过氧化苯甲酸叔丁酯的热分解动力学研究及SADT推算

研究了过氧化苯甲酸叔丁酯的热分解动力学及不同包装规格下的自加速分解温度(SADT),利用C600微量热仪测试了过氧化苯甲酸叔丁酯的热分解特征,得到升温速率分别为0.1 K/min、0.2 K/min、0.5 K/min、1 K/min下热流随时间的变化曲线,并使用Friedman等转化率法对所得的实验数据进行分析处理,得到了过氧化苯甲酸叔丁酯的分解反应活化能、指前因子等热动力学参数,推算了不同包装规格的过氧化苯甲酸叔丁酯的SADT。结果表明TBPB分解活化能及指前因子随转化率变化而变化,活化能范围为42-135.5 kJ/mol,指前因子范围为0.25-33.5,在25L聚乙烯桶包装下的SADT为59℃,50L下为52℃,200L下为46℃。     

生物质秸秆热重分析及几种动力学模型结果比较

利用热重分析在不同升温速率和氮气气氛下对两种生物质（玉米秸秆和稻秆）的热失重行为进行了研究。根据热重实验数据，采用四种利用热分析获取动力学参数的方法（Coats-Redfern法，Doyle法，最大速率法和分布活化能模型(DAEM)），计算生物质秸秆热分解反应活化能E、反应级数n及频率因子A，并进行比较。结果表明，采用不同的处理方法，得出的热分解动力学参数不同。利用Coats-Redfern法，玉米秸秆和稻秆在热解主要阶段（失重约5 w%～80 w%时）可由一段一级反应过程描述，升温速率10 K/min时活化能值分别为68.8 kJ/mol和70.0 kJ/mol。Doyle法和DAEM模型得到的结果较为接近，可以得到生物质热解过程中的活化能随失重率的变化曲线。生物质秸秆热解包含分子键能断裂的一系列复杂、连续反应过程。     

孤岛减压渣油窄馏分的热反应动力学：——反应级数的计算

用超临界流体萃取精密分馏技术将孤岛减压渣油分成１５个窄馏分，选取其中８个在热重装置上进行了反应动力学研究。所得数据用（经本文作者改进）Ｚｓａｋｏ法进行动力学处理，计算了各窄馏分的热反应级数。结果发现，升温速率的改变对各窄馏分在同一转化率范围的反应级数影响不大，而在每一升温速率下，反应级数随反应温度和转化深度不同而改变。同时，不同升温速率下，随着转化深度的增加，各窄馏分的表观活化能升高。     

热分析法研究五倍子醛的热稳定性及其分解动力学

采用热重法,以氮气为保护气,分别在5、10、15、20℃/min的升温速率下,测得五倍子醛的热重-微分热重(TG-DTG)曲线,并在10℃/min的升温速率下测得样品的差示扫描量热(DSC)曲线。结合热失重数据和五倍子醛结构对其分解机理进行推断和验证,并运用双外推法对五倍子醛的热解动力学进行分析,求得原始状态和热平衡态下的动力学参数。研究结果表明,五倍子醛晶体在升温过程中先经历了非结合水和结合水的受热挥发阶段,然后在163℃之后发生热分解,分子中醛基断裂失去1分子的CO;随着升温速率的升高,五倍子醛的分解反应向高温区域移动,最大失重速率依次减小;热解活化能Eα为286.21 kJ/mol,指前因子lnA为70.21,热解机理函数g(α)=[-ln(1-α)]2/3,反应级数n=2/3;热解活化能随转化率的增加逐渐减小;经动力学参数推断,在室温(25℃)下,五倍子醛的贮存期为4～5年。     

CO_2气氛下生物焦气化反应动力学参数的实验研究:I.活化能

利用热重分析仪在750!1 000℃对四种生物质进行了CO2等温气化实验。结果表明,各生物质焦的气化反应性随气化温度的升高而增加。用碳转化率为20%时的瞬时气化反应速率r0.2对反应速率r进行无量纲化,发现在实验温度范围内,各焦炭的无量纲气化反应速率-碳转化率曲线均存在两种变化趋势。利用等转化率法求取了四种生物焦在碳转化率达到20%后的气化反应活化能,发现同一种焦炭的气化反应活化能受碳转化率的影响较小,而不同种类焦炭的活化能主要受到焦中无机矿物成分的影响。各焦炭的活化能与焦中碱金属含量与固定碳含量的比值WC/WFC存在近似的线性关系:E=233.9-1 005.7×(WC/WFC)。若忽略催化效应的影响,焦炭本征气化反应的活化能趋于某一定值,约为234 kJ/mol。     

