热重技术研究α-Fe_2O_3超微粒等温还原动力学及机理

采用ＴＧ、ＸＲＤ、ＨＲＥＭ研究了掺硅针形超微粒α－Ｆｅ２Ｏ３在氮氢混合气中等温还原机理，并给出了等温还原动力学方程。ＴＧ研究结果表明，掺硅α－Ｆｅ２Ｏ３的等温还原过程符合缩核机理模型，ＨＲＥＭ照片也证实了这点；掺硅α－Ｆｅ２Ｏ３的等温还原动力学符合Ｅｒｏｆｅｅｖ方程。

热分析技术在弹性体材料中的应用

热分析技术是评价弹性体材料热行为的主要手段之一。通过热分析技术全面深入地研究弹性体的物化特性,对改善和提高弹性体的应用性能具有重要的现实意义和价值。本文介绍了常见的热分析方法,包括:差示扫描量热法(DSC)、热机械分析法(TMA)、动态热机械分析(DMA)、热重分析(TGA)技术及热分析联用技术在弹性体材料中的应用研究进展。综述了热分析技术表征弹性体材料的特点及优势,同时展望了热分析技术的应用前景。

加热卷烟叶丝等温热失重及关键成分释放特性分析

为在加热过程中有效调控叶丝关键成分含量,在180℃、200℃和220℃加热温度下,利用宏量型烟草高温热转化热重技术考查加热温度对加热卷烟叶丝(含水率1.5%)热失重过程及关键成分热释放特性的影响。结果表明:升高加热温度,会增加叶丝质量分数变化值,提高叶丝质量分数变化率,降低叶丝热失重过程的稳定性;当加热温度分别为200℃和220℃时,各关键成分的质量分数变化值和变化率由大到小依次为烟碱、甘油、水分、其他成分,其中烟碱基本完全释放;当加热温度为180℃时,叶丝关键成分质量分数变化值和变化率由大到小依次为烟碱、水分、甘油、其他成分,其中烟碱、甘油、水分的质量分数变化值较高,其他成分的质量分数变化值较低。

基于热重-质谱联用技术的新疆准东煤热解特性研究

以新疆准东煤田4种典型煤为燃料,采用热重-质谱联用技术并结合脉冲热分析法,详细分析了煤中不同有机组分的热解特征以及主要气态产物(H_(2),CH_(4),CO_(2),CO,H_(2)O)的在线析出行为。结果表明:温度在400~430℃,4种准东煤的热解失重速率均达到最大值,这是因为煤中以芳香碳和脂肪碳为中心形成的C_(al)—C_(al),C_(al)—O,C_(al)—H,C_(ar)—C_(al),C_(ar)—O,C_(ar)—H含量相对较多。而C_(al)—C_(al)和C_(ar)—C_(al)键的断裂是热解过程中焦油的主要来源。这为新疆准东煤通过煤解热获得高附加值化学品提供了理论依据。另外,准东煤在热解过程中,气态产物(H_(2),CH_(4),CO_(2),CO)析出的峰值温度和变化规律基本一致,说明准东煤具有相似的结构。

用热重-差热-红外光谱技术研究煤粉的燃烧特性

用热重和红外联机手段 ,考察了以四川高硫煤为代表的煤粉的燃烧特性 .介绍了利用热重和红外手段研究煤粉燃烧特性的实验方法 ,分析了煤粉在升温速率为 2 0℃ /min,模拟空气气氛条件燃烧的热重和红外图谱 .在不同升温条件下 (1 0℃ /min,2 0℃ /min,3 0℃ /min)做煤粉燃烧的热重实验 ,得到了煤粉活化能与热失重的关系曲线 .最后阐述了用热重和红外联用分析煤燃烧过程的意义 .

