基于TGA-GC/MS结合化学计量学在食醋品牌鉴别中的应用

该文采用热重分析(thermogravimetry analysis,TGA)-气相色谱质谱联用(gas chromatography/mass spectrometry,GC/MS)技术结合化学计量学分析软件,建立了各品牌食醋的线性判别分析(linear discriminant analysis,LDA)模型。研究建立了TGA-GC/MS联机实验方法,采集5个品牌共103组食醋样本的TGA和GC/MS数据,形成了TGA-GC/MS多谱特征值组合,后经T-test处理、主成分分析(principal component analysis,PCA)及PCA特征提取,选择LDA模型进行建模分析。结果显示,该模型5个单一品牌和其他品牌之间区分正确识别率为:东湖87.63%、恒顺80.41%、宁化府96.91%、紫林80.41%、金山寺87.63%,5个品牌相互之间区分正确识别率为80.00%,聚类分堆和区分效果良好,各品牌食醋正确识别率较高,在食醋品牌鉴别中具有良好的应用前景。

基于TGA和Py-GC/MS不同成熟度煤的热解特征研究

采用热重分析(TGA)和热解–气相色谱/质谱(Py-GC/MS)联用技术对6个不同成熟度煤的热解过程及热解产物进行表征。TGA结果表明,不同成熟度煤的失重(TG)曲线具有相似性且在失重速率(DTG)曲线中有3个明显的失重速率峰;随着成熟度的增加,煤在最高热解温度时的总失重率(wt)减小,最大失重速率(−(dw/dt)max)降低,但最大失重速率峰温度(Tmax)升高,说明低成熟度煤中热不稳定结构的含量较高。Py-GC/MS结果表明,不同成熟度煤的热解产物均以芳香类化合物为主(47.4%~94.7%),且芳香类热解产物的含量随成熟度的增加逐渐升高,说明高成熟度煤热解过程中产生的芳香类化合物较多,而热解产物中酚类、呋喃类和脂肪烃类化合物的占比随煤样成熟度的增加逐渐降低,表明低成熟度煤在热解过程中释放出高含量的极性含氧化合物。研究结果对进一步了解煤炭资源的规模化开发和合理利用具有重要意义。

酚醛树脂浸渍石英纤维复合材料的热解行为

利用热重-质谱联用仪和(TG-MS)热裂解气质(Py-GCMS)联用,研究了酚醛树脂石英纤维以20℃/min和20℃/ms升温速率升温到一定温度时的热解行为及热解气相产物组成。研究结果表明,酚醛树脂浸渍石英纤维复合材料与酚醛树脂的热解过程一致,且可以分为3个阶段:20~400℃为脱水失气阶段;400~800℃为热解的主要阶段,主要气相产物为水、甲烷、二氧化碳、苯、苯酚以及苯和苯酚的衍生物;当温度超过800℃时热解已经基本完全结束。快速升温到600、800、1000℃时酚醛树脂浸渍石英纤维复合材料的主要热裂解产物及相对含量与酚醛树脂的基本一样,说明酚醛树脂浸渍石英纤维复合材料的热解主要是其中酚醛树脂的热解,石英纤维不参与热解反应。

酚醛纤维形态结构和性能测试分析

为了给我国酚醛纤维的制备、纺纱及应用提供参考,介绍酚醛纤维性能特点和国外发展情况;通过对微观结构、线密度、强度、回潮率、比电阻等指标的测试,详细分析我国自主研发的酚醛纤维在结构形态、力学性能、热学性能以及纤维官能团、循环单元等方面的优势和不足。结果表明:酚醛纤维的线密度与羊毛纤维相当,表面光滑、无凹槽;强力偏低,易产生断头和缠绕;回潮率较低、比电阻大,易产生静电;只含有C,H,O 3种元素,高温燃烧无有毒气体,阻燃耐热性能较好。指出:可通过降低固化温度、降低纤维表面光洁程度、提高纤维表面摩擦因数、降低纤维线密度等改善酚醛纤维性能,且可与毛型纤维混纺开发阻燃织物。