CO2气氛下生物焦气化反应动力学参数的实验研究：Ⅰ.活化能

利用热重分析仪在750~1 000 ℃对四种生物质进行了CO₂等温气化实验。结果表明,各生物质焦的气化反应性随气化温度的升高而增加。用碳转化率为20%时的瞬时气化反应速率r_0.2对反应速率r进行无量纲化,发现在实验温度范围内,各焦炭的无量纲气化反应速率-碳转化率曲线均存在两种变化趋势。利用等转化率法求取了四种生物焦在碳转化率达到20%后的气化反应活化能,发现同一种焦炭的气化反应活化能受碳转化率的影响较小,而不同种类焦炭的活化能主要受到焦中无机矿物成分的影响。各焦炭的活化能与焦中碱金属含量与固定碳含量的比值W_C/W_FC存在近似的线性关系：E=233.9-1 005.7×（W_C/W_FC）。若忽略催化效应的影响,焦炭本征气化反应的活化能趋于某一定值,约为234 kJ/mol。     

关于ABS树脂热失重数据的计算

在解析TG曲线时,常用的方法有积分法和微分法,但反应级数需要通过预先假定和尝试确定.本文以ABS树脂热解反应为对象,采用三次样条插值函数求得热解反应速率,利用二元线性回归经一次计算,同时求得ABS树脂热解反应表观活化能E,视频因子A以及反应级数n,并把所得结果与积分法和微分法作了比较,确定了各自方法所适用的转化率区间.本文还考察了不同升温速率对热解动力学参数的影响.     

基于差示扫描量热法的火工品材料选型研究

通过综合分析差示扫描量热法(DSC)图谱及动力学数据,进行火工品中药剂外包覆材料的选型研究。采用DSC测试炸药与不同涂敷层材料在不同升温速率的热性质,利用Ozawa法和DSC曲线对比法,对几种涂敷层材料进行分析。炸药与丙烯酸清漆混合后,DSC曲线表观性征、峰温以及反应的活化能变化最小;炸药与快速固化剂混合后,峰温及活化能变化影响居中,DSC曲线表观性征在升温速率大时有较大变化;炸药与硅橡胶混合后,DSC曲线表观性征、峰温以及反应的活化能变化最大。从而确定丙烯酸清漆为最合适的炸药包覆材料。     

原煤和黑液水煤浆燃烧特性的热分析对比研究

在热天平上进行黑液水煤浆和原煤的燃烧、热解实验,得到不同升温速率下的燃烧、热解特性曲线和碳转化率特征曲线。试验结果表明,黑液水煤浆中的钠及其化合物在燃烧过程中催化作用明显,并且黑液中有机物成分对燃烧起到一定促进作用。在20 ℃/min升温速率下黑液水煤浆和原煤的燃烧活化能分别为12.98 kJ/mol和106.59 kJ/mol,反映出黑液水煤浆比原煤有更好的着火特性。     

热重分析测定脱附活化能分布研究

以脱附过程本征动力学模型为基础,提出了一种采用热重分析技术测定脱附活化能随吸附质分子表面覆盖率分布的方法。该方法通过一条热重分析曲线就可以得到清晰的脱附活化能关于覆盖率的函数表达式。采用所提出的方法,通过不同升温速率下的热重分析实验测定了芴和蒽在活性炭上脱附活化能的线性分布,结果表明覆盖率越高,脱附活化能越低。对芴和蒽,由于覆盖率上升,脱附活化能最大降幅达18.5%和15.1%。     

最小二乘法计算苯、噻吩和正辛烷在NaY上程序升温脱附活化能

采用程序升温脱附(TPD)技术测定了苯、噻吩和正辛烷在NaY上以不同升温速率升温时的TPD谱图. 利用TPD谱图的峰形和其微分曲线判断了程序升温脱附过程中的脱附级数. 提出了一种利用最小二乘法计算吸附剂/催化剂的脱附活化能及其动力学参数的方法. 以这些TPD谱图为基础, 分别采用传统TPD计算模型、最小二乘法以及一阶微分曲线法计算了苯、噻吩和正辛烷在NaY上的脱附活化能和动力学参数. 结果表明, 最小二乘法对在不同线性升温速率时的程序升温脱附活化能的计算结果是一致的.     