实验室间比对方法在热分析技术中的应用

热分析技术在矿物、金属、石油、食品、医药、化工等与材料相关的领域中应用日益广泛。由于热分析技术的影响因素众多,因此缺乏统一的标准物质对仪器进行校准,造成实验室难以建立测量结果的溯源机制,无法把握结果的准确度。通过实验室间比对可以有效确定实验室的检测能力,保证实验数据准确。该文以中国科学院实验室间比对项目“热重法测定未知物的热分解百分比”的实施为例,通过分析比对数据的统计结果,发现比对结果一致性良好,各参比实验室测量结果偏差均在可接受范围内,验证了实验室间比对方法在热分析技术中应用的适用性和可靠性。

热分析法与分子模拟技术研究芦丁的热降解机理及其分解动力学

利用热重-微分热重技术测得芦丁在氮气气氛中不同升温速率β下的热分解曲线,使用Achar法、Coats-Redfern法、Kissinger法和Ozawa法4种方法同时进行动力学分析,根据第一步热分解的表观活化能Eα和指前因子A计算推断芦丁在不同温度下的贮存期。研究表明,随着升温速率的提高,芦丁的热分解温度逐渐升高;芦丁三步热分解的机理依次是随机成核与随后生长控制、三维扩散控制、随机成核与随后生长控制,分别对应的函数是Avrami-Erofeev方程、Z.-L.-T.方程和Avrami-Erofeev方程;经Gaussian模拟和热重数据结合分析,芦丁在第一步分解时,失去3个O原子;第二步分解时失去10个O原子;第三步分解时失去烷烃分子链和1个苯环。根据第一步热分解的表观活化能Eα和指前因子A推断,在室温25℃下,芦丁的贮存期为1.5～2年。

ABS阻燃性能测试中差热/热重-红外光谱技术的应用

分别采用氧指数和差热/热重-红外光谱技术对常用的ABS材料进行测试。结果表明,试验样品差热数据和氧指数数据有对应关系。差热/热重-红外光谱联用可以观测到ABS热分解过程和分解产物,纯ABS和阻燃ABS的分解过程明显不同。通过差热/热重-红外光谱数据可以获取更多的材料在高温下的变化信息,从而有利于对材料阻燃性能和燃烧危害性进行预测和判断。

同源生物炭对蓝藻热解特性及气体产物的影响

为探究蓝藻生物炭掺和对原料热解特性和释放气体产物的影响,以铜绿微囊藻(MA)为原料,基于热重红外联用技术(TG-FTIR)研究铜绿微囊藻生物炭(MAC)掺和前后混合样的热解特性与气体产物变化。结果表明,混合样品热解主要区间由322~434℃变为242~422℃,不仅温度区间发生偏移且温度范围由112℃拓宽至180℃,增加60.5%。热解过程中混合样的活化能表现为不同程度的升高,CH4、CO_(2)和羰基类化合物等产物的红外吸光度有不同程度的变化。随着MAC制备温度的升高,混合样品的热解结束温度降低,最大失重速率基本不变,活化能由22.77 kJ/mol增至42.17 kJ/mol;掺和MAC400时芳香醛类、CH4的释放量增加,羰基化合物释放量减少,CO_(2)含量在500℃以上出现明显的二次提升;掺和MAC600时芳香醛类、呋喃类、CH4和CO_(2)的释放量减少。随着MAC掺和比例的增加,混合样品的热解结束温度升高,最大失重速率降低,活化能由22.77 kJ/mol增至36.93 kJ/mol。掺和比例为75%时热解释放气体中CO_(2)减少,掺和比例为25%时,含羰基化合物、酸类、呋喃产生量降低。

热重分析技术在烟气脱硫中的应用

采用热重技术可分析石灰石成分和浆液浓度,测试石灰反应活性,评价石灰石的脱硫品质。在石灰石湿法强制氧化烟气脱硫系统中,应用热重分析技术可了解脱硫状况,帮助改善和控制脱硫工艺。

