城市生活垃圾热解特性的TG-DSC分析

Seven typical components in municipal solid wastes (MSWs)--paper,food,textile,wood,straw,plastic and rubber were chosen as the thermogravimetric analysis samples in this paper to study the pyrolysis characteristics. By the thermogravimetry and differential scanning calorimetry (TG-DSC) analysis,pyrolysis characteristics of MSWs’ components and pyrolysis endothermal enthalpy were obtained.The kinetic parameters of pyrolysis were determined with the Doyle method and a multi-stage first order pyrolysis model was proposed.The simulated results by this model showed good agreement with the TG experimental data.The pyrolysis characteristics provide significant parameters to a new concept of circulating fluidized bed incinerator,which can simultaneously restrain the high-temperature HCl corrosion and emission of dioxins.

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-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.

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。

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。

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

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。

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-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。

阳极炭渣燃烧动力学研究

阳极炭渣是铝电解过程中产生的有害固体废物,企业多通过火法工艺燃烧炭来回收其中的电解质,但处理过程存在燃烧不充分、电解质回收率低、燃烧动力学不清晰问题。本文采用TG-DSC分析及动力学分析研究阳极炭渣燃烧性能及动力学控制条件,分析升温速率对燃烧过程的影响规律,得到如下结论。升温速率对阳极炭渣的燃烧影响较大,当升温速率为30 K/min,着火温度和最大失重温度分别升高至525.79℃和1085.79℃,最大失重速率降低至0.22%/℃,可燃性指数C降低,着火指数C_(i)增加,着火时释放热量升高至790.38 kJ/g;阳极炭渣电解质含量高,导致颗粒表面和内部温度不同步,着火模式为非均相着火,不受升温速率的影响;Coats-Redfern积分法计算结果表明,阳极炭渣在温度476~886℃的燃烧拟合结果符合化学反应函数模型g(α)=(1-α)^(-1/2),限制性环节主要由化学反应控制;在温度886~1100℃的燃烧拟合结果符合一维扩散积分函数模型g(α)=α^(2),限制性环节主要由扩散控制。

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。

不同变质程度烟煤的自燃特性研究

为了研究不同变质程度烟煤的自燃特性变化,根据变质程度由低到高顺序,选用4种不同变质程度烟煤:宁夏灵武不黏煤、宁夏灵武气煤、山西霍州1/3焦煤以及辽宁沈阳瘦煤,分别开展液氮吸附实验、傅里叶红外光谱实验以及TG-DSC同步热分析实验。结果表明:随着变质程度的升高,烟煤的内部孔隙的比表面积逐渐增加,孔容积变化趋势与之相同;煤样中的活性官能团比重逐渐减小,化学性质相对稳定的官能团比重逐渐增加;烟煤的临界温度T1与着火点温度T4随着变质程度的加深而逐渐升高,煤样燃烧阶段的放热量逐渐减小。综上所述,随着变质程度的升高,烟煤化学性质趋于稳定,愈发难以自燃;煤样中的活性官能团的影响程度要比孔隙结构的影响程度要大。

FTIR、MASNMR和TG-DSC法研究分子筛表面接枝的硅烷基团

采用三甲基氯硅烷对介孔分子筛KIT-1进行了表面修饰。利用X射线粉末衍射(XRD)对样品进行了结构分析,用傅里叶变换红外光谱(FT IR)和核磁共振谱(MAS NMR)辅助热重-示差扫描量热(TG-DSC)法研究了硅烷基团在分子筛表面的情况。研究结果表明,表面修饰在保持分子筛介孔结构的同时,使硅烷基团成功接枝在分子筛孔道表面,热分析显示表面修饰样品失重6.14%,硅烷基团热分解时吸热577.9 J/g。

TG-DSC测定煤热解反应热过程中确定基线热流的技术方法

利用差示扫描量热仪测定煤热解反应热,仪器输出的总热流信号是由反应热热流和基线热流组成,故基线热流的确定成为测定反应热的关键。论文分析了TG-DSC测定煤及其他非均质有机物热解反应热过程中基线热流的构成,比较了经验法和测定法确定基线热流的优缺点,评估了基线热流各组分的测定方法,尤其关注这些方法对煤热解反应热测定时获取基线热流的可借鉴性。结果表明,TG-DSC测定煤热解反应热时,基线热流是由显热热流和辐射热流差组成;显热热流可借助Merrick模型、灰分比热容经验公式及混合物模型计算求出,辐射热流差则通过研究提出的辐射校正因子λ,将煤热解过程与煤焦热解过程关联后计算确定。最终,由显热热流和辐射热流差之和确定热解过程的基线热流。

碳钢氧化动力学的TG-DSC研究

采用同步分析仪器测出四种碳钢T10、T8、45和20钢的TG-DSC曲线,对其进行氧化动力学试验研究。结果表明四种钢的DSC曲线上均出现了吸热峰和放热峰,吸热峰为相变所致,出现在740~780℃内,放热峰为碳钢氧化所致;四种钢均出现了氧化增重现象,其中20钢增重最大,T10钢增重最小;四种钢氧化起始增重温度各不相同;随温度升高,四种钢的氧化程度加剧;四种钢的氧化速率各不相同,其中20钢氧化速率最快。

