影响,采用哈特曼管和锥形量热仪测试了不同粒径谷壳糠粉的爆炸下限和热释放性能,利用热重/差式扫描量热仪系统地研究其燃烧特性和燃烧动力学。结果表明：随着谷壳糠粉粒径的减小,其最低着火温度（MIT）和爆炸下限浓度（LEL）降低,但最大爆炸压力P和爆炸压力上升速率均增大。其中粒径为80～96μm样品的爆炸压力为0.9MPa,其粉尘层（5mm及10mm）和粉尘云最低着火温度分别为130℃和430℃,燃烧特性指数S_N达到3.82×10^-7,较粒径为180～1250μm样品提高了57.2%;在307s出现最大释热峰,且最大释热峰值强度增加至62kJ/m²,对应热解过程的反应活化能由35.35kJ/mol（180～1250μm样品）增大至51.15kJ/mol,表明其燃烧过程随粒径的减小由扩散控制转变为动力学控制过程。     

硫酸浸出硼泥中镁离子过程研究

对硫酸浸出硼泥中镁离子工艺过程进行了研究,考察了硼泥颗粒粒径、硫酸稀释比、酸浸温度对浸出镁离子的影响。结果表明,当硼泥颗粒粒径为62~77 μm、硫酸稀释比为1∶2、酸浸温度为60 ℃时,得到镁离子最高浸出率为64.61%。通过动力学分析得出,当硼泥颗粒粒径为62~77 μm 时,硫酸浸出硼泥中的镁由表面反应控制和固膜扩散控制共同作用,酸浸活化能为14 kJ/mol。     

含不同粒度HMX的PBX(HMX)在AP促进下的热分解及激光点火性能

为探究主体炸药HMX的粒度对PBX(HMX)/AP复合含能材料的热分解和激光点火性能的影响,通过溶剂-非溶剂法对原料HMX和AP进行重结晶并筛分得到不同粒径分布的HMX_R和细粒度AP_R(5～20μm),进而制备含不同HMX粒度的PBX(HMX)/AP,对所得晶体和复合物分别进行SEM、DSC、DSC-IR及热分解动力学和1064nm激光点火测试。结果表明,HMX_R和AP_R的热分解表观活化能E_a和热爆炸临界温度T_b随着晶体粒度减小而减小;PBX(HMX)/AP中,HMX_RC的粒径范围为30～140μm、d₅₀为68μm、按HMX与AP零氧平衡配比的PBX(HMX_RC)/AP热性能最优,其热分解表观活化能E_a为212.78kJ/mol,比HMX_RC降低约274.44kJ/mol;其热爆炸临界温度为197.45℃,比HMX_RC降低约...     

端氨基丁腈橡胶增韧环氧-聚酰胺胶粘剂的研究

通过DSC,扫描电镜分析及剪切和剥离强度性能测试研究了端氨基液体丁腈橡胶(ATBN)改性环氧-聚酰胺体系的固化动力学,粘接性能及增韧相态。结果表明,根据Ellerstein法和峰值法计算得到的固化反应活化能分别为为73.6 kJ/mol和65.7 kJ/mol,体系最佳固化温度为41～97℃。固化体系中橡胶相粒径大小对胶粘剂性能有较大影响,60℃和室温固化体系分散相粒子平均粒径分别为1～2μm,0.5μm。粒径1～2μm时体系的增韧效果最佳,粘接性能优异。     

三聚磷酸二氢铝吸附Pb~(2+)的动力学研究

采用动态吸附法研究三聚磷酸二氢铝吸附Pb2+的动力学行为并进行吸附活化状态热力学参数分析。结果表明:当三聚磷酸二氢铝粒径小于150μm,搅拌转速大于200 r/min,Pb2+的初始质量浓度为500 mg/L时,三聚磷酸二氢铝对Pb2+的化学吸附反应符合二级反应动力学方程,吸附速率常数k与温度T之间的关系符合Arrhenius公式,吸附活化能Ea=29.34 kJ/mol,吸附频率因子A=62.25 L/(mg.min),ln(k/T)与1/T之间的关系符合Eyring公式,其活化焓ΔH=27.31 kJ/mol,活化熵ΔS=-217.55 J/(mol.K)。     