煤矿胶带热解产物生成规律分析

为预防煤矿胶带火灾,本文利用热重红外联用仪(TG-FTIR)和热裂解-气相色谱质谱联用仪(PY-GC/MS)测试了金鸡滩煤矿胶带热解行为,对热解挥发性产物进行了定量分析,并构建了煤矿胶带火灾风险预警指标体系。结果表明:煤矿胶带热解失重过程主要分为2个阶段,第1阶段在175℃~358℃发生交联缩聚热解反应,失重率为63.39%,第2阶段在358℃~600℃发生氧化还原和脱链解聚反应,失重率为26.37%,并在290℃、465℃和570℃出现了特征峰;热解第1阶段产物以邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(DEHP)和对苯二甲酸二异辛酯(DOTP)为主,当热解温度上升到358℃时产物中出现苯系物和多环芳烃;CO和HCl生成量分别在416℃和252℃开始迅速增加,之后迅速下降并趋近于0,CO_(2)生成量在396℃迅速增加,在迅速降低后又缓慢增加,峰值分别出现在485℃、298℃和560℃处,分别为0.29%、1.26%和19.35%,其气体浓度的变化可以准确预警煤矿胶带火灾的发展状况。研究结果可为煤矿胶带火灾防治提供理论基础。

TG-DTG与TG-FTIR-GC/MS联用研究鸡粪热解动力学和挥发性产物

采用热重-微分热重分析(TG-DTG)研究广西3个不同产地上林县(SCM)、柳城县(LCM)和南宁市(NCM)鸡粪的热解动力学与热解机理;应用热重-红外-气质联用技术(TG-FTIR-GC/MS)动态跟踪鸡粪的热解过程,分析热解的挥发性产物。结果表明:不同产地的鸡粪的热解反应均包括失水、预热解、有机质热解和碳酸盐热解4个阶段,同一产地鸡粪在不同升温速率的热解反应变化规律一致,随着升温速率增加,特征温度和最大失重速率向高温区移动。采用Kissinger法得到SCM、LCM与NCM的热解活化能Ea分别为106.40、161.11、146.55k J·mol^(-1);结合Coats-Redfern法确定了不同产地鸡粪的热解机理函数。鸡粪热解挥发性产物为CO_(2)、CH4、醛、酮、酸、酯、不饱和脂肪烃和芳香烃化合物;最大失重速率下GC/MS检测所得挥发性产物主要为左旋葡聚糖(25.84%)、4-乙烯基愈创木酚(5.63%)、硬脂酸(4.40%)、2,2-二甲基-4-己烯-3-酮(4.29%)等化合物,可见鸡粪热解产生了具有能源化与资源化应用前景的化合物。

再生聚碳酸酯塑料气味分析的研究

按照GB/T 40006.1—2021的要求对试样进行前处理后用电子鼻技术进行气味测定,通过仪器自带的数据处理软件对传感器响应信号进行主成分分析(PCA)处理,将复杂的数据转化为直观的PCA图,建立适用于再生聚碳酸酯(PC)塑料气味分析模型,利用红外光谱分析、热重分析和静态顶空-气相色谱-质谱分析对形成这些气味的原因进行了剖析,进一步验证电子鼻技术的分析结果。结果表明,电子鼻数据采集时间120 s,可获得各个传感器对再生PC塑料气味响应的最高值。将每种样品的每个传感器的响应最高值取出绘制成气味指纹图,可直观地看到W1S(对甲基类灵敏)、W1W(对硫化物灵敏)、W2S(对醇类、醛酮类灵敏)三个传感器对再生PC塑料气味的响应值是三级>二级>一级,其他传感器的最大响应值基本重合。PCA模型可很好的区分不同再生PC塑料试样的气味响应值之间的差异,还可以用于辨别气味大小。结合红外光谱分析、热重分析和静态顶空-气相色谱-质谱分析,再生PC塑料主气味要由添加剂降解,PC中异亚丙基链断裂、碳酸酯键水解/醇解及重排交联反应等产物带来。

工业碱木素热裂解特性研究

用热重分析法和热解色谱质谱联用技术（Py-GC-MS）对工业碱木素热解行为进行了初步研究,分析了工业碱木素在不同升温速率下的热分解特性。结果表明,工业碱木素的热解过程主要分为4个阶段,在200℃以下的低温区和300-500℃的中温区各有1个强烈失重峰。工业碱木素热裂解产物非常复杂,Py-GC-MS分析表明,在300℃下的热解产物中,以源于工业碱木素的聚糖热解产物为主,含有一定量的低分子木素热解构产物;在450℃下的热解产物中,以木素大分子的热解构产物为主,例如各种酚类化合物、愈创木基丙酮等酮类化合物及源于木素-碳水化合物复合体的阿魏酸等化合物。

