淮南矿区典型煤样自燃特性热重-红外联用实验研究

为降低煤矿安全事故发生风险,针对煤自燃氧化出现紧急危险性等问题,研究淮南矿区典型煤样的自燃特性。以淮南张集煤矿6、8、11-2和13-1煤样为例,通过热重-红外(TG-FTIR)联用技术分析煤样在升温氧化过程中的质量变化和气相产物析出特性。实验结果表明:四种煤样的升温氧化过程均可分为5个阶段,包含6个特征温度点;燃烧阶段各煤样反应活化能按由大到小排序为6煤、8煤、11-2煤、13-1煤;主要气相产物吸收峰强度按由高到低排序为13-1煤、11-2煤、8煤、6煤;根据活化能大小和主要气相产物吸收峰强度判断各煤样自燃风险按由高到低排序为13-1煤、11-2煤、8煤、6煤。本文结果可为类似矿区矿井火灾防治提供基础理论支撑。

基于热重-红外联用技术的复合硅橡胶老化研究

复合硅橡胶绝缘子已广泛应用于架空输电线路中,但其老化一直是困扰电力行业的重要问题。为探究复合硅橡胶的老化过程,在盐雾环境下加快复合硅橡胶样品的老化过程,采用扫描电子显微镜观察样品老化过程中表面微观形貌变化;并利用热重和傅里叶变换红外光谱分析试样老化过程中的组分质量分数和官能团变化;运用热重-红外联用技术分析复合硅橡胶样品的热解产物。结果表明,盐雾老化后样品的热解产物中含有水蒸气、CO_(2)及少量的有机硅,这说明盐雾老化会使样品的Si-CH_(3)、Si-(CH_(3))_(2)等侧链疏水基团发生水解,产生硅羟基(Si-OH)、碳羟基(C-OH)等羟基化基团,影响样品的疏水性能,进而降低耐污染性能。

基于热重-红外-质谱联用技术定量分析燃煤气体产物

为了准确定量表征燃煤过程中的多组分混合气体产物,以在氮气气氛中神华混煤热解过程为例,采用热重-红外-质谱联用技术,结合脉冲热分析法,研究煤热解多组分气体产物的逸出特性,重点讨论载气流量、炉温、红外光谱检测分辨率及扫描次数等参数对气体定量测量的影响,分别建立红外光谱以及质谱定量标定工作曲线,确定CO2和CH4的平均析出量.结果表明,神华混煤热解主要生成CO2,CH4,H2,CO,H2O以及含C-H、C-O、C=O等官能团的气体;红外光谱标定信号主要受载气流量和分辨率的影响;红外光谱和质谱定量结果存在差异;神华混煤热解过程中每毫克煤样析出CO2和CH4的平均量分别为65.9和24.1μg.

秸秆类生物质热解的热重-红外联用分析

在氮气气氛下,利用热重-红外联用技术对来自上海市金山区的两种秸秆类生物质(水稻秸秆和芦苇秸秆)热解过程中的失重特性和气体产物释放特性进行了实时在线分析。结果表明,升温速率的增加会产生一定程度的热滞后现象,热裂解过程向高温侧移动;采用积分法对两种秸秆的热解过程进行了动力学分析,得到秸秆类生物质的热解动力学参数,水稻和芦苇秸秆的热解反应是一级反应;两种秸秆的热解产物主要为H2O、CO2、CO、CH4;水稻秸秆热解的DTG曲线及CO2的析出峰为单峰,而芦苇秸秆热解的DTG曲线及CO2的析出峰为双峰;气体析出规律的差异与秸秆中纤维素和半纤维素的比例有关。

热重-红外联用分析制革污泥的燃烧特性

利用TG-FTIR对制革污泥的燃烧特性和燃烧过程气体释放情况进行了研究。研究发现,制革污泥挥发分和灰分含量较高,固定碳含量低、热值低。不同升温速率下,制革污泥的燃烧在800℃时已经比较充分,随着升温速率的增加,制革污泥碳燃烧的失重速率和峰值温度有所增加。运用Ozawa法进行活化能计算表明,制革污泥燃烧所需活化能随着反应程度的深入而增加。制革污泥的挥发分燃烧阶段符合三维扩散的Z-L-T方程反应模型,固定碳燃烧阶段符合自催化反应的P-T方程反应模型,且制革污泥在不同升温速率下燃烧动力学参数存在动力学补偿效应。TG-FTIR分析表明,不同升温速率对气体析出基本特征没有影响,在低温阶段,制革污泥的燃烧产物中有少量的有机酸组分析出。