基于热重-质谱联用技术测定EVA的方法探究

乙酸乙烯酯-乙烯共聚物乳胶粉(EVA)应用广泛,其检测技术的发展至关重要。本研究利用热重-质谱联用技术(TG-MS),在质量维度上建立了一种对EVA进行定量分析的方法。通过热重-红外-气质联用仪探究了EVA的热解过程,结果表明EVA的热解可分为三个阶段,其中第二阶段脱乙酰化步骤产生大量的乙酸能被清晰识别,同时在此步骤中也有低分子量的(CH)_(n)碎片和丙酮产生。随着热解温度升高,分子量较大的苯环衍生物和(CH)_(n)碎片在高温下被检测到。这表明在脱乙酰过程中聚合物主链末端发生了断链反应,随着温度的升高,不饱和烯烃结构热解产生芳香挥发物。通过在线质谱监测等温脱乙酰化反应,确定酮类物质的生成并不会影响脱乙酰化反应的进行,因此使用乙酸对EVA进行定量分析是合理的。通过MS信号与乙酸质量关联,建立了EVA的定量分析方法,为分析样品中EVA的定量检测提供了一种新方案。

热重-质谱联用研究焦炭在甲烷气氛下的热行为

利用热重-质谱联用技术对焦炭在甲烷气氛下的热行为及气体逸出情况进行了初步研究。考察了温度、停留时间、甲烷体积分数及流量、焦炭品质等因素对焦炭增重的影响,同时对焦炭在甲烷气氛下及惰性气氛下加热时的气体逸出情况进行了分析。结果表明,在实验进行的时间范围内焦炭的增重随着温度的升高、停留时间的增长、甲烷体积分数的提高而增加;实验采用的两种气体流量对焦炭增重影响不大;焦炭品质越差,增重程度越明显。质谱分析的结果表明,焦炭在惰性气氛下加热时的失重主要是由于CO2和H2O的逸出引起的;甲烷在焦炭存在下800℃以后开始分解析出H2,在恒温停留阶段H2的逸出速率变化不大,同时焦炭的质量增加,说明甲烷分解成碳和氢气。焦炭对甲烷的分解存在一定的催化作用。

基于TG-FTIR技术的竹粉热解特性及其动力学行为分析

以竹粉为研究对象,采用热重-红外联用分析技术和分布活化能模型研究其在较宽升温速率范围(20℃/min、50℃/min、100℃/min)内的热解气体释放特性和热解动力学行为.结果表明:竹粉的热解过程经历了干燥预热、快速热解及炭化3个阶段,升温速率的提高使得热解失重曲线和微分失重曲线均向高温侧偏移,同时增加了最大失重速率,有利于挥发成分的充分析出;竹粉热解气体释放相对含量较多的是CO_( 2),其次为醛、酮、酸类及芳香烃、烷烃、酚类等有机组分.竹粉的热解活化能随其转化率的增加波动明显,转化率在0.10~0.25间主要发生半纤维素的热解反应,活化能逐渐升高,转化率在0.25~0.80时主要发生纤维素、木质素分解及热解焦的二次分解反应,活化能整体上在219.7~268.8 kJ/mol间波动.

西部煤的热解特性及动力学研究

采用热重和红外分析法从升温速率与样品粒径的相关性等方面对平朔煤和神东煤的热解特性进行研究,并从动力学上进行分析.结果表明,随升温速率增大,煤样热解反应的初始温度、终止温度以及最大失重速率对应的温度都逐渐升高,但对粒径较小的煤样来说,这些特性温度增加的幅度较大,而最大失重率没有表现出一定的规律性;煤样粒径对热解也有一些影响,但最大失重速率与样品粒径的关系不大.随升温速率增大,热解活化能和频率因子呈现出先增大后减小的趋势.

热分析法研究五倍子醛的热稳定性及其分解动力学

采用热重法,以氮气为保护气,分别在5、10、15、20℃/min的升温速率下,测得五倍子醛的热重-微分热重(TG-DTG)曲线,并在10℃/min的升温速率下测得样品的差示扫描量热(DSC)曲线。结合热失重数据和五倍子醛结构对其分解机理进行推断和验证,并运用双外推法对五倍子醛的热解动力学进行分析,求得原始状态和热平衡态下的动力学参数。研究结果表明,五倍子醛晶体在升温过程中先经历了非结合水和结合水的受热挥发阶段,然后在163℃之后发生热分解,分子中醛基断裂失去1分子的CO;随着升温速率的升高,五倍子醛的分解反应向高温区域移动,最大失重速率依次减小;热解活化能Eα为286.21 kJ/mol,指前因子lnA为70.21,热解机理函数g(α)=[-ln(1-α)]2/3,反应级数n=2/3;热解活化能随转化率的增加逐渐减小;经动力学参数推断,在室温(25℃)下,五倍子醛的贮存期为4～5年。