塔里木盆地海相碳酸盐岩中有机酸盐的分析

提出热重/差热(TG/DTA)、红外光谱(IR)和气相色谱/质谱联用结合(GC/MS)分析塔里木盆地海相碳酸盐岩中有机酸盐的方法。用TG/DTA对标样(硬脂酸、硬脂酸镁、硬脂酸钙和碳酸钙)进行分析,确定有机酸气化而有机酸盐不气化的温度区间,由此设计从碳酸盐岩中分离和提取有机酸盐的实验步骤。研究结果表明:验证碳酸盐岩中确实存在有机酸盐;塔里木盆地海相碳酸盐岩中有机酸盐的含量与样品中的碳酸盐含量无相关性,而与样品的沉积相类型具有一定的相关性,即斜坡相沉积环境的沉积岩中相对富集有机酸盐。

废旧电路板热解特性的研究

热解是回收处理废旧电路板中金属及树脂成分的重要方法。文中采用热重差热联用分析仪和裂解气相色谱质谱联用仪检测了以酚醛树脂为基板的废旧电路板热解特性;分析了不同速率下的动力学参数,及其热解产物的化学成分。实验研究结果表明:废旧电路板热解过程主要有2个快速质量损失阶段(270—350℃,350—480℃),其平均活化能分别约为67,97 kJ/mol。其裂解产物主要是苯酚、对甲苯酚、邻异丙烯基苯酚、邻甲苯酚、对异丙基苯酚、糠醛等。

热重-气相色谱/质谱联用方法鉴别回收油

建立了热重-气相色谱/质谱联用分析检测技术,结合主成分分析化学计量学方法,实现了回收油与正常食用油的辨别。以氧气为反应气,在50℃~400℃范围内,进行了经过确认的9个不同来源的回收油样品和大豆油、花生油、菜籽油和橄榄油等4类正常食用油的热重分析,采集300℃下氧化挥发成分进行气相色谱/质谱分析,定性确认了9种挥发性成分,分别为正庚烷、辛烯、正辛烷、正己醛、壬烷、正庚醛、癸烷、辛醛和壬醛。采用主成分分析方法,分别对热重分析数据、气相色谱/质谱分析数据和两组数据共同分析,结果表明,仅采用单独一种分析技术均不能实现回收油的有效鉴别,但是结合两组数据进行主成分分析能够实现全部9种回收油与正常食用油的区分,体现出联用技术可获取多信息的优势。本方法无需样品预处理、操作简单、样品量少、速度快,在回收油筛查中具有较好的应用前景。

热重-冷阱捕集-气相色谱/质谱法分析不同烟草基质受热过程中的逸出物

为研究温度对烟草热分解的影响,采用热重-冷阱-气相色谱/质谱(TGA-CT-GC/MS)联用技术,在氧气浓度为10%的氮/氧混合气氛下,对不同烟草原料(烤烟、白肋烟、香料烟、晒烟、再造烟叶基片)的烟丝进行热分析,利用冷阱捕集逸出物成分,然后进行GC/MS分析。结果表明:(1)在150℃左右时,表面的部分烟丝样品成分已发生热分解,300℃左右时完全炭化,香味成分得到有效释放;(2)烟碱的释放量随着温度的升高而逐步增加,在250℃及以上趋于稳定;(3)不同烟草原料的热解成分存在差异,逸出物中酸性成分与碱性成分的相对含量比值以晒烟最低,约为0.2,再造烟叶基片最高,约为2.6。

热重分析-单滴微萃取-气相色谱-质谱结合傅里叶变换红外光谱考察咖啡酸的热解行为

采用热重分析-单滴微萃取-气相色谱-质谱(TG-SDME-GC-MS)联用系统和傅里叶变换红外光谱,研究了咖啡酸的热解行为。设定热重分析仪5℃/min的升温速率及400mL/min的氮气流量,在160～360℃温度范围内,采用乙醇对热解逸出物质进行单滴微萃取,然后利用GC-MS分离分析,监测了咖啡酸5种主要热解逸出产物相对含量随温度升高的动态变化情况。使用傅里叶变换红外光谱分析了咖啡酸所对应各失重点固体剩余物的特征官能团变化情况。结果表明,咖啡酸热失重的主要原因是在240～360℃产生大量的邻苯二酚,在200～220℃热解产生4-乙基邻苯二酚。另外,咖啡酸在230℃下已完全裂解。该方法的建立为温度连续上升模式下的物质热解行为分析提供了借鉴和参考。

