煤自燃程序升温实验及其在实验教学中的应用

该文利用程序升温实验系统,对三种氧气浓度(20.9%、10%和7%)所代表的采空区散热带、氧化带、窒息带进行了煤样自燃发火实验,采集了不同温度阶段的气体产物,分析了温度及氧气浓度对气体产物浓度的影响,并对指标气体进行了详细分类和评估。实验结果表明:交叉点温度CPT随着氧气浓度的升高而降低,干空气的交叉点温度为144.6℃,由经验关系计算得到的CPT值与实验数据相差仅6.08%;氧气浓度越高,临界温度越低,所产生的气体浓度越高;CO气体在不同的含氧环境下都是主要的氧化产物,可作为判断煤自燃发火的主要指标,C_(2)H_(4)和C_(3)H_(6)的产生表示煤体进入加速氧化状态,可作为判断煤自燃发火的辅助指标。

顶空-程序升温气化-气相色谱-氮化学发光检测器/质谱法测定雪茄烟叶中13种碱性香味化合物的含量

提出了顶空-程序升温气化-气相色谱-氮化学发光检测器/质谱法(HS-PTV-GC-NCD/MS)测定雪茄烟叶中13种碱性香味化合物含量的方法,并与美国国家标准与技术研究院(NIST)质谱库匹配,鉴定出39种碱性香味化合物。雪茄烟叶于40℃烘干10 h,研磨过80目(0.178 mm)筛,取过筛后的烟末样品0.5 g置于15 mL离心管中,加入含5%(质量分数)氢氧化钠的饱和氯化钠溶液5 mL和20.0 mg·L^(-1)乙醇胺内标溶液20μL,于25℃振荡萃取0.5 h,以转速4500 r·min^(-1)离心10 min,取上清液过0.45μm水相滤膜,取2 mL滤液置于20 mL顶空瓶中,在DB-WAX色谱柱上按照柱升温程序分离,NCD定量分析。结果表明,13种碱性香味化合物的质量浓度在一定范围内与对应的NCD峰面积与内标的NCD峰面积比呈线性关系,检出限(3S/N)为0.60~2.99μg·kg^(-1);按照标准加入法进行回收试验,回收率为72.0%~103%,日内和日间测定值的相对标准偏差(n=5)均小于10%;方法用于分析不同产地的雪茄烟叶样品,13种碱性香味化合物均被检出,检出量为0.9~5050.4μg·kg^(-1)。

基于程序升温-热动力学的自然发火分级预警方法

自然发火为煤矿主要致灾因素,目前大部分矿井开采自燃—易自燃类煤层,也有过半数煤矿存在自然发火危险性,煤层自然发火防治问题一直是影响煤矿安全生产的重点难点。然而不同煤矿的各个煤层赋存条件千差万别,致使煤层自燃特性无法一概而论,一矿一策、一面一策已经成为自然发火防治的必然趋势。为明确唐家会矿6号煤层易自燃煤层的自然发火特征,划分自燃阶段,确定分级预警等级、预警指标及临界值,采用理论分析、程序升温实验、自燃预警指标分析、现场工业性试验等手段进行研究,最终有效划分了分级预警等级,建立了自燃预警体系,并在现场验证其准确性,为今后唐家会矿6号煤层自然发火防治提供了参考依据。