低活性无烟煤固定床二氧化碳催化气化反应动力学研究

在内径18 mm的固定床反应器中研究了福建低活性无烟煤二氧化碳催化气化反应动力学。考察了消除内外扩散影响的实验条件。在750 ℃～907 ℃，以碳酸钠为催化剂分别测定了永安丰海筛无烟煤、永安加福筛无烟煤和永定无烟煤的转化率与时间的关系；以碳酸钾及纸浆黑液为催化剂测定了永定无烟煤的转化率与时间的关系。永安加福筛无烟煤采用均相一级反应模型及未反应缩芯模型进行拟合，得出气化反应速率常数、反应活化能和指前因子，与热天平的实验结果进行比较，固定床反应速率常数明显变大，活化能和指前因子也大，是由于固定床中有较高的二氧化碳到煤粒表面的传递速率和较高的升温速率所致。     

基于TGA-FTIR联用技术研究ABS树脂的热氧降解行为

采用热失重-傅立叶变换红外光谱(TGA-FTIR)联用技术研究了空气气氛下ABS树脂的热稳定性及热氧降解失重情况。研究了ABS在4个不同升温速率下的失重情况;采用TGA-FTIR联用技术对10℃/min等速升温下ABS失重过程的逸出气体进行分析;采用热分解动力学方法分析ABS的热氧降解过程,计算热分解活化能。结果表明,ABS的TGA曲线有两个失重区间:第一区间是ABS的急剧氧化降解过程,活化能(Ea)为191.8~262.8 kJ.mol-1,第二区间是成炭产物的氧化,Ea约为139.7 kJ.mol-1;升温速率越小,ABS热氧降解速率越慢,交联成炭产物越多,有利于抑制ABS的降解;由FTIR测试和Ea变化发现,热氧降解反应为多步复杂反应,初期时氧化反应和氧化断链同时进行,并以氧化断链反应为主,随着分子链上产生的双键增多发生交联反应,失重率大于80%时开始炭化反应,最终交联炭层发生氧化反应生成CO2。     

稀土尾矿中氟碳铈矿分解反应动力学研究

分解反应动力学可以深入分析氟碳铈矿分解反应过程,基于程序升温热重和质谱数据,采用Li Chung-Hsiung方法和Malek方法确定了氟碳铈矿分解反应过程的最概然机理函数、活化能和指前因子。热重实验结果表明,氟碳铈矿在空气和N₂气氛围下400～600℃温度范围内分解,空气氛围更有利于氟碳铈矿分解反应的进行,分解过程可用A模型很好地描述,即氟碳铈矿分解反应的速率控制步骤包含产物成核、核增长和核吸收长大。空气氛围下,氟碳铈矿分解反应过程活化能和指前因子分别为17.657～24.885 kJ·mol^-1和6.223～29.653 min^-1;N₂气氛围下,氟碳铈矿分解反应过程活化能和指前因子分别为25.532～30.236 kJ·mol^-1和36.882～64.250 min^-1,基于最概然机理函数、活化能和指前因子,建立了N₂气和空气氛围下的稀土尾矿中氟碳铈矿的分解反应动力学模型。     

热分析法与分子模拟技术研究芦丁的热降解机理及其分解动力学

利用热重-微分热重技术测得芦丁在氮气气氛中不同升温速率β下的热分解曲线,使用Achar法、Coats-Redfern法、Kissinger法和Ozawa法4种方法同时进行动力学分析,根据第一步热分解的表观活化能Eα和指前因子A计算推断芦丁在不同温度下的贮存期。研究表明,随着升温速率的提高,芦丁的热分解温度逐渐升高;芦丁三步热分解的机理依次是随机成核与随后生长控制、三维扩散控制、随机成核与随后生长控制,分别对应的函数是Avrami-Erofeev方程、Z.-L.-T.方程和Avrami-Erofeev方程;经Gaussian模拟和热重数据结合分析,芦丁在第一步分解时,失去3个O原子;第二步分解时失去10个O原子;第三步分解时失去烷烃分子链和1个苯环。根据第一步热分解的表观活化能Eα和指前因子A推断,在室温25℃下,芦丁的贮存期为1.5～2年。     

