升温速率对卷烟烟丝快速热解的影响

为考察升温速率对卷烟烟丝快速热解行为的影响,采用热重-质谱联用技术对卷烟烟丝在不同升温速率(200 K·min~(-1)~800 K·min~(-1))下的热解特性进行研究,并建立了不同升温速率下卷烟烟丝的快速热解动力学模型。结果表明:(1)随着升温速率的升高,烟丝各主要成分热分解温度区间的叠加程度、热解速率以及释放特性指数均呈递增趋势,且有不同程度的热滞后现象。(2)引入升温速率校正因子的动力学模型能够克服热滞后所引起的动力学参数偏差,可以更好地预测不同升温速率下卷烟烟丝的快速热解行为。(3)高升温速率下,热解烟气产物中质荷比(m/z)为56(丙烯醛)、79(吡啶)、84(烟碱)、94(苯酚)和117(吲哚)的化合物释放量减小。在高升温速率下卷烟烟丝的快速热解特性与卷烟燃烧的真实状态更为接近,建立的卷烟燃烧数学模型更加准确。     

烟粉和烟丝的热解燃烧特性及反应动力学分析

为了解尺寸对烟草原料热解燃烧动力学特性的影响,利用宏量型烟草高温热转化热重分析仪分析了不同切丝宽度烟丝及其粉碎后烟粉的热解燃烧特性,并使用Coats-Redfern法计算了样品在热解或燃烧过程中各失重阶段的动力学参数。结果表明:①烟粉的最大热解失重速率显著高于烟丝,而0.8～1.2mm范围内3种不同切丝宽度对烟丝的热解失重速率影响不明显;②烟粉在燃烧过程中,生物质三组分热转化导致的挥发分析出与燃烧反应失重峰在DTG曲线中合并为1个失重峰,而烟丝在该热转化过程表现为3个独立的失重阶段;③烟粉的起燃温度Ti高于烟丝、燃尽温度Tb显著低于烟丝,其综合燃烧特性指数S为4.75×10~(-7)%2·min~(-2)·℃~(-3),而3种切丝宽度烟丝的S值在2.63×10~(-7)～2.99×10~(-7)%2·min~(-2)·℃~(-3)范围内变化,且切丝宽度越小综合燃烧特性指数越高;④Coats-Redfern法热解动力学结果显示,在Zone 2对应的小分子有机物热解温度范围内,烟粉的热解动力学主要由2级化学反应控制,而烟丝主要受三维扩散控制。烤烟尺寸越小其燃烧性越好,且与烟粉相比,烟丝在热转化过程中受到更加显著的传热传质阻力的影响。     

烟草热解燃烧过程香味成分的释放变化

利用热分析仪和快速管式升温炉研究了烟丝在空气气氛下的热解燃烧行为,测定了不同温度条件下焦油以及酸性、中性和碱性香味成分的释放情况.结果表明:焦油和大部分香味成分在燃烧温度达到350℃时就已大量生成,继续提高温度对焦油释放量的贡献不大,但是香味成分释放量会随着温度的继续升高呈现不同程度的上升或下降趋势.     

膨胀工艺对烟丝质量的影响

以烟丝为研究对象,分别以感官评价和气质联用测定烟丝香味成分,判定不同碳膨胀工艺技术条件对膨胀烟丝物理加工质量、感官质量的影响及其变化趋势。结果表明,烟丝经不同温度二氧化碳膨胀、HT处理和塔管板烘丝后,其香味成分的变化趋势和感官质量的变化基本一致,但二氧化碳膨胀后的烟丝香味成分和感官质量降低趋势更明显。二氧化碳膨胀后烟丝的含水率有一定的提高,进而促进了烟丝膨胀效果的提高。烟丝二氧化碳膨胀最佳温度为250℃,较佳浸渍时间为120s,烟丝填充值为6.8cm3/g。     

