煤自燃热特性TG-DSC实验研究

为了研究煤自燃热特性,采用同步热分析(TG-DSC)实验研究内蒙古自治区鄂尔多斯市A矿煤样自燃过程。根据TG(Thermogravimetry,热重法)曲线、DTG(Derivative Thermogravimetry,微商热重法)曲线得到煤样自燃的重量变化特性与特征温度点,并将自燃过程划分阶段。根据DSC(Differential Scanning Calorimetry,差示扫描量热法)曲线得到煤样自燃各阶段吸/放热量。结果表明:煤自燃TG曲线随煤温升高呈先降后升再降的变化趋势,自燃过程分为蒸发脱附阶段、增重阶段与燃烧阶段;DSC曲线随煤温升高呈先升再降的变化趋势,蒸发脱附阶段的吸热量为31.96 J/g,增重阶段的放热量为234.59 J/g,燃烧阶段的放热量为2547.84 J/g。

DSC/TG-FTIR-MS联用技术研究ADN热分解动力学和机理

应用DSC/TG-MS-FTIR同步热分析-红外质谱联用技术,研究了ADN的分解过程及分解机理,从ADN分解生成的气体产物的动态分布及气体产物的生成动力学方面,获得了ADN热分解的主要气体产物为N2O、NO2、NH3、H2O和N2,气体产物N2O、NO2和NH3的动力学参数的Ea值分别为157.5、158.6、100.0 kJ/mol,从微观角度提出了ADN可能的热分解机理。

用TG—DSC—FTIR联用技术研究酚醛树脂的热解行为

采用TG—DSC—FTIR技术研究酚醛树脂的热解过程,并用FTIR对不同温度下的受热产物进行分析。结果表明,酚醛树脂的热解可划分为3阶段:第一阶段,由于树脂中固化后残存的水分蒸发及树脂进一步缩合,质量损失率12.64%。第二阶段,质量损失速率在537.2℃时达到最大值0.151mg/min,共失重19.57%,这是酚醛树脂热分解的主要阶段,释放出H2O、低分子酚类物质(LMP)、CO2、CH4等低分子烃(LMH)和CO等热解产物。第三阶段为热解的收尾阶段,失重8.31%,释放出CH4等LMH和CO。酚醛树脂在氮气保护下的整个热解过程均需吸收热量。FTIR分析表明,酚醛树脂受热后,游离OH含量持续下降,直至完全炭化。在400℃以上,由于热解释放出LMP和CH4等LMH,产物中C—H和酚环C—O吸收峰明显降低。

几种生物质热解过程的TG-DSC分析

应用热重—差示扫描(TG-DSC)同步热分析仪对小麦秸秆、棉秆、花生壳和白松等生物质进行了热解实验研究。通过对实验所得小麦秸秆的DTG和DSC曲线对比分析,对生物质热解过程进行了详细的探讨。在DSC曲线上扣除水分的影响后,对其积分得出热解过程需热量的规律。实验数据为生物质热解工艺的能量平衡分析和经济性分析提供了参考。这种方法可以推广到其他生物质以及垃圾等热解和燃烧过程的研究中。

TG-DSC分析法在矿物药禹余粮质量控制中的应用

目的：研究矿物药禹余粮的热分析曲线规律,探索热分析技术在禹余粮质量控制中的应用。方法：采集不同产地的禹余粮样品,进行热重-差示扫描量热（TG-DSC）分析,同时测定炮制品及伪品的热分析曲线,以比较之间的差异。结果：多数禹余粮样品在30～1 000℃之间存在3个失重台阶,309℃左右针铁矿的脱水失重过程明显,第二失重台阶的失重率和药材含铁量存在显著正相关。生品及其明煅品和伪品三者的TG-DSC热分析曲线有明显差异。结论：热分析法可为禹余粮药材的质量控制提供依据。

