竹柳热解的热红联用分析

在10℃/min的慢速升温条件下对竹柳热解过程进行分析,并利用FTIR对其热解产物及析出过程进行在线检测。结果表明：竹柳热解过程大致可分干燥失水阶段、快速热解阶段和炭化阶段3个阶段,其中主要阶段发生在127～587℃的温度区间内,该阶段的质量损失率高达73.77%;587℃以后试样质量维持缓慢变化,最后的残余质量为17.62%。根据红外谱图分析得出竹柳热解气体产物以CO2、CO、H2O等为主,并可能含有少量的酸酐类、酯类、酸类、酰胺类、烃类等物质。

废旧轮胎热裂解行为的热红联用研究

采用热红联用技术研究升温速率对废旧轮胎热裂解转化率及产物的影响。结果表明:升温速率为50,20和5℃·min-1的峰值温度规律性地依次递减,主要是由样品的热弛豫造成的;热裂解第1阶段天然橡胶和合成橡胶同时裂解,第2阶段为合成橡胶裂解;废旧轮胎在不同升温速率下的热裂解产物不同,升温速率大有利于得到相对分子质量小的成分。

热红联用研究催化剂对PDADN-RDX改性双基推进剂热分解的影响

利用PDSC、TG和DSC-FTIR联用技术和加热裂解原位池红外技术研究了两种燃速催化剂对PDADN-RDX-CMDB推进剂热分解的影响,结果表明,推进剂的热行为有很大改变:分解温度降低、分解热增大、分解放热速率提高,主要组分的标志性官能团提前消失,主要气体产物提前出现,具有负生成热的气体放出量明显增加。初步阐明这些变化与燃烧性能的关系,并用一个经验方程关联了PDSC特征量与燃速。初步探索了催化剂的作用机理,这两种催化剂改变了推进剂中PDADN和RDX组分的分解机理,使C—N键在分子断裂的竞争反应中占优。

5个常见树种枝叶热解的热红联用分析

通过热重-红外联用技术,研究长江下游地区5个常见树种在纯氮气氛围中、40℃/min升温条件下的热解过程的特点。进气速率为40 m L/min,温度范围为30~800℃,得到样品的热重(TG)和微商热重(DTG)曲线。对产生的烟气进行红外光谱解析。结果表明,样品的热解反应在180℃时气体排放大量增加,可分为水分析出、快速热解、炭化3个过程。热解产物主要有CO、CO_2、酯类、酸、醛等物质。

不同季节马尾松针叶热解的热红联用分析

使用热重分析仪—傅里叶变换红外分析仪联用(热红联用)技术,对南京森林警察学院仙林校区内冬、春两季的马尾松针叶热解过程的特点进行分析,并对热解产生的烟气成分进行红外光谱解析。结果表明:在空气气氛下,马尾松针叶快速热解过程析出大量的挥发分,可达到60%左右的失重率,主要发生在180～380℃的温度区间内,其烟气主要成分是CO、CO_2、酸、醛等物质。

通过热重红外联用确定白皮松的热解过程和产物生成特性

采用热重-傅里叶变换红外光谱联用技术,对不同粒径白皮松的热解红外过程进行了分析,以研究不同粒径白皮松在木醋液生成过程中存在的差异性。白皮松的热解过程分为4个阶段：第1阶段是在30℃-130℃时,主要是水分的消失,失重率较小,质量损失大约为6%;第2阶段是在130℃-200℃,木材热分解缓慢,主要是半纤维素及不稳定纤维素成分的热解,质量损失大概在2%;第3阶段是200℃-400℃,最大热解速率时的温度（峰温）约为365℃,该阶段失重约64%,主要是由于纤维素的分解和燃烧;剩余部分则在第4阶段400℃以后,主要是木质素的热分解,以及碳化的纤维素分解。从白皮松的红外三维谱图可以发现,白皮松颗粒热分解过程中在200、525、830、1 100s及1 420s时有较高的吸光度。粒径越小的白皮松热分解越彻底,粒径较小其热分解较快,粒径为1.0mm以上对热分解的影响较小,木醋液的生成在主热解阶段持续到炭化阶段。

热红联用技术在森林火灾烟气测试中的应用

探索了一套基于热重分析仪-红外光谱分析仪联用(热红联用)技术的森林火灾烟气测试方法。该方法在对森林可燃物燃烧的热失重过程进行热重分析的同时,同步地对热解气体成分进行傅里叶红外光谱(FTIR)分析,从而实现了对燃烧过程诸因素的跟踪分析。