热重-冷阱捕集-气相色谱/质谱法分析不同烟草基质受热过程中的逸出物

为研究温度对烟草热分解的影响,采用热重-冷阱-气相色谱/质谱(TGA-CT-GC/MS)联用技术,在氧气浓度为10%的氮/氧混合气氛下,对不同烟草原料(烤烟、白肋烟、香料烟、晒烟、再造烟叶基片)的烟丝进行热分析,利用冷阱捕集逸出物成分,然后进行GC/MS分析。结果表明:(1)在150℃左右时,表面的部分烟丝样品成分已发生热分解,300℃左右时完全炭化,香味成分得到有效释放;(2)烟碱的释放量随着温度的升高而逐步增加,在250℃及以上趋于稳定;(3)不同烟草原料的热解成分存在差异,逸出物中酸性成分与碱性成分的相对含量比值以晒烟最低,约为0.2,再造烟叶基片最高,约为2.6。     

卷烟烟丝段对烟气成分截留的分析方法

为考察主流烟气产生过程中烟丝段对烟气成分的截留作用,建立了卷烟烟丝段对烟气成分截留的分析方法。采用去滤嘴卷烟,非抽吸点燃,阴燃至15 mm形成稳定的燃烧锥后,用直线型吸烟机抽吸一口,将抽吸剩余烟丝段分切成多段,采用二氯甲烷萃取、GC-MS分析测定了每段烟丝截留成分的质量分数,共检测出32种成分,对分析方法进行了评价;选择截留量较大的6种烟气成分（烟碱、糠醛、糠醇、苯酚、4-甲基苯酚、吲哚）进行烟丝截留规律分析。结果表明:①烟丝段对烟气目标成分的截留率在12.0%~73.6%之间;②紧邻燃烧锥的前25 mm烟丝段对烟气成分的截留作用较强,可能主要为烟气的冷凝吸附作用;烟丝后段的截留作用较弱,主要为气溶胶颗粒的截留。该方法可以用于烟丝段对32种主流烟气成分的截留规律研究。      

卷烟烟气和烟丝中果香成分组群感官贡献对比

从已有报道的烟气成分中筛选出55种果香成分,通过GC-MS定量分析检测7种卷烟样品主流烟气粒相物及烟丝中果香成分分布,利用香气活性值(OAV)分析各果香成分的感官贡献度及果香、焦甜香、奶香、豆香、辛香5种特征成分组群在烟气粒相物及烟丝中的感官贡献差异。结果表明：卷烟烟气粒相物中共检测出17种果香成分,各成分的OAV均在10以下,烟丝中共检测出28种果香成分,大部分成分在烟丝中的含量高于烟气粒相物;果香成分组群在烟丝中的感官贡献度高于在烟气中的感官贡献度,其烟丝S_OAV约为烟气S_OAV的8.75倍;烟气中4种特征成分组群的S_OAV约为果香的26.04～3 048.21倍,而烟丝中果香成分组群的感官贡献仅次于辛香,略高于焦甜香、奶香,约为豆香S_OAV的113.44倍。     

“干头干尾”烟丝挥发性香味物质的主成分聚类分析

为研究薄板叶丝干燥过程"干头干尾"烟丝挥发性香味物质的变化特征,以在产三类卷烟牌号不同含水率"干头"烟丝、"干尾"烟丝的21种挥发性香味物质为指标,利用主成分集合选择法,选取12种挥发性香味物质进行主成分分析;按累积贡献率超过88%提取3个主成分指标,求得烟丝样品的3个主成分得分,并采用以平方欧氏距离衡量烟丝样品间差异大小的方法,对"干头"烟丝、"干尾"烟丝进行聚类分析和感官质量评价验证。结果表明:113个烟丝样品分为两类。2与正常生产的烟丝相比,"干头干尾"烟丝含水率在9.00%~12.50%之间时,挥发性香味物质含量及感官质量与正常烟丝相近,聚为一类;另一类"干头干尾"烟丝含水率9.00%,烟丝挥发性香味物质及感官质量有显著变化。对比法检验两类烟丝感官质量后,进一步验证了依据挥发性香味物质量将不同含水率"干头干尾"烟丝聚为两类的可行性。     