麻黄“上沫”成分的热分析TG-DTG-DSC及热解-GC-MS研究

以热重-微分热重法（TG-DTG）和差示扫描量热法（DSC）对麻黄＂上沫＂进行热分析研究,并进一步通过热解-GC-MS技术解析麻黄＂上沫＂的化学组分。结果表明,麻黄＂上沫＂质量丢失的主要温度范围在250-560℃,以305℃和506.3℃时的质量丢失速率最大,在364.8℃和508.2℃各有一个明显的放热峰。麻黄＂上沫＂为有机化合物,在450℃条件下,热解-GC-MS检测,初步鉴定出28种化学物质。首次为麻黄入药需先煎去＂上沫＂的制法提供了实验数据支持。

不同复鞣革热解性能TG-DSC分析

皮革在高温下的热解特性与其耐热性、抗燃性两项指标密切相关。本论文选取六种复鞣剂,分别采用常规复鞣工艺对削匀牛蓝湿革进行复鞣;再通过TG-DSC热分析连用技术对各复鞣革样及对比样热解性能进行分析,实验可获得皮革的热解过程特性参数:温度区间、时间范围以及热解过程中的吸热量。结果表明:各复鞣革样起始分解温度均较对比样有所降低,各复鞣革中铬复鞣革热失重达10%时的温度最高,为267.7℃;有机磷复鞣革分解吸热量最大为250.8 J/g,分解残余碳量仅次于铬鞣革;其他各种复鞣革热解特性参数也各不相同。

DSC-TG法分析矿渣在水泥中的水化过程

采用DSC-TG法对不同钢厂的矿渣水泥水化过程进行了监控,计算了氢氧化钙含量的变化。结果表明,DSC-TG法可以很好地反映出矿渣的水化情况,不同来源的矿渣与氢氧化钙接触后表现出不同的反应速度,矿渣自身的水化存在缓慢发展期和加速期两个阶段。

采用TG和DSC方法研究糖类对谷氨酰胺转胺酶热稳定性的影响

谷氨酰胺转胺酶(TGase)是一种催化蛋白质分子间产生共价交联的硫醇酶类,但其热稳定性较差。在40～60℃之间,通过添加海藻糖、蔗糖和葡萄糖作为TGase的保护剂,TGase酶活残留率均比对照组升高,其中海藻糖的保护最为显著。采用TG和DSC分析方法,与对照组相比,三种糖中海藻糖提高了TGase的相变温度(Tm),△Tm值为29℃,相变热焓△H上升26.4J/g,失重率降低了2.8%。对应于上述热力学参数,葡萄糖和蔗糖的加入则并未表现与海藻糖相同的趋势。

TG─DSC法研究煤、焦的燃烧

以煤阶从泥煤到无烟煤７个脱灰原煤及两个烟煤、一个腐泥煤制成的半焦作为燃烧试样，利用同步ＴＧ─ＤＳＣ技术研究其燃烧特性，用一级反应动力学方程：１ｎ（ｄＨＴ／ｄｔ）－１ｎ（Ｓ－ＳＴ）＝－Ｅ／（ＲＴ）＋１ｎ（Ａ／Ｋ）处理所得实验数据。结果表明：煤、焦的燃烧反应是由３个或４个一级反应串联组成，除第一阶段外，其余各段的活化能均随反应程度的加深而增大。结合失重百分数求解了加权平均活化能Ｅｍ值，此值随碳含量的增加而增大，其变化范围为５０～１４０ｋＪ／ｍｏｌ。

脂肪酸酯在TG-DSC下的挥发与氧化特性

在N2和O2氛围下,分别对饱和脂肪酸甲酯(C16∶0和C18∶0)和不饱和脂肪酸甲酯(C18∶1)3种纯酯以及来源于生物油脂的混合酯样品进行热重-差示扫描量热法(TG-DSC)研究。研究发现:在N2氛围下,C16∶0的起始失重温度为157.3℃,要比C18∶0低;而C18∶1比C18∶0更容易挥发,对应的起始失重温度分别为175.9℃和193.7℃;由3种纯酯在N2和O2氛围下各自起始失重的温度间隔可判断出碳链较长的C18∶0着火性能最佳,C16∶0与之接近,C18∶1的着火性能最差;3种纯酯样品的TG-DSC曲线在N2氛围下因挥发和热解均呈现出吸热峰,而在O2氛围下在剧烈燃烧时呈现放热峰形。混合酯在不同氛围下都呈现了与纯酯相类似的热重特性和热流峰形,其中所占比例较大的组分对混合酯燃料特性起着关键性的作用。