热重-红外联用分析垃圾衍生燃料的热解特性

利用热重红外分析仪(TG-FTIR)研究了两种不同垃圾衍生燃料(RDF)的热解特性。研究发现,尽管两种RDF的来源不同,但却具有相似的热解特性,其热解过程主要分为3个阶段:生物质组分(220～430℃)、塑料类物质(430～520℃)以及无机碳酸盐(>650℃)的分解。利用Coats-Redfern法,求得了RDF热解前两个阶段的表观动力学参数,计算结果表明高温段的反应活化能要高于低温段。通过FTIR对RDF热解析出的气体进行了在线分析,发现两种RDF热解过程中的气相产物析出规律基本一致,析出的气体主要包括H2O、CO2、CO以及CH4等烃类。HCl在低温阶段(230～400℃)即析出完毕。相比之下,NH3开始析出的温度较高(260℃),并且整个析出温度范围较广,高温下仍有少量析出。SO2在热解条件下仍有相当量的生成,其析出主要集中在300～600℃的温度范围内。

热重-红外联用技术在煤燃烧特性研究中的应用

用热重红外(TGA FTIR)联用的方式进行了煤在常规条件下的热重实验,分别用 TG、DTG曲线与FTIR的红外三维图等描述了煤燃烧的整个过程,对比了TG、DTG曲线、FTIR图中峰的位置以及峰的起始温度、终止温度、峰值等参数。结果表明,TGA与 FTIR联用时,FTIR的检测无明显的滞后及返混等情况发生,由此可深化对煤燃烧过程的认识。

热重-红外联用分析纸厂废弃塑料的热解特性

利用热重-红外联用技术(TG-FTIR)对纸厂废弃塑料的热解特性及气体释放特性进行了研究。研究表明,塑料的热解过程主要为2个阶段:第1阶段为氯的析出,第2阶段为碳链断裂。随着升温速率的增加,塑料热解的失重速率有所增加,且析出峰向高温方向移动。使用Doyle积分方法进行活化能计算,发现塑料热解所需要的活化能随着反应程度的增加而有所增大。塑料热解脱氯阶段符合三维扩散,球形对称Jander方程;碳链断裂阶段符合二维扩散,圆柱形对称方程。TG-FTIR结果表明,热解的第1阶段析出产物主要为HCl,第2阶段的热解产物主要为烃类化合物。

热重-红外联用(TG-FTIR)分析含油污泥-废轮胎混合热解特性

为含油污泥和废轮胎共热解工艺的开发与设计提供数据支撑,采用热重-红外联用(TG-FTIR)对含油污泥与废轮胎在不同混合比例下的热解动力学和气体析出特性进行了分析。研究发现,随着废轮胎掺混质量分数增加(从10%到50%),初始热解温度逐渐增加(从311.80℃到335.30℃),但热解特性指数也逐渐增加(从5.41×10^(–11)到1.53×10^(–10)),同时热解终温逐渐减小。由此表明混合热解可弥补单物料热解存在的不足。通过协同作用分析发现,不同的混合比例热解,相互作用及作用程度不同;利用Coats-Redfern法对混合热解过程动力学分析发现,第二阶段(500~800℃)所需的活化能最低,第三阶段(800~1200℃)最高;通过FTIR分析发现,热解主要生成H_2O、CO_2、CO、CH_4等物质;结合综合热解特性指数、相互作用和热解效率指数分析发现,对于以含油污泥处理为主的混合热解,掺混废轮胎比例为50%时可获得较多的可燃气体。

基于热重-红外联用技术的狼尾草热解过程分析

通过热重-红外联用技术在线分析研究了狼尾草在慢速升温条件下的热裂解行为和机理。结果表明,狼尾草的热分解主要发生在220～500℃,500℃以后热失重非常缓慢,在此温度下固体残留物的质量分数为5.33%。在线红外分析表明狼尾草热解产物主要有CO、CO2、烷烃、醛类、酸类等物质。根据热重曲线和红外谱图,将热解过程分阶段进行了热解动力学的研究,狼尾草热解3个阶段的活化能分别为301.51、88.39和330.58 kJ/mol。

基于热重-红外联用的3,6-二硝基胍基-S-四嗪二水合物的热分解行为

运用热重-红外联用技术实时研究了3,6-二硝基胍基-S-四嗪二水合物(DNGTz.2H2O)在高纯氮气和10K/min等速升温条件下的热分解行为。DNGTz.2H2O的热分解可以分为3个阶段:第一阶段主要失去配位水,失重10%左右;第二阶段为热分解主要阶段,温度范围在228.87～253.15℃,分解过程中放出大量的热量,失重68.66%;第三阶段热分解温度范围较宽,在461.60～572.92℃,失重约17.46%。用FT-IR实时分析了DNGTz.2H2O在各阶段的热分解产物,其主要产物为H2O、NO2、N2O、NH3、CO2和N2。

热重-红外联用气体产物光谱信号定量研究

针对热重-红外联用分析中确定气体产物的释放速率对了解热分解过程、气固反应的重要性,通过关联热重分析仪中测得的固体样品质量损失速率,提出了依据傅里叶红外光谱仪测得的非对称性气体产物响应光谱信号强度时间变化,获得该气体逸出速率的定量校正分析方法.并以热重-红外联用碳酸钙样品热分解过程为例,重点讨论了载气流速、样品质量等参数对逸出气体光谱信号滞后、形变的影响.结果发现,气体传输滞留时间、扩散逆混合时间主要取决于载气流速,而与样品质量无关.