细支卷烟不同加香方式香味成分的转移行为

为研究烟丝、爆珠、丝束及香线加香方式下细支卷烟中香味成分的转移情况,建立了可对烟丝、主流烟气粒相物及滤嘴中醇类、醛类、酮类和酯类香味成分同时定量检测的GC-MS/MS分析方法.结果表明:①30 d密封保存后,4种加香方式烟丝与滤嘴中香味成分分布差异明显,烟丝加香样品香味成分迁移比例较大.②丝束和香线加香方式下香味成分主...     

对流干燥对烟丝表面温度及理化特性的影响

利用烟丝热风干燥装置,考察不同热风温度(70,80,90,100,110,120℃)下烟丝含水率、表面温度的变化规律,建立叶丝表面温度随含水率变化的传热传质模型,提出烟丝干燥过程中受热程度表征方法,并将干燥后(湿基含水率12.5%)烟丝理化特性的变化与烟丝的特征温度进行了相关性分析。结果表明:(1)建立的传热传质模型可以较好地反映对流干燥过程中烟丝表面温度随含水率的变化规律;(2)烟丝中碱性香味成分、酸性香味成分、香味总量、填充值与烟丝特征温度之间均达到了极显著关系,中性香味成分、氯元素的含量与特征温度之间达到了显著关系,试验范围内总植物碱、总糖、还原糖与特征温度之间关系不显著。     

Use of pyrolysis GC/MS for predicting emission byproducts from the incineration of double-base propellant

Gas chromatography/mass spectrometry was used to analyze the pyrolytic byproducts from an Army-unique propellant compound (AA2) that is composed of predominantly nitrocellulose and nitroglycerin. Compounds produced by AA2 pyrolysis were compared to compounds detected in the gaseous effluent from AA2 incineration. The light permanent gases and most of the higher molecular weight byproducts produced by AA2 incineration are replicated by laboratory pyrolysis on AA2. The reverse case also holds whereby 18 out of 24 high molecular weight AA2 pyrolytic byproducts are found in the incinerator emissions. Poor matching, however, was obtained between the two processes for the volatile, water-soluble species. None of these low molecular weight compounds produced under pyrolytic conditions were detected in the AA2 incinerator samples, likely indicating inefficient capture of these compounds from the effluent stream. Separate pyrolytic degradation of the individual components of AA2 provides evidence that nearly all of the incomplete combustion products detected during incineration originate not from the prevalent energetic ingredients but rather from the minor and trace additives in AA2. In addition, pyrolysis successfully identified the AA2 components capable of surviving the incineration process intact. This work illustrates the potential of bench-scale pyrolysis for predicting incineration behavior.     

Volatilization behavior of fluorine in fluoroborate residue during pyrolysis

Industrial hazardous waste from the fluorine chemical industry sometimes has a high content of fluorine, and incinerating it could be very poisonous if the flue gas is not properly disposed. In this study fluoroborate residue is used to represent a typical waste from the fluorine chemical industry . Thermogravimetric analysis coupled with Fourier transform infrared analysis (TG-FTIR analysis) was used to study the evolution characteristics of gaseous products during the pyrolysis of fluoroborate residue. The pyrolysis process of fluoroborate residue could be divided into three stages according to the TG analysis: moisture loss, fast decomposition, and charring. SiF(4), BF(3), and HF are found as fluorine gas species evolved in the pyrolysis process. The evolution of SiF(4) finishes at 600 °C. The evolution of BF(3) has two peaks and most of the emission happens before 600 °C. The release of HF could be divided into two stages due to the different existence of F(-). In addition, the reforming condition of different fluorine-containing gaseous substances is verified in a thermodynamic equilibrium model and the results could explain the experiment phenomenon well.     