基于程序升温的沙曲一矿煤自燃特性实验研究

为预防沙曲一号煤矿4502工作面自然发火,提升煤自燃风险防控能力,设计程序升温实验模拟煤自然发火过程,结合独立指标气体分析和多元指标气体分析方法,通过考察O_(2)、CO、CH_(4)、C_(2)H_(6)、C_(2)H_(4)等气体体积分数及链烷比、烯烷比指标随温度的变化规律,优选煤自燃标志气体,确定煤自然发火临界温度及干裂温度,研究沙曲一号煤矿3+4^(#)煤层自燃特性。结果表明,在临界温度前,耗氧速率、CO浓度、φ(C_(2)H_(6))/φ(CH_(4))增长平缓,C_(2)H_(6)、C_(3)H_(8)少量产出,在临界温度后耗氧速率、CO浓度呈指数规律快速增长,φ(C_(2)H_(6))/φ(CH_(4))则产生突变上升;C_(2)H_(4)出现于100℃,烷烃释放量在100~110℃大幅增加,之后φ(C_(2)H_(4))/φ(CH_(4))规律性单调上升,φ(C_(2)H_(4))/φ(C_(2)H_(6))和φ(C_(2)H_(4))/φ(C_(3)H_(8))则先降低后升高;C_(2)H_(2)出现于240℃,远高于干裂温度。总结得出耗氧速率、CO、C_(2)H_(4)、C_(2)H_(2)可作为煤自燃主要预测指标,C_(2)H_(6)、C_(3)H_(8)浓度、φ(C_(2)H_(6))/φ(CH_(4))和烯烷比可作为煤自燃辅助判断手段,3+4^(#)煤层煤样临界温度为75~85℃,干裂温度为100~110℃。

程序升温条件下不同煤种的氧化自燃特性试验研究

通过程序升温氧化实验装置,对三种不同煤样进行了程序升温条件下的氧化自燃模式试验,并结合煤炭自热期的五级氧化过程,全面分析了三种煤样的氧化自燃过程,得出了褐煤与烟煤氧化自燃特性的差异。

程序升温还原法和程序升温脱附法表征全Pd催化剂

研制的新型储氧材料具有高的储氧量和大的比表面积,显示出良好的抗高温老化性能。将新型的储氧材料作为载体添加到Pd/Al2O3催化剂中,用程序升温还原法(TPR)和程序升温脱附法(TPD)对催化剂Pd/Al2O3、Pd/OSZ及Pd/Al2O3+OSZ性能进行表征,表明储氧材料的添加,影响了Pd的氧化还原性能和氧脱附性能,提高了催化剂的活性。

环保催化剂SnO_2-TiO_2的程序升温还原及脱附研究

对以CO为还原剂同时还原SO2和NO分别为S和N2的反应,SnO2和TiO2(锐钛矿)没有催化活性,但它们组合成固溶体后,显示出很高的活性,说明它们之间存在协同效应 采用CO-TPR和NO-TPD证实SnO2和TiO2之间的协同效应表现为几何效应即TiO2使SnO2良好分散在TiO2的内孔表面和电子效应即TiO2促进SnO2表面晶格氧的还原和削弱NO的吸附能力 CO-TPR研究证明SnO2或SnO2-TiO2中被CO还原的晶格氧数只是总晶格氧数的10-5,说明这部分晶格氧为表面晶格氧。

基于分子结构预测气相色谱程序升温保留指数

从拓扑指数出发,研究了分子结构与气相色谱程序升温保留指数之间的关系。对所选择的部分分子结构,利用主成分回归(PCR)的相关系数R=0.9998,标准偏差S=9.987,交互检验(leave one out cross-valida-tion)所得标准偏差S=11.17。同时,对同一柱型不同升温速率条件下的保留指数之间的关系、同一升温速率不同柱型条件下保留指数之间的关系进行了初步探讨,建立的模型线性关系明显。

基于程序升温的煤层自然发火指标气体测试

研究煤自然发火过程中指标气体的产生规律.通过对上、下煤样在程序升温条件下测试研究煤层自然发火指标气体的变化规律,确定了测试煤样由低温氧化阶段到快速氧化阶段的临界温度和煤层自燃发火预测预报指标气体.研究结果表明:C2H4和C2H4/C2H6初始出现时的临界温度、C3H8/C2H4比值峰值点温度与煤样由低温氧化到快速氧化阶段的临界温度具有很强的一致性,均揭示了此时煤样已进入快速氧化阶段.该研究成果对开展煤自燃低温阶段实验研究提供了重要的科学价值.