热重分析法在烟用香精仿香中的应用

为了研究仿配香精与目标香精的相似程度,对香精样品进行热失重分析,根据热失重曲线对仿配香精与目标香精的一致性进行评价。本文以目标香精及4个仿配香精样品为研究对象,在优化后的热失重条件下进行程序升温,获得特定条件下的热失重曲线,结合GC-MS成分分析和感官评价结果,比较了仿配香精与目标香精的相似程度。结果表明:(1)热重曲线的差异能够反映出香精内在组成的差异;(2)GC-MS谱图一致并不代表样品成分组成完全一致,热重法是对烟用香精成分一致性判定的一个重要技术补充;(3)热重法可以用于烟用香精的仿配相似程度判定。

聚乳酸热解行为及其机理分析

为了探明聚乳酸复杂的热解过程,采用热重分析法(TG)和热裂解-气相色谱/质谱联用(Py-GC/MS)技术研究了聚乳酸的热解动力学及其机理。结果表明:聚乳酸的热分解发生在320~420℃,属一级反应;利用Flynn-Wall-Ozawa法获得平均活化能为178.11 kJ/mol。聚乳酸的热裂解机理主要是随机断裂和分子内酯交换;聚乳酸的热裂解遵循非线性行为,Boltzmann拟合相关系数大于0.9961;聚乳酸在450℃内热裂解的主要产物是丙交酯。该研究成果可为聚乳酸的资源化回收利用提供理论基础。

TGA-FTIR与Py-GC/MS分析医用硅橡胶

用热重分析(TGA)-傅里叶变换红外光谱(FTIR)联用和裂解(Py)-气相色谱(GC)/质谱(MS)联用对两个医用硅橡胶试样的热分解过程进行分析。研究表明:通过FTIR分析,推断两个医用硅橡胶试样的主要成分为甲基取代硅氧烷,其中一个试样的填料可能为硫酸钡和白炭黑,而另一个试样的填料可能仅为白炭黑;两个医用硅橡胶试样的裂解产物均为环状二甲基硅氧烷,主要成分为六甲基环三硅氧烷和八甲基环四硅氧烷;裂解温度越高,越易出现相对分子质量较大的环状二甲基硅氧烷。TGA-FTIR和Py-GC/MS分析可以为医用硅橡胶的鉴定和裂解回收提供依据。

烟叶干馏香料的制备及在加热卷烟中的应用

为开发用于加热卷烟的核心香料,选取国内外不同产区烟叶原料制备烟叶干馏香料,并利用分子蒸馏技术进一步精制得到不同组分。采用GC-MS和热重分析技术考察分子蒸馏前后干馏香料的成分及热分解行为差异。结果表明:(1)巴西烟叶干馏香料中的烟碱、吡啶类、糠醛类和酮类化合物的质量分数较高,而呋喃类、吡喃酮类化合物的质量分数较低;由湖南、河南和云南等产区烟叶制备的干馏香料各自均有质量分数较高的特征成分。(2)采用分子蒸馏技术精制巴西、云南烟叶干馏香料得到的轻组分中含有较多的烟碱及挥发性香味成分,并且在220℃以下可完全热分解释放;分子蒸馏后得到的重组分中非挥发性成分较多,其热分解过程分布在110~350℃温度范围内。(3)将烟叶干馏香料及分子蒸馏产物应用于加热卷烟中,对加热卷烟的抽吸品质有一定的改善作用,以提升劲头、香气质和香气量以及改善口感为主;轻组分的提升效果更加全面,重组分可有效提升烟香的前后一致性。

Pyrolysis behaviors of oil sludge based on TG/FTIR and PY-GC/MS

Pyrolysis is an alternative technology for oil sludge treatment.Thermogravimetric Analysis-Fourier Transform Infrared Spectroscopy and Pyrolysis-Gas Chromatography/Mass Spectrometry were employed to investigate the pyrolysis process and products of oil sludge.The pyrolysis process was divided into five stages:drying and gas desorption,oil volatilization,main pyrolysis,semicoke charring,and mineral decomposition.The main reaction temperatures ranged from 497.6 K to 753.2 K.The products were mainly composed of pairs of alkane and alkene(carbon number ranges from 1 to 27).The mechanisms consisted of random chain scission followed by end chain scission at high temperatures with volatilization occurring during the whole process.This study is useful not only for the proper design of a pyrolysis system,but also for improving the utilization of liquid oil products.