Characterization of gaseous and solid product from thermal plasma pyrolysis of waste rubber

Pyrolysis of waste rubber in thermal plasma is studied for the purpose of producing gaseous fuel and recovering carbon black filler. The plasma reactor has a dc arc nitrogen plasma generator with a maximum electric power input of 62.5 kVA and a reaction chamber of 50 mm inner diameter and 1000 mm height. The results of a series of experiments have shown that the main components of the gaseous product are H2, CO, C2H2, CH4, and C2H4; the heat value of the gas is about 5-9 MJ/Nm3. The solid product contains more than 80 wt % elemental carbon, has a surface area of about 65 m2/g, and is referred to as pyrolytic carbon black (CBp). X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) analysis has revealed that the CBp has mainly graphitic carbon structure similar to those of commercial carbon black. The CBp may be used as semireinforcing carbon black in nontire rubber applications, or, after upgrading, as carbon black filler for tire. Thus thermal plasma pyrolysis is potentially a useful way of treating waste rubber for resource recovery.     

TG-FTIR联用研究HnB烟草基质在400℃以下的热解特性和气相产物

  目的  明确加热不燃烧（HnB）烟草基质热解特性和气相产物释放情况。  方法  采用热重-红外联用分析仪（TGFTIR）,在100 mL/min的空气流量和20℃/min的升温速率条件下,测试了甘油含量0~30%的烟草基质的热失重、气态产物组成随温度（30℃~400℃）的变化规律。  结果  ① 烟草基质主要的失重阶段处于130℃~360℃之间,该温度区间的失重速率极大值点有2个,1个处于200℃~235℃之间,另1个处于297℃~310℃之间。②烟草基质甘油含量在20%~30%时,150℃即释放出易挥发小分子,如:烟碱、碳水化合物、酚类和有机酸类、烷烃和烯烃类化合物等;甘油含量在0~10%时,200℃以上这些物质才会出现。③在4个失重阶段的失重速率极大值点附近温度下（100℃、200℃、300℃和400℃）,甘油含量对受热释放物中各类成分的比例产生了影响。  结论  上述规律可以为加热不燃烧卷烟的温度设计和烟草基质的甘油含量选择提供参考。      

比较研究纤维素、果胶和淀粉的燃烧行为和机理

本文利用微燃烧量热仪（MCC）比较研究了烟草中主要碳水化合物（纤维素、果胶和淀粉）的燃烧行为,并考察了燃烧气氛和升温速率对燃烧行为的影响。此外,利用热重-红外联用仪（TG-FTIR）比较研究了其在惰性气氛和10%氧气浓度下的热解过程,特别是主要热解气相产物（H2O、CO2、CO和羰基化何物）的形成规律,探讨了其燃烧机理。MCC测试结果发现,在相同的燃烧条件下,纤维素的燃烧性较优于淀粉,而果胶的燃烧性最差。升温速率较燃烧气氛对纤维素、果胶和淀粉燃烧行为的影响更大。TG-FTIR测试结果发现,果胶在燃烧过程中较淀粉和纤维素具有更好的焦炭化能力,且释放出更多的不可燃气相产物H2O和CO2,从而使其燃烧能力较纤维素和淀粉相对较弱。      