CaF2作用下磷石膏还原分解过程的动力学特性

借助热分析手段,研究了磷石膏在矿化剂作用下还原分解过程的反应特性,探讨了矿化剂CaF2对磷石膏高温分解过程的影响.矿化剂的引入可以显著降低磷石膏分解的起始温度,有效提高磷石膏还原分解的反应活性,加入3wt％ CaF2能使磷石膏的分解温度降低约200℃.矿化剂与磷石膏混合体系在950℃下分解时,主要产物是Ca2SiO4,也存在含氟的共熔体,表明加入CaF2能促进磷石膏的固相分解反应.利用Coats-Redfem法获得磷石膏还原反应的动力学方程,计算得到其表观活化能E=380.06 kJ/mol.     

水热处理对含油污泥热解特性及动力学影响

利用热重分析仪研究了水热处理对含油污泥（OS）热解特性的影响,并使用Kissinger-Akahira-Sunose(KAS)和Ozawa-Flynn-Wall (FWO)的方法对其热解动力学进行了分析,确定了经过不同水热温度处理后的含油污泥在不同热解阶段的表观活化能,考察了水热处理及其水热温度对含油污泥热解特性及动力学参数的影响。热分析的结果表明：水热处理使得含油污泥在热解不同阶段的终止温度向较低温度区间移动,在相同的转化率下经过水热处理后的OS在不同热解阶段的表观活化能均低于原样。随着水热反应温度从160℃增加到240℃,根据FWO法估算的OS在热解第一阶段的平均表观活化能从75.20kJ/mol增加到78.28kJ/mol,热解第二阶段的平均表观活化能从151.04kJ/mol降低到144.18kJ/mol,热解第三阶段的平均活化能从171.12kJ/mol增加到了192.59kJ/mol。     

不同种类密胺塑料的固化动力学行为对比分析

采用差示扫描量热(DSC)法,利用Kissinger和Ozawa法对不同种类密胺塑料(MF)的固化动力学进行了研究,得出注塑级MF的固化活化能为138.00 kJ/mol,模压级MF的固化活化能为87.17 kJ/mol.结果表明,注塑级MF固化活化能高,需要更高温度才能发生固化反应,可以满足注射成型要求.     

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.     

2-巯基吡啶镉(Ⅱ)、汞(Ⅱ)配合物的热分解动力学研究

采用TG-DTG技术研究了2-巯基吡啶镉(Ⅱ)、汞(Ⅱ)配合物在氮气气氛中的热分解机理及非等温动力学。采用积分法(Coats-Refern方程,HM方程,MKN方程)和微分法(Achar方程)对非等温动力学数据进行了分析,得到了配合物第一步热分解反应的机理函数、动力学参数和热分解动力学方程。结果表明:其热分解过程属F2(化学反应)机理控制,非等温热分解的动力学方程为dα/dT=A/β.e-E/RT(1-α)2,其中镉(Ⅱ)配合物的表观活化能E=86.35 kJ/mol,指前因子A=4.72×107s-1;汞(Ⅱ)配合物的表观活化能E=189.67 kJ/mol,指前因子A=3.79×1018s-1。     

稀土镧氨基酸Schiff碱的合成及热分解动力学研究

合成了配合物[La(Glu-sal)(H2O)2Cl].2H2O,并通过化学分析、红外光谱、紫外光谱、摩尔电导和TG-DTA等对其进行了表征,运用Achar法和Coats-Redfern法,研究了配合物第3步、第4步热分解的动力学过程,第3步非等温动力学方程为dα/dt=Ae-E/RT3/2(1-α)2/3[1-(1-α)1/3]-1,其表观活化能E=216.4 kJ/mol,指前因子lnA=45.2 s-1;而第4步动力学方程为dα/dt=Ae-E/RT(1-α)2,其表观活化能E=289.8 kJ/mol,指前因子lnA=50.9 s-1。     

The dissolution kinetics of sand as function of particle size

The initial dissolution rate of sand into sodium hydroxide solution (12.5 mol/L) over a wide range of temperatures (150 to 220°C) and pressures (0.47 to 2.29 MPa) has been determined. A semi-empirical equation was found to fit the dissolution data obtained at different temperatures and at different particle sizes. The influence of temperature on the reaction extent led to the activation energy of the dissolution, E_a = 74.41 kJ/mol. Six samples of sieved silica having narrow particle size distribution 38–40, 100–125, 212–200, 400–500 and 850–1000 μm were reacted with 12.5 mol/L sodium hydroxide solution at 220°C. The effect of particle size, i.e., surface area of the grains, on the initial rate of dissolution (denoted v₀) has been described by an empirical equation. Evidence is given here showing that the general assumption of the simple proportionality between the rate of reaction and the exposed surface of solid is not always confirmed.     