马尾松针叶热失重及烟气的红外光谱

使用热重分析仪-红外光谱分析仪联用(热红联用)技术,分析了马尾松凋落针叶热解过程的特点,测定了其在热解燃烧各阶段的失重百分比,并对产生的烟气进行了红外光谱解析。结果表明,马尾松凋落针叶的热失重过程可以区分为4个阶段,其烟气的主要成分是CO2、CO、H2O、甲烷和乙酸等。

马尾松凋落针叶热解燃烧烟气排放机理

使用热重-红外光谱分析仪联用(热红联用)技术,测定了马尾松凋落针叶热解燃烧的起始温度、烟气成分、排放量及其达到峰值时的温度等。结果表明,针叶在250℃时气体排放开始大量增加,当升温至600℃左右时,有氧条件下其气体排放基本结束,而无氧条件下则继续排放气体,甚至在950℃时仍然有CO2和CO排出;针叶释放的无机烟气以CO2和CO为主,在有氧和无氧条件下,气态有机物在种类和排放量上均有较大差异,无氧条件下气态有机物的排放量最高。实验还发现,无氧条件下,CO和气态有机物排放量出现了多峰值现象,表明针叶在无氧条件发生了2-3次热解排放高峰。

秸秆热解过程HCl析出特性的试验研究

秸秆是我国最主要的生物质资源,年产量约7亿t。采用TGA-FTIR联用技术研究稻秆和棉秆的热解,考察升温速率、颗粒粒径及矿物质等参数对秸秆Cl-HCl转化的影响。实验结果表明:酸洗预处理对稻秆化学结构没有影响;随着升温速率的升高,稻秆热解HC1释放量增加,即Cl-HCl的转化率提高,同时达到峰值时所对应的温度提高;升温速率对HCl的影响比热解终温的影响大;颗粒粒径的减小增加了HCl的析出;与原稻秆相比,经5%HNO3酸洗的稻秆热解HCl的析出量明显增加,而添加CaCO3的稻秆热解HCl的析出量最少。

马尾松凋落物燃烧烟气成分比较分析

以马尾松凋落的细枝、针叶和树皮为试样,使用热重分析仪-红外光谱分析仪联用(热红联用)技术,分别测定了3种试样在热解和燃烧温度为347、422、497、647℃时的烟气成分。结果表明,马尾松3种凋落物燃烧所产生的气态有机物在种类和排放量上均有较大差异。释放的气体主要成分是CO2、CO、少量的甲醛和一些气态的有机物。在凋落的针叶中CO2的排放量最高,而CO的排放量最低,说明松针是最易燃的凋落物。

微孔模拟物Stber二氧化硅与有机质相互作用的实验研究

地球环境中普遍存在的纳米孔与有机质的相互作用对资源和环境领域许多重要科学问题(如有机质的吸附与保存、油气的赋存与采收以及二氧化碳的地质封存等)起着关键作用。然而,目前关于纳米孔特别是微孔(<2 nm)与有机质作用的系统研究还比较少。本文选择实验室合成的Stber二氧化硅作为模拟矿物微孔,采用热红联用技术(TG/DSC-FTIR)来研究其与系列有机溶剂(乙醇、正丙醇、正丁醇、正庚醇)作用后的热化学性质。结果表明,乙醇和正丙醇较易进入Stber二氧化硅微孔(孔径0.8 nm)。在NH_3催化作用下,醇与孔内外硅羟基发生烷氧基化作用,孔外烷氧基的脱除温度随着溶剂碳链增加而降低,放热效应逐渐增强;相反,孔内烷氧基的脱除温度随碳链增加而增加,放热效应逐渐减弱。在无NH_3存在条件下,由于烷氧基化作用减弱,乙醇与正丙醇能在孔内游离存在,孔内烷氧基的脱除温度随溶剂碳链增加呈下降趋势。Stber二氧化硅的微孔结构直接影响了醇类有机质在不同气氛下的热解行为,甲烷、乙烯、丙醛等分子的逸出也为纳米孔隙结构束缚下的有机质的深部热行为提供了参考。

生物质秸秆燃烧特性的试验研究

通过对秸秆进行热分析与傅立叶红外光谱方面的研究,分析了秸秆的燃烧放热机理以及燃烧过程中释放的气体种类,并在燃烧特性方面与煤进行了对比。结果表明:秸秆在燃烧中共有两段明显的放热,第一阶段从255℃放热开始至307℃结束,释放的气体有CO2、CO、烷烃、烯烃等;第二阶段从403℃开始至443℃结束,有CO2和少量的CO放出,放热大部分集中在第一阶段。通过与某烟煤对比分析可知,秸秆的燃尽度较高,活性较好,热值为一般烟煤的一半之多,并且高温燃烧时释放出的气体对环境污染较小,在水泥窑中是一种较好的可替代燃料。