大颗粒草酸钕热分解特性及动力学研究

随着稀土新材料的发展,大颗粒Nd_2O_3在高新技术领域有着广泛的用途。研究大颗粒草酸钕前驱体分解生成Nd2O3的过程,可为制备性能优异的Nd_2O_3产品提供有益的借鉴。使用TG,DTG,DTA研究了大颗粒草酸钕的热分解过程,采用Ozawa法、Starink法计算活化能E值,同时利用Coats-Redfern积分法推断反应机制函数。结果表明:当升温速率为10℃·min-1时,室温加热到397℃,草酸钕完全失去结晶水;397~584℃,无水草酸钕分解生成Nd_2O_2CO_3;584~770℃,Nd_2O_2CO_3分解为Nd_2O_3。提高升温速率,TG,DTG,DTA三条曲线都向高温侧移动;升温速率越高,草酸钕达到相同热解失重率所需的温度越高,DTG曲线最高升温速率下对应的失重率明显增加,DTA曲线峰面积明显增大且同一温度下焓变的绝对值变大;无水草酸钕热分解生成Nd2O2CO3的反应活化能为130.10~187.8 k J·mol-1,反应过程符合三级化学反应模型,Nd_2O_2CO_3热分解生成Nd_2O_3的反应活化能为57.40~81.83 k J·mol-1。     

聚氯乙烯燃烧特性及HCl的生成机理

采用热重法对聚氯乙烯（ＰＶＣ）的燃烧过程进行了研究,探讨阳聚氯乙烯燃烧科技司,并由它们的微分热重曲线计算出的反应动力学参数及影响反应常数的因素进行了研究。同时,考察了恒速升温和快速升温过程ＨＣＩ的生成特性。结果表明,ＰＶＣ的燃烧机理是由三个过程决定的,可用三个一级反应表示。ＰＶＣ的燃烧过程的第一阶段为脱氯阶段。第二阶段的活化能和指前因子明显低于第一和一阶段。此阶段为挥发分释放阶段。升温速率的增加导     

硝酸舍他康唑的热分解机理及动力学

采用热重法(TG)、差示扫描量热法(DSC)测定了硝酸舍他康唑(STCZ)在氮气氛和空气氛中的热分解过程,结果表明STCZ的热分解过程是一个三阶段过程。运用量子化学GAMESS软件计算了STCZ分子的键级,测定了STCZ及其在热分解过程中不同阶段残留物的红外光谱,推断了STCZ的热分解机理,起始步骤是硝酸的分解。根据不同升温速率下的热重曲线计算得到STCZ第一阶段热分解反应的动力学参数,在氮气中,表观活化能Ea=222.2 kJ.mol-1,指前因子A=4.467×1024min-1,在空气中,表观活化能Ea=177.2 kJ.mol-1,指前因子A=1.738×1019min-1。推算了不同使用温度下STCZ的预期寿命。     

不同升温速率下茂名油页岩的热分解动力学

在热重装置上考察了2.22—12.34K/min间五种升温速率下茂名页岩的热分解过程,结果表明,升温速率的改变对于热解转化率曲线及失重速率曲线有明显的影响。热重数据的动力学处理显示,茂名油页岩的热分解过程系一级反应。与前人多用一个总包一级反应描述页岩的热分解过程不同,本文在三个温度阶段(即大致在385—398℃之前,385—490℃及443—490℃之后)采用三个不同的一级动力学方程予以描述,并确定了各升温速率下相应的动力学参数。升温速率于2.22—12.34K/min范围内的变化对动力学参数无显著影响。     

分布化能模型的理论及其在半焦气化和模拟蒸馏体系中的应用

通过对分布活化能模型所做的理论分析,给出了失重过程中活化能的解析表达式,阐明了失重实验中升温速率影响失重曲线的基本原理。按照本文给出的活化能求解方法,对大同煤半焦的空气气化动力学和煤焦油馏分的模拟蒸馏过程进行了分析,得到了半焦气化过程和模拟蒸馏过程的活化能变化曲线,与常规动力学分析结果的对比表明,新的DAEM方法能够很好地应用于简单反应体系。