TG-DSC法对莱钢进口铁矿粉烧结性能的研究

采用TG-DSC法对进口铁矿粉添加生石灰的烧结性能进行了研究。实验结果表明,此法可以表征铁矿物烧结过程中发生的物理和化学变化,弄清了添加8.45％生石灰后巴西MBR粗粉、澳大利亚库利安诺宾粗粉和哈默斯利粗粉在烧结过程中产生液相的初始温度、主体矿物熔化温度,以及结晶与凝固温度。三者相比,库利安诺宾粗粉和巴西MBR粗粉比哈默斯利粗粉更有利于低温烧结。实验还发现,铁矿物在熔化和凝固中分别伴随着赤铁矿分解-磁铁矿氧化过程,铁酸半钙存在对磁铁矿氧化有抑制作用。

RDX热分解的TG-DSC-QMS-FTIR同步动力学

采用TG-DSC-QMS-FTIR同步动力学技术对RDX的热分解过程进行了研究,结果表明,RDX在熔融之后发生分解,可以确定RDX的产物有C、H2O、CH2O、N2O、CO、CO2、NO2,可能有CH4和NH3,而几乎没有NO。采用多元非线性拟合技术进行动力学参数计算,结果表明,RDX的分解过程大致可以分为3个连续步骤,第1步反应的活化能为235kJ/mol,指前因子log(A/s-1)为22,反应级数为0.6,主要气体产物为CO2、NO2和CH2O;第2步反应的活化能为110kJ/mol,指前因子log(A/s-1)为1.5,反应级数为1.7,主要的气体产物是N2O、H2O、CH4、NH3、C2O+/C3H+4、CN+/C2H3+、CHO+/C2H+;第3步反应的活化能为223kJ/mol,指前因子log(A/s-1)为20.9,反应级数为4,主要的产物是C和CO。

Lyocell纤维在低温热处理阶段的TG-DSC-MS研究

采用TG-DSC-MS联用技术对Lyocell纤维在低温热处理阶段(温度低于600℃,空气介质)的热分解行为进行了分析。TG和DTG分析发现,加入催化剂后Lyocell纤维的最大失重温度提前,失重总量减少,炭化得率提高。DSC研究发现,催化处理后的Lyocell纤维的放热峰明显变小,所对应的温度也明显降低,说明催化剂改变了反应途径并降低了反应放热。利用质谱(MS)技术重点分析了H2O、C2H5OH和CO2等挥发性物质的离子流强度随温度变化的规律过程。

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-DSC同步联用测定煤热解反应热

选取5种不同变质程度的煤样,利用TG-DSC同步联用仪测定煤热解过程的热流,并分别采用经验法和实验测定法确定热流基线,解析获得了煤热解反应热。此外,还考察煤阶及热解温度对煤热解反应热的影响,对比、分析两种基线确定法测定煤热解反应热的准确性。结果表明,1 100℃热解温度下胜利褐煤、神木长焰煤、神东烟煤、大同烟煤以及太西无烟煤基于实验法确定热流基线所测得的热解反应热分别为-5 743.11,-13 888.42,-16 246.20,-21 433.89,3 097.79 J/g,基于经验法确定热流基线所得的煤热解反应热分别为-5 963.81,-13 839.86,-17 792.50,-22 871.74,3 536.47 J/g;除无烟煤外的其他煤样,随着煤变质程度的增大,煤热解过程中放出的热量总的来说呈现出增加趋势,有热解反应热随温度的升高先增大后降低再增大的规律;太西无烟煤在各温度下的热解反应热均大于零,一直表现为吸热反应,净吸热量也随温度的升高而增加;除神东烟煤和大同烟煤外,经验法确定热流基线和实验测定热流基线两种方法所测的煤热解反应热较为接近,神东烟煤和大同烟煤出现较大差异的原因是经验基线法依赖主观经验过高地预测了放热区间的反应热。在测定煤热解反应热过程中实验测定法具有操作简单、测定准确、实验可重复性强等优势。