热重-红外联用研究上湾煤中低温热解行为

利用热重-傅立叶红外联用技术(TG-FTIR)考察了粒度为3mm^6mm神东上湾煤的中低温热解行为.结果表明,130℃时上湾煤失水速率达到最大值1.1%/min^1.2%/min;以10℃/min的速率将温度从室温升高至250℃可实现煤样的充分干燥;随着热解终温的升高,失重率增加,并且出现两个热解阶段.整个热解过程中都伴随着CO2,H2O,CH4和轻质碳氢化合物(LHCs)的释放,而且其生成量都随热解温度的升高而增加;而CO的释放仅存在于终温为750℃和850℃的热解过程中.LHCs以650℃温度前的释放为主,在750℃时达到最大值38.5mg,但由于热缩聚反应的加剧,850℃时LHCs生成量明显降低.

热重-红外联用方法在药物热降解和热氧降解研究上的应用

通过用热重 -红外联用方法 (TG -IR)研究药物氯甲双磷酸钠 (NaHPO3 ) 2 CCl2 4H2 O在空气流中的热氧降解过程 ,取得很好的结果 ,证明热重 -红外联用是研究药物热氧降解历程的好方法。

热重-红外联用技术的应用研究

介绍热重-红外联用技术的发展及应用情况,利用该技术对聚氯乙烯、聚丙烯树脂及阻燃剂水滑石、氢氧化铝、十溴联苯醚的热分解产物及机理进行分析研究,并对未知物进行剖析,最后探讨了影响分析结果的因素。

热重-红外联用研究齐多夫定的热分解机理

采用同步热分析(TGA-DTG-DSC)和热重-傅立叶红外(TGA-FTIR)联用技术研究齐多夫定(AZT)在氮气气氛和空气气氛中的热分解过程,测定AZT及其在热分解过程中不同阶段气体产物和固体残留物的红外光谱,运用量子化学GAMESS软件计算AZT分子的键级,探讨AZT的热分解机理.研究结果表明,AZT的热分解过程是一个三阶段过程,起始热分解步骤是联接胸腺嘧啶环与四氢呋喃环的C—N键的断裂,热分解中间残留物是胸腺嘧啶.

基于热重-傅里叶红外联用的油泥砂热解过程

油泥砂是油田开采、运输、冶炼过程产生的危险固体废弃物,造成了大量的土壤、水体和大气污染,热解是实现油泥砂高效转化利用的有效方式之一。利用热重-傅里叶红外联用分析仪(TG-FTIR)开展了油泥砂热特性机理和产物析出特性研究。结果表明:油泥砂热解过程可分为水分和部分轻质组分析出、有机物质析出、碳酸盐化合物分解3个阶段;升温速率的升高,受传热传质影响,油泥砂内部热滞后现象导致热解失重,热重(TG)和微商热重(DTG)曲线整体向高温区移动;热解过程析出CH_(4)、CO、CO_(2)、烷烯烃和芳香烃类等可挥发性物质。

基于热重红外联用分析的纤维素热裂解机理研究

在用红外固体压片法研究纤维素多糖结构的基础上，利用热重红外联用技术在线分析研究了纤维素在20K／min升温速率下的热裂解行为．结果表明，纤维素的热分解主要发生在550～670K，680K以后热失重很缓慢，在此温度下固体残留物的质量分数为14．7％．在线红外分析结果表明，纤维素热裂解过程中先析出游离水，随后发生解聚和脱水反应，主要的苷键和碳碳键断开形成各种烃类、醇类、醛类和酸类等物质，随后这些大分子物质二次降解为甲烷和一氧化碳为主的气体产物．

基于热重红外联用分析的生物质热裂解机理研究

利用热重红外联用技术在线分析研究了白松在不同升温速率下的热裂解行为,结果表明木材的热裂解可归结于纤维素、半纤维素和木质素三种主要组分的热裂解。白松的热裂解产物主要有酸类、醇类、醛类、酮类、酯类、水分和小分子气体等。在线红外分析结果表明白松热裂解过程中先析出游离水,随后发生解聚和脱水反应,主要的苷键和碳碳键断开形成各种烃类、醇类、醛类和酸类等物质,随后,这些大分子物质又二次降解为一氧化碳为主的气体产物。

热重-红外联用对橡胶热分解过程的探究

热重-红外联用在可燃性物质的热分解现象分析中应用广泛。利用热重-红外联用分析橡胶热分解过程,探讨橡胶垫中橡胶在受热时质量与温度的关系、焓变,分析和鉴别释放的气体。得出橡胶垫中橡胶热分解存在两个失重过程:200~550℃为第一阶段失重,是橡胶自身分解吸热所致;600~750℃为第二阶段失重,该阶段是长链烷烃自身燃烧放热所致,得到橡胶垫中橡胶成分含量为56.04%。