基于程序升温的煤自燃临界温度测试方法

针对绝热氧化法测试临界温度周期长的不足,以缩短测试时间为切入点,建立了利用CO浓度与温度的变化求解临界温度的计算模型,提出了基于程序升温条件下的煤自燃临界温度测试方法。在此基础上,采用课题组研制的实验设备对3种不同变质程度的煤样进行了实验计算,并将计算结果与绝热条件下所得的临界温度值进行分析比较。结果表明:基于程序升温方法得到的煤自燃临界温度与绝热方法的测试结果基本一致,且测试周期短,单个煤样测试时间不超过3.5h。

程序升温条件下煤炭自燃特性

通过程序升温实验研究了煤炭的自燃特性,测定了不同粒度煤样在不同温度下产生CO,CO2等气体的浓度.讨论了指标气体的选择,分析了CO,CO2等气体浓度随温度的变化规律,得到了耗氧速度与煤温及煤体粒度的关系.结果表明,煤体粒度越小,温度越高,则煤氧复合的强度越大.本实验的研究结果对煤矿火灾的防治具有指导作用.

程序升温大体积进样和解卷积气相色谱-质谱法测定蔬菜水果中32种农药残留量

建立了蔬菜、水果中有机磷、有机氯、拟除虫菊酯和氨基甲酸酯等32种农药的气相色谱-质谱（GC-MS）检测方法。样品经乙腈提取,石墨碳黑串联丙氨基固相萃取柱净化,采用程序升温大体积进样,GC-MS全扫描模式采集,结合解卷积技术定性分析,内标法定量。分别对程序升温和大体积进样等条件进行了研究,并考察了方法选择性和耐用性。在最优条件下,32种农药的响应值与浓度呈良好的线性关系（r〉0.995）,各农药的方法检出限为2.0~5.0μg/kg,以菠菜、四季豆和黄瓜为代表基质,进行3个水平（0.010~0.50 mg/kg）的加标回收试验（n=6）,回收率为65.2%~120.3%,相对标准偏差（RSD）为4.1%~22.3%。该方法快速、灵敏、可靠、耐用,能满足蔬菜、水果中多类多残留痕量分析的要求。

程序升温热重法研究扎赉诺尔煤的气化动力学

用程序升温热重法对扎赉诺尔煤（ＺＬ）的８００℃半焦进行ＣＯ２气化研究，考察了升温速率对ＴＧ／ＤＴＧ谱图的影响，分析讨论了ＤＴＧ参数（Ｔｍ和Ｒｍ）的变化；用单一升温速率法和多个升温速率组合法分别作了动力学计算，并对结果进行了分析讨论。结果表明：Ｔｍ和Ｒｍ均随升温速率的增高而增大，两种计算方法得到的动力学参数是不同的，单一升温速率法计算出的表观活化能Ｅ和指前因子Ａ遵循关系式：ｌｏｇＡ＝０．１０Ｅ８．４ｓ，即存在动力学补偿效应；多个升温速率组合法对表观活化能Ｅ的计算。

低温阶段程序升温法对煤氧化过程影响的研究

基于温控方式对煤氧化指标测试的重要性,采用自主研制的煤氧化模拟试验系统,通过与恒温测试法对比煤氧化升温过程中CO的生成量,研究低温阶段程序升温法对煤氧化过程的影响。结果表明:程序升温法能较好地表现出煤的氧化能力,但程序升温会造成煤样罐中温度场分布不均匀,温度梯度逐渐增大,煤体氧化程度不相同。低温条件下,程序升温法对煤氧化过程的影响总体上还比较小,且程序升温法采用程序控制温升,升温连续性好,操作简单,是一种可靠的温控方式,可以替代恒温测试法进行测试,有很好的应用价值。

程序升温对不同成熟度水蜜桃保鲜效果的影响

以七、八成熟"湖景蜜露"水蜜桃为试材,研究了程序升温处理和0℃低温贮藏条件下果实失重率、硬度、呼吸速率、可溶性固形物含量、可滴定酸含量、总糖含量、丙二醛含量和果肉色差L*值等品质指标的变化。结果表明:在没有造成细胞不可逆冷害损伤前,程序升温可以使七、八成熟果实正常后熟、软化,成熟度愈低呼吸高峰出现愈早;程序升温处理果实丙二醛含量低,总糖和维生素C含量均高于0℃下贮藏的果实;整个试验过程中,程序升温处理果实含有较高的总糖和维生素C,贮藏效果较好。