预处理对麦秸热解特性的影响及其动力学分析

用热重法分析研究了不同预处理方法(水洗、酸洗、碱处理、微波、超声处理)对麦秸热解过程的影响。结果表明:水洗和酸洗都能够提高热解产物中挥发分的含量;碱处理可以使麦秸热解起始温度和最大热解速率向低温区域移动,并能够明显降低最大热解速率;超声处理可以提高最大热解速率。用单一升温速率法对热解获得的热重-热重微分(TG-DTG)数据进行动力学分析得到了经预处理后,麦秸热解机理发生改变,活化能有所降低,其中氢氧化钠的作用最为明显,将热解活化能从151.44kJ/mol降至84.09kJ/mol。

典型装饰织物在不同氧浓度下热分析研究

人民生活水平的提高使人民对室内环境的舒适程度提出了更高要求 ,室内装饰织物的用量迅速增加 ,室内装饰织物在燃烧时会释放出大量有毒物质和热量 ,对人及环境构成了巨大危害。因此 ,研究装饰织物的燃烧特性非常重要。笔者利用热重 -差热 (TG -DTA)分析仪对纯棉、棉麻和腈纶这几种典型的装饰织物在不同的氧气浓度 (10 % ,15 % ,2 1% )和升温速率 (10K/min ,30K/min)条件下进行了热重分析 (TG)和差热分析 (DTA)实验 ,研究了它们的燃烧特性 ,并着重进行了不同氧浓度下的对比研究 ,发现试样的燃烧分为两个阶段。建立了以一级反应模型为主的动力学方程 ,并得出了各阶段的动力学参数、表观活化能和频率因子。

不同煤化程度煤的热解及氮的释放行为

采用热重-红外-质谱联用技术（TG-IR-MS）,对4种不同煤化程度的煤进行热解实验,实时记录了煤在30~1 100℃,以10℃/min升温速率、氦气气氛下热解过程中的质量变化和生成气体成分。研究结果表明：随着热解温度的升高,煤中逐渐释放出氮化物,如HCN,NH3等。不同煤化程度的煤具有不同的N释放行为。气煤、焦煤、1/3焦煤等主要以NH3与HCN两种形式释放,无烟煤热解时主要是以NH3形式释放。煤热解释放的HCN和NH3来源于不同的氮。HCN可能主要来源于煤分子边缘的五元环吡咯氮和六元环吡啶氮,而NH3主要来源于煤分子内部的季氮。NH3的释放经历了2个阶段：低温（550℃）阶段为煤中挥发分的初级热解产物;高温（750~850℃）阶段为煤中挥发分的二次热解产物。

TG-MS联用分析海藻和稻壳的协同耦合热解机制

采用TG-MS分析技术,对条浒苔、稻壳及条浒苔与稻壳质量比（3∶1、2∶1、1∶1、1∶2、1∶3）混合物的热解过程进行研究。条浒苔和稻壳热解特性存在很大差异：前者在主要挥发分析出阶段表现为放热,后者主要表现为吸热。而条浒苔与稻壳任意比例混合热解时均表现为放热,说明两者混合热解可实现能量的耦合、减少外部供给热量。两者混合后在主要热解阶段热失重速率试验值高于理论值,且在混合质量比为1∶2时提高最明显。通过热重-质谱分析可知,由于稻壳的加入,条浒苔和稻壳混合热解生成NO、NO2和SO2气体的反应受到抑制,且在混合质量比为1∶3时抑制效果最强。故条浒苔与稻壳的混合热解,并非各组分热解特性的简单叠加,而是发生协同耦合效应。