水泥窑用污泥烘干特性的试验研究

通过天津纪庄子污泥和山东胶南污泥等的热红联用试验,研究了污泥在烘干时应注意的事项。研究表明,污泥由于组分不同在烘干时所需要的温度是不一样的,在对污泥进行烘干时应对每种污泥进行试验分析;胶南污泥在低温干燥时会放出NH3、HCl、HCN和SO2等有毒气体,它们的集中释放温度在214～330℃,在烘干时应避开该温度范围。

利用煤气化炉渣制备中空陶粒及其发泡机理研究

以两种煤气化炉渣粗渣为原料,采用热处理工艺制备中空陶粒。利用X-射线衍射仪、扫描电子显微镜、综合热分析-红外光谱联动仪和Factsage 7.0软件研究了热处理温度对中空陶粒相组成、显微结构和发泡机理的影响。结果表明:以煤气化炉渣粗渣为原料,在750℃~900℃范围可以制得堆积密度为0.34 g/mL^0.61 g/mL的中空陶粒。两种煤气化炉渣在热处理温度下高温液相的黏度与玻璃成形的黏度范围102 Pa·s^10^6.6 Pa·s相吻合,利于发泡。中空陶粒发泡主要是由升温过程中煤气化炉渣内放出的CO2,CO和H2O气体在高温下体积膨胀所致。

ADN与AP/RDX/Al相互作用及机理

采用高能氧化剂ADN部分代替AP,分别设计了AP/RDX、AP/RDX/Al、ADN/AP/RDX、ADN/AP/RDX/Al四种组分体系,利用差示扫描量热技术,研究ADN与高能组分的相互作用,尤其是对组分体系放热量的影响。结果表明,ADN的加入使ADN/AP/RDX组分体系的放热量增加了1.6倍,使ADN/AP/RDX/Al组分体系的放热量增加了1.68倍。同时,采用热-红-质联用技术,通过对分解产物的结构鉴定及整个过程中红外光谱强度和质谱质子流强度变化规律的研究,发现ADN的加入导致组分体系热分解反应生成更多的标准摩尔生成焓小的生成物,使得热分解反应的焓值更小,放热量增加。

含油钻屑的热解特性

在石油勘探和页岩气开采中会产生大量废弃含油钻屑,热解是实现含油钻屑废弃物资源化利用的有效途径。采用TG-FTIR研究了含油钻屑热解及产物分布特性,并在固定床上考察了温度以及热解时间对含油钻屑热解气和热解油的影响规律,对含油钻屑提取油与热解回收油成分进行了对比分析。结果表明:含油钻屑热解经历干燥脱气、轻质油热解、重质油分解和矿物质裂解4个过程;350~550℃时热解回收油与含油钻屑提取油中烃类物质组成相似,热解油可以循环利用;含油钻屑550℃下热解80 min,热解油回收率达65%,部分油发生裂解,残渣含油率仅为0.28%。

聚氯乙烯材料的燃烧特性研究

为深入了解聚氯乙烯(PVC)材料火灾时的燃烧行为,文章采用热红联用及锥形量热仪技术对其燃烧特性进行研究,用Kissinger方法和Friedman方法对热解燃烧过程的活化能进行计算。热红联用结果表明:温度区间205~405℃和369~650℃分别为材料的热解和氧化燃烧阶段,两阶段均存在显著失重及明显放热,升温速率增加会使区间向高温区移动。热解阶段的主要产物为氯化氢和氯代烃,同时还有少量烷烃,氧化燃烧阶段主要产物为CO_(2),同时还有少量氯化氢、氯代烃、烷烃、芳香族化合物以及羟基化合物。锥形量热仪测试结果表明:PVC点燃后热释放速率、产烟速率以及CO和CO_(2)生成量均迅速增加至峰值,然后再逐步下降,且热辐射强度增加会使峰值增大,达峰时间缩短。另外,热辐射强度增加还显著缩短点燃时间,加快质量损失速率,并增加质量损失率。

含油岩屑热解特性与资源化

采用热红联用技术（TG-FTIR）对含油钻井岩屑进行热重实验研究,通过失重率（TG）曲线、失重速率（d TG）曲线获得其相关热解参数,通过FTIR图谱定性分析热解产物;进一步通过热解实验,对含油岩屑热解产物进行定量分析。实验结果表明,根据热解产物的不同可将含油岩屑热解过程分为3个阶段：低温段（25~350℃）、中温段（350~650℃）以及高温段（650~800℃）。其热解气体产物以一氧化碳和甲烷为主,冷凝液体产物主要为烃类与芳香族化合物。并探讨了含油岩屑经热解处理后产物资源化利用的方法。