烟叶原料种类对烟草颗粒热解和释烟特性的影响

为揭示颗粒型加热卷烟烟芯材料热解与烟气释放规律,采用湿法造粒技术,利用热重-红外联用装置（TG-FTIR）与锥型量热仪（CONE）,探究了烟叶原料种类对其热解与释烟特性的影响规律。结果表明:①不同种类烟叶原料制备的烟草颗粒失重过程基本一致,相较于烤烟颗粒而言,梗丝、再造烟叶、白肋烟、雪茄烟和香料烟制备的烟草颗粒最大失重速率温度向低温区偏移,且梗丝颗粒和再造烟叶颗粒易挥发性物质释放阶段的失重速率较大,该阶段烤烟颗粒具有最大失重比例,且热解完成后固体残余量最小。②红外光谱结果显示,不同烟叶原料制备的烟草颗粒气相产物释放过程基本一致,因化学成分的差异使得释放温区范围略有差异。其中碳水化合物、酚类和醇类等含羟基化合物的释放温区主要集中在150~300 ℃之间;含C=O的羰基、酯类等化合物以及CO释放过程分为两个阶段,分别为250~400 ℃和500 ℃左右;当温度超过500 ℃时,烟草颗粒热解释放出NH₃和CH₄。③梗丝、再造烟叶以及雪茄烟制备的烟草颗粒的堆积密度约在0.54~0.56 g/cm3之间,相较其他原料而言较小,但烟气释放速率较大,累积释烟总量较高,其中,梗丝颗粒起始释烟速率最大;CO与CO₂释放的整体变化趋势与释烟速率曲线变化规律一致,即释烟速率越大,CO与CO₂的释放速率越大。      

大豆油的热解特性及其产物分析

本实验利用自制固定床反应器对大豆油进行热解,然后利用GC-MS、FT-IR以及元素分析对其进行分析。探讨了不同热解参数(热解温度、氮气流速、进样速率、大豆油和甲醇比例)对大豆油热解特性及其产物生物油组成的影响。结果表明:大豆油热解的最佳条件为热解温度为550 ℃、氮气流速150 mL/min、油脂进样速率为0.3 mL/min、大豆油和甲醇体积比为3:1。大豆油热解产物由脂肪烃和含氧化合物(酯、醇、酸、醚等)组成,其中脂肪烃含量可达到31.37%。     

钾盐种类及质量分数对卷烟纸裂解产物的影响

为研究钾盐的种类及质量分数对卷烟纸裂解产物的影响,采用热重法(TG)和分段裂解-气相色谱-质谱法(Py-GC/MS)分析了9种卷烟纸的热失重和热裂解行为.结果表明:①9种卷烟纸的热失重分为4个阶段,主要热失重阶段发生在162～612℃区间内.②随裂解温度升高,裂解产物数量进一步增加、种类变得复杂.两个主要裂解阶段对应的...     

几种烟草薄片的性能及热裂解产物分析

本研究对10种烟草薄片样品(9种国产,1种进口)的化学组分首次进行全面系统的分析和对比.结果 表明,烟草薄片的化学组分(热水抽出物含量、总糖含量、还原糖含量、总植物碱含量、总氮含量和灰分含量)存在不同程度的差异,因此其相应的热失重特性和热裂解成分存在差异.利用热重/差示扫描量热法对烟草薄片样品在空气氛围下的质量损失特性...     

不同部位烟叶的热失重和热裂解行为研究

利用热重红外联用技术（TG-FTIR）和热裂解气相色谱－质谱联用技术（Py-GC/MS）比较研究了清香型烟叶和浓香型烟叶上、中、下三个部位的热失重和热裂解行为,考察了空气（Air）氛围和氮气（N2）氛围对各部位烟叶热解行为的影响。结果表明,⑴清香型和浓香型烟叶的热重曲线图具有相似性,两者的差异表现在不同热解阶段失重速率和气体释放情况的不同,反应了两种烟叶化学组成的差异;不同部位烟叶的热失重行为略有差异,反映在DTG曲线和红外吸收谱图上。⑵烟叶在Air和N2氛围下表现不同的热失重行为,Air氛围下样品热解更完全,主要释放较稳定的CO2气体;N2氛围下,不同的热解阶段气体的释放情况存在明显差异,惰性环境更利于热重行为的研究。⑶通过GC-MS在线分析,对两种烟叶的热裂解产物中碱性、酸性、中性香气成分分别进行了比较,实验得出,浓香型烟叶含有较高的碱性香气成分,且两者都是中上部烟叶高于下部烟叶;挥发性酸中重要的致香物质异戊酸和苯甲酸的含量也是浓香型高于清香型;中性香气成分组成较复杂,两种烟叶各组分的含量差异比较明显,反映了两者不同的致香机理。