程序升温热重法研究神府高温煤焦-CO_2气化反应性

在制焦温度为1223-1773 K内,制备了慢速和快速神府煤焦,采用程序升温热重法研究了煤焦-CO2高温气化反应性。主要研究了升温速率、制焦温度和热解速率对煤焦反应性的影响,并对一种高温慢速热解焦（制焦温度为1573 K）的程序升温和等温动力学进行了比较。结果表明：升温速率对煤焦-CO2气化反应有明显影响;制焦温度较高的煤焦反应性较低;快速热解有利于提高煤焦的反应性;由程序升温法和等温法所得活化能随转化率变化呈现不同的趋势,但所得活化能的平均值分别为160.13 kJ/mol和163.21 kJ/mol,十分接近。

程序升温条件下甲醇转化反应及流化床催化剂SAPO-34的积碳

在流化床反应条件下进行了SAPO-34催化的甲醇转化的程序升温反应,并分析了不同反应温度阶段的积碳产物.结合对反应流出物的检测结果和热分析及色质联用分析确定的积碳物种变化,解释了程序升温反应过程中甲醇转化特殊的变化趋势.在程序升温甲醇转化的积碳产物中,除芳烃外,还有一种饱和的多环烷烃积碳物种,它的生成影响了烃池活性中心的形成并引起甲醇转化在低温反应阶段的失活.甲基取代苯和甲基取代金刚烷是低温条件下SAPO-34催化的甲醇转化产生的主要积碳产物,它们在升温过程中会向甲基取代萘以及稠环芳烃转变.积碳物种的演变对应了甲醇转化在起始反应阶段(300～325oC)的反应活性升高和此后(325～350oC)的失活以及在更高温度阶段(350～400oC)活性的恢复.在反应性能评价和积碳分析基础上,首次提出了一种与金刚烷类积碳物种生成相关的低温甲醇转化的失活机理.

煤自燃阻化剂性能评价的程序升温氧化法研究

对几种阻化剂进行了程序升温氧化法测定,获得了在氧气量充足情况下原煤样与各阻化煤样的时间-温度曲线。对传统阻化剂阻化效果测试手段和阻化率的计算方法进行了讨论,提出基于程序升温氧化法的新的阻化率和阻化效果计算方法,并分析了本实验中几种阻化剂的阻化原理,比较了其阻化效果。

程序升温处理对HKUST-1吸附甲烷性能的影响

以Cu(NO3)2和均苯三甲酸为反应物、N,N′-二甲基甲酰胺为溶剂,采用溶剂热法合成出结构稳定的金属有机骨架材料HKUST-1;对HKUST-1进行程序升温处理,采用FTIR、SEM和N2吸附-脱附等方法对处理前后的试样进行了表征,并考察了HKUST-1对CH4的吸附性能。实验结果表明,程序升温处理可脱除残留在HKUST-1孔道内的溶剂和杂质组分,使更多的Cu2+活性位暴露出来,提高其吸附CH4气体的能力;230℃是较为合适的程序升温处理温度,处理后HKUST-1的比表面积和孔体积分别为1 505.4 m2/g和0.720 cm3/g,在298 K和3.5 MPa下,CH4吸附量达到220.36 cm3/g(9.84 mmol/g)。

基于程序升温的煤低温氧化表观活化能试验研究

为了鉴定玉华长焰煤、安山不黏煤和华丰气肥煤这3种不同变质程度煤样的自燃倾向性,利用程序升温试验,建立了耗氧速率与煤体温度之间的阿伦尼乌斯公式并对其进行对数处理得到活化能方程,分析该方程的线性回归直线斜率并计算出煤样低温氧化表观活化能,再采用傅里叶变换红外光谱仪对煤样的表面分子结构进行了分析,揭示了不同变质煤样自燃倾向性差异的原因。结果表明:在3种试验煤样中,随着变质程度的加深,表观活化能呈现出逐渐增大的趋势,自燃倾向性降低;随着变质程度的加深,煤样表面分子结构中有利于自燃的基团减少,不利于自燃的基团增大,导致自燃倾向性逐渐降低。