TG-DSC-IR-MS联用研究RDX-CMDB推进剂催化热分解

采用热重-差示扫描量热-红外-质谱(TG-DSC-IR-MS)联用技术,研究了三元复合燃速催化剂(2,4二羟基苯甲酸铅、对氨基苯甲酸铜和炭黑)对RDX-CMDB推进剂热分解的作用,并比较了纳米和普通催化剂作用效果的差异。结果表明,该复合燃速催化剂使RDX-CMDB推进剂热分解特征量发生明显变化;改变了推进剂中RDX的初期热分解机理,使放热的C N键断裂在与吸热的N NO2键断裂的竞争反应中占优;也使双基组分放出有负生成热的CH2O的相对量增加,分解过程放热量或放热速度提高,促进了燃速的提高。与普通催化剂相比,纳米催化剂作用效果更好。

溶胶-凝胶法制备碳纳米管/SiO_2复合材料过程的TG-DSC-MS研究

利用热重 -差示扫描量热 -质谱 ( TG-DSC-MS)联用技术对溶胶 -凝胶 ( Sol-Gel)法热压烧结制备碳纳米管 ( CNT) /Si O2 复合材料过程中的热分解行为特性进行了表征研究。采用多离子检测模式预定测量热分解生成的 C+ ( m/z1 2 )、OH+ ( m/z1 7)、H2 O+ ( m/z1 8)、CO2 + ( m/z2 8)等 9种正离子。实验发现 :用溶胶 -凝胶法制备 CNT/Si O2 复合材料过程中 ,在 5 0 0℃以下生成 Si O2 ,CNT在 5 0 0～ 73 0℃左右氧化燃烧。在 5 0 0℃条件下煅烧 1 h,凝胶 Si O2 完全转变成玻璃粉。选择在 5 0 0℃条件下煅烧 CNT/Si O2 复合粉体 1 h可作为CNT/Si O2

微乳凝胶法制备MoO_3/SiO_2纳米复合氧化物及DSC-TG分析

由微乳凝胶法制备了一系列不同MoO3含量的MoO2／SiQ纳米复合氧化物，运用DSC-TG，TEM，XRD和FT-IR等技术对其进行了相应表征．结果表明：所制备复合氧化物适宜的焙烧温度为300℃；样品粒径分布在20-24nm；样品中MoO3在SiQ表面分散良好，其单层分散阈值在12-12．5％之间；表面Mo与Si原子以Mo-O-Si键联接．

基于TG/DSC/MS技术的煤氧复合全过程及气体产物研究

针对利用DSC曲线研究煤氧复合反应的阶段划分、热量变化及产物生成路径等方面存在定义表述不够系统,TG和DSC耦合分析不够深入等问题,利用TG/DSC/MS联用技术,开展惰气和空气氛围下不同升温速率煤氧复合全过程的测试与分析。实验表明:基于DSC划分法可将煤氧复合全过程划分为水分蒸发及气体脱附吸热阶段、化学吸附和缓慢反应放热阶段、煤热解生成活性基团放热阶段和挥发分与固定碳燃烧放热阶段。通过特征温度的作图比较,发现TG划分法和DSC划分法的煤氧复合全过程的划分具有高度的重合性和一致性,这证明了DSC划分法的可行性和正确性。利用矿井火灾学、热分析动力学和煤化学理论,阐述了煤氧复合全过程相应阶段的温度范围、生成产物。通过气相产物的质谱分析和Chem 3D软件的建模分析,在构建煤结构单元局部片段的基础上阐明了甲烷、乙烯、一氧化碳和二氧化碳等气体生成的反应历程及生成机理。获得了煤氧复合过程中CH_(4)和C_(2) H_(4)的生成趋势具有相似性规律,且离子流强度曲线出现的峰值温度基本相同。CO_(2)的逸出曲线呈抛物线,在560℃时出现逸出峰。发现了CO的离子流强度曲线具有双峰特征,双峰对应的特征温度分别为530,609℃。研究成果可为厘清煤氧复合的全过程和煤自燃分级预警提供理论支撑。