LiFePO_(4)电池阴极板升温过程中逸出气体特征分析

LiFePO_(4)电池在电动汽车领域具有独特的优势且占有市场持续扩张和稳步增长,电池失效现象的正确理解和失效机理分析对锂离子电池性能的提升和技术改进有着重要作用。其中,电池材料在工作和升温过程中发生产气、热失控等因素为失效现象中最常见的原因,对LiFePO_(4)电池阴极材料在升温过程中的热行为和反应过程所产生的逸出气体种类及动态特征进行了分析。通过采用具有Skimmer采样接口的热分析-质谱联用设备TG-DSC-EI-MS对惰性气氛和氧气气氛下的反应过程热行为和逸出气体进行定性研究。结果揭示,惰性气氛下的分解反应主要集中在435~800℃,其逸出气体以H_(2)、H_(2)O、PF_(5)为主;氧气气氛下的燃烧反应过程分多个阶段,主要集中在四个温度区间:75~200、235~460、465~590、645~745℃,其逸出气体以H_(2)、H_(2)O、C_(x)H_(y)、CO_(2)等组分为主。不同气体组分受温度和气氛影响,其逸出动态特征也不尽相同,其中低温段逸出气体多为电池无机材料的分解和挥发为主,随着温度升高,逸出气体的产生以有机材料的分解和含碳材料的氧化为主,其中含氟气体的逸出行为贯穿整个升温过程中,^(19)F^(+)主要来源于热稳定性较差的LiPF_(6)。该研究结果为LiFePO_(4)电池使用过程中受温度和产气影响机理研究提供了基础信息和方向。

FeCo_(2)O_(4)催化TKX⁃50的分解特性及其热动力学分析

为研究双金属氧化剂作为燃烧催化剂在推进剂方面的应用,基于水热法制备了双金属氧化剂FeCo2O4,并采用扫描电子显微镜(SEM)、N2吸脱附测试(BET)、X射线衍射分析(XRD)和X射线光电子能谱分析(XPS)对催化剂的理化性质进行了表征。通过同步热分析仪(TG-DSC)研究了该氧化剂对5,5’-联四唑-1,1’-二氧二羟胺(TKX-50)的催化分解特性及热分解反应动力学参数的影响。结果表明,双金属氧化剂FeCo2O4的加入明显促进了TKX-50的热分解行为,随着双金属氧化剂含量的增加,升温速率为10.0℃·min^(-1)时,复合材料的两个放热峰峰值温度都呈现减小的趋势,最大分别减少了34.0℃和49.7℃。添加双金属氧化剂还会降低复合体系的表观活化能与活化焓值,TKX-50热力学特征参数的降低,证实了双金属氧化剂燃烧催化剂的潜质。

低温氧化对煤TG-DSC曲线的影响研究

采用综合热分析仪研究了褐煤、烟煤和无烟煤的低温氧化对TG-DSC曲线的影响。研究结果表明:在煤氧化热解的过程中,褐煤和烟煤均能吸附氧并与氧反应;在吸氧增重阶段,褐煤和无烟煤的质量降低,烟煤的质量增加;与原样相比,煤氧化样的燃点降低;在失水减重阶段,烟煤失去水分质量至最低点时其温度升高。

基于TG-DSC联用法的腺苷钴胺热分解机制研究

目的研究腺苷钴胺原料药的热分解规律,为其稳定性研究提供理论依据。方法在采用X-PRD,IR和HPLC法对腺苷钴胺检测样品进行定性和定量分析的基础上,对相同粒度样品和不同粒度的样品进行TG-DSC检测,分析失重、峰形和峰值特征,得到腺苷钴胺热分解的规律,并讨论其影响因素。结果首次提出腺苷钴胺二次失水的热分解机制,即腺苷钴胺在64℃~83℃发生一次脱水,在206℃附近发生二次脱水,在276℃发生完全分解。结论该研究结果为腺苷钴胺原料药质量控制的开展提供了重要的理论研究依据。

利用TG-DSC方法对铁矿石分解及软熔特性的研究

利用TG-DSC方法在空气气氛下,对澳大利亚和巴西共13种铁矿石的结晶水分解特性、矿石中Fe2O3分解特性及铁矿石的软熔特性进行了试验研究。研究结果表明,澳大利亚铁矿石和巴西铁矿石的结晶水开始分解温度、分解温度区间、结晶水含量及结晶水分解吸热量均存在差异,经计算,如果烧结混合料中结晶水升高1个百分点,那么在烧结过程中,由结晶水分解吸热量增加而需要多消耗的热量为2.31×104kJ。澳大利亚和巴西铁矿石的Fe2O3分解起始温度、终止温度及分解温度区间相近,而澳大利亚矿的Fe2O3分解吸热量却明显高于巴西矿的Fe2O3分解吸热量。铁矿石软熔过程生成的液相量与矿石中SiO2含量密切相关,SiO2含量越高,矿石在软熔过程中生成的液相量越多,η值越小。