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。

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。

TG-DSC-MS联用研究不同气氛下腰果壳油改性热塑性酚醛树脂的热裂解特性

采用热重-差示扫描量热-质谱联用技术（TG-DSC-MS）研究了腰果壳油改性热塑性酚醛树脂在不同气氛下热分解过程中质量、能量、气体产物的变化规律,利用Coats-Redfern法计算了腰果壳油改性热塑性酚醛树脂热分解的动力学参数.结果表明,裂解气氛能显著影响样品的热解过程：与氮气气氛下相比,样品在空气气氛下的失重区间总数和主失重区温度范围均增加,且有2个主失重区,裂解更加完全;氮气气氛下,在主失重区表现明显的吸热效应,而在空气气氛下,第Ⅰ主失重区的热效应与升温速率有关,第Ⅱ主失重区放热明显;在反应深度α为0.10～0.90的区间内,分别采用一级四段、一级六段对样品在氮气、空气气氛下的热裂解过程进行模拟,得到氮气气氛下各段的平均活化能为17、65、32、13 kJ＆#183;mol-1,空气气氛下各段的平均活化能为72、23、14、12、19、57 kJ＆#183;mol-1.不同气氛下,MS总离子流图信号强度与TG曲线的变化规律具有一致性,但气氛种类对裂解产物种类和相对含量有较大影响：惰性气氛（Ar气）下,样品更容易裂解成烷基酚（苯酚、甲基苯酚、乙基苯酚、二甲苯酚、三甲苯酚）、烷基苯（苯、甲苯、二甲苯、三甲苯、乙基甲苯）等芳香烃类和烷烃类（甲烷、丙烷、丁烷、戊烷、己烷）等气态产物,芳香烃化合物为主产物,生成量在305～333℃达到第一个峰值,408～460℃附近达到第二峰值;而在有氧的空气气氛中,CO2、H2O和甲酸为主要气体产物,释放量明显比惰性气氛下大,芳香烃类化合物只在第一个主失重区有逸出,种类和释放量明显较少,且未检测到烷烃类化合物.

TG-MS联用技术研究膨胀阻燃聚丙烯的热降解机理

采用热重-质谱联用技术（TG-MS）研究了纯聚丙烯（PP）和膨胀型阻燃剂（IFR）含量为30％的阻燃PP（IFR．PP）的热解气体种类和产生机理。研究发现：纯PP材料和IFR-PP在420-510℃温度区间内都有一个明显的失重阶段，分别有89．89％和72．0％的挥发分析出。TG-MS分析结果显示，热解过程中产生CH3＋．CO2．C3H6和C4H8等气体，其较大释放阶段均在400℃之后，且在最大热失重阶段仅出现一个比较明显的析出峰，而CH4．NH3，H2O出现有多个析出峰；纯PP在最大热失重阶段分解生成较多的CH4．C3H6和C4H8等易燃性小分子，而IFR-pp则在该阶段降解释放出较多的H2O．CO2和NH3等惰性气体。极限氧指数（LOI）测试结果显示，IFR-PP的LOI由纯PP的18．5％增至28．7％，同时其阻燃等级达UL94V-0级（3mm）。

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。

非阻燃型和阻燃型XPS在空气中的热解特性研究

运用热重-差热-红外-质谱(TG-DSC-IR-MS)联用技术对非阻燃型和阻燃型挤出聚苯乙烯泡沫塑料(XPS)保温材料在空气中的热解特性进行研究。结果表明,阻燃添加剂延长了阻燃型XPS到达最大热释放速率所需要的时间,减少了热解产物的种类和数量,以及提高了反应的活化能;而且,材料中残留的阻燃剂在491℃以后会继续热解并放出热量。

污泥和脱灰污泥的热解特性及NOx前驱物的转化研究

利用热重-质谱联用技术(TG-MS)研究污泥及脱灰污泥热解特性及NH3等含NOx前驱物释放规律,结果表明:污泥脱灰后,样品热解起始温度、NH3、HCN、HNCO、CH3CN等NOx前驱物析出温度均升高。同时,在750~900℃均并未出现明显失重,热解过程总失重率远远高于原污泥。由于脱灰污泥所含矿物质已被大部分脱除,不再留存于污泥及焦炭中,N2在610℃后的高温段并未见析出。除此之外,HCN、HNCO、CH3CN、H2等气体均在高温段升高。