铝粉粒度对RDX热分解动力学的影响

采用DSC研究了10.7μm、2.6μm和40 nm铝粉对RDX热分解的影响.结果表明,微米铝粉对RDX的热分解基本没有影响;40 nm铝对RDX的一次分解和二次分解均有明显的促进作用;随着40 nm铝含量的增加,RDX的二次分解峰凸显出来并提前,峰形变得尖锐;当40 nm铝质量分数为30％时,二次分解峰掩盖一次分解峰...     

典型垃圾材料的热分解动力学

对垃圾材料的热分解动力学研究目的在于研究垃圾材料的热解特性,文中对典型垃圾材料聚氯乙烯(PVC)和纸进行热分解动力学研究.用综合热分析仪分别测试PVC及纸在升温速率为10,15,20,30 K/min时的TG-DSC曲线,获取PVC和纸在最大质量损失速率时的温度Tmax及其他动力学参数.然后用Kissinger法和Fl...     

固体酸催化合成丙烯酸异冰片酯动力学

以莰烯和丙烯酸为原料,采用自制SO_4~(2-)/TiO_2-SnO_2固体超强酸为催化剂催化合成丙烯酸异冰片酯(IBOA),考察了催化剂用量对IBOA收率的影响,并研究了该反应的本征动力学方程。结果表明,在搅拌速率大于400 r/min,催化剂粒径小于83μm时,可消除内外扩散。通过机理基元反应动力学,建立丙烯酸与莰烯合成IBOA的反应动力学模型,分析可知,该合成反应的正反应为二级反应、逆反应为一级反应,反应活化能为60.089 k J/mol,指前因子为4.068×10~5 L/(mol·g·min),该动力学模型预测的结果与实验结果吻合良好。     

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。     

Effect of particle size on thermal decomposition and devolatilization kinetics of melon seed shell

Thermogravimetric analysis (TGA) and devolatilization kinetics of melon seed shell (MSS) at different particle sizes (150?µm and 500?µm) and at different heating rates (10, 15, 20, and 25?°C/min) were investigated with the aid of TGA. The results of the TGA analysis show that the TGA curves corresponding to the first and third stages for 150?µm particle sizes exhibited some bumps that developed at the first and third stages of pyrolysis. It was also observed that at constant heating rate, the maximum peak temperature increases as the particle sizes increase from 150 to 500?µm, whereas 500?µm particle sizes exhibited higher peak temperatures compared to 150?µm particle sizes. The resulting TGA data were applied to the Kissinger (K), Kissinger–Akahira–Sunose (KAS) and Flynn–Wall–Ozawa (FWO) methods and kinetic parameters (activation energy, E and frequency factor, A) were determined. The E and A obtained using K method were 74.27?kJ mol^?1 and 3.84?×?10⁵?min^?1 for 150?µm particle size, whereas for 500?µm particle size were 97.12?kJ mol^?1 and 3.74?×?10⁷?min^?1, respectively. However, the average E and A obtained using KAS and FWO methods were 82.35?kJ mol^?1, 1.29?×?10⁷?min^?1, and 88.50?kJ mol^?1, 1.32?×?10⁷?min^?1 for 150?µm particle sizes. While for 500?µm particle sizes, the E and A were 108.46?kJ mol^?1, 3.14?×?10⁹?min^?1, and 113.05?kJ mol^?1, 7.56?×?10⁹?min^?1, respectively. It was observed that E and A calculated from FWO and KAS methods were very close and higher than that obtained by K method. It was observed that the minimum heat required for the cracking of MSS particles into products is reached later at higher peak temperatures since the heat transfer is less effective as they are at lower peak temperatures.