含油污泥的热解特性研究

利用热重 傅里叶变换红外光谱联用仪与管式电阻炉对含油污泥热解特性进行了研究,分析了热解过程及影响因素（污泥性质与升温速率）,并由气体析出特性研究了热解机理。结果表明,热解过程包括水分挥发、轻质油挥发、重质油热解、半焦炭化与矿物质分解五种反应,矿物油反应集中发生在220℃～480℃。污泥性质影响因素中,产生环节最为显著,罐底泥、污水污泥失重明显而落地油泥失重不明显,矿物质组分含量越高,挥发分转化率越低;而污泥的油源基属影响较小。升温速率越大,反应进行的越快,挥发分转化率降低。热解机理包括矿物油含氧官能团裂解,链烃及侧链上的断链,环化、芳构化以及缩合脱氢。     

不同植物纤维的热解和燃烧特性研究

本研究采用不等温热重法研究六种纤维（针叶、阔叶、竹、亚麻、草和棉）在N₂和空气气氛下的热解和燃烧特性,并采用Friedman法对其进行动力学分析。结果表明,纤维不同的热解和燃烧特性参数与其自身结构组成有关。纤维在热解和燃烧过程中,其挥发分析出温度Ts、终止温度Th、DTG峰温T_max、固定碳燃烧峰温、最大质量损失速率、热解指数P和燃烧指数S均随着升温速率的增加而增加;在N₂气氛下,亚麻纤维T_max最大,竹纤维T_max最小,棉纤维的T_s最大,草纤维的最大热解质量损失速率-（dm/dt）_max、热解指数P和燃烧指数S均最小;在转化率为0.05-0.85条件下,阔叶纤维平均表观活化能最小（173.3 kJ/mol）,竹纤的最大（201.10 kJ/mol）。在空气气氛下,所有纤维的热解过程的T_max均低于N₂条件下,在转化率为0.05-0.65时,纤维在空气中热解的表观活化能E_α     

基于TGA-FTIR联用技术的EVA热解研究

采用热重-傅里叶变换红外光谱联用技术研究了在N2气氛下乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)的热稳定性及其分解失重情况；实验首先单独使用热重分析仪考察了EVA在不同升温速率下的失重情况；然后采用热-红联用技术对EVA失重过程中的逸出气体进行考察；由实验结果可以明显地看出，EVA的分解失重分为两个阶段，并且随着升温速率的增大EVA的起始失重温度有所增加；第一个失重阶段所放出的气体经傅里叶变换红外光谱扫描并与标准气相谱库中乙酸的标准红外谱图对照后确定为乙酸，第二个失重阶段是由于碳氢链段的分解而引起的；最后根据升温速率为5℃／min时EVA第一个失重阶段的失重率计算得出EVA样品中乙酸乙烯酯的含量为31．8%(ω)。     

污水污泥的燃烧特性

通过对几种污泥样品进行热重分析,研究了污泥的燃烧特性,根据燃烧实验所得的热失重曲线,对几种污泥的燃烧过程进行了分析,对实验数据进行处理,采用Ｐｈａｄｎｉｓ法微分法相结合的方法确定了燃烧反应机理并求出了反应动力学常数Ａ和Ｅ。在燃烧的不同阶段,总反应速度控制因素不同。     

制革、造纸和湖泊污泥燃烧特性的研究

利用热重分析法对城市湖泊污泥、制革污泥,以及两种造纸污泥进行了实验研究,并分析了污泥的燃烧特性。结果表明,四种污泥都具有高挥发分、高灰分、低热值的特点。污泥的燃烧分为挥发分燃烧和固定碳燃烧两个阶段,除了制革污泥在两个阶段失重份额相当外,湖泊污泥和造纸污泥的挥发分燃烧阶段失重都超过燃烧总失重的70%,表明挥发分是污泥中的主要可燃成分,而且挥发分和燃烧过程温度范围比较宽。污泥的挥发分燃烧DTG峰有明显的多峰叠加现象,表明污泥的挥发分析出组分较为复杂。运用Coats-Redfern积分法进行动力学分析后表明,大部分污泥的燃烧过程为二级反应,污泥燃烧的活化能较低。     

动力煤的燃烧特性研究

选择了挥发分从２０％至４０％的五种典型动力煤，结合常规分析和热失重技术得到了燃煤的燃烧热失重曲线、燃烧特征温度以及动力学参数。结果表明：不同的燃烧图意味着不同的燃烧特性；燃烧特征温度（Ｔ＿１＋Ｔ＿２）／２与煤的挥发分存在一定的线性关系；五种煤的燃烧反应活化能大小顺序如下：淮北煤＞青龙山煤＞枣庄煤＞淮南煤＞柴里煤；燃烧反应可用相同的动力学模型不同的相应参数表示，ｄｘ／ｄτ＝Ａ·ｅ￣（－Ｅ／ＲＴ）·（１－ｘ）。     

用热重红外光谱联用技术研究混煤热解特性

用热重分析仪和傅里叶红外光谱仪，对混煤在惰性气氛中的慢速热解特性进行了动态分析，考察了煤种、掺混比例以及加热速率对热解的影响。结果表明，混煤的热解与单煤的热解有相似之处，热解组分的析出随温度的变化规律一致，但其组分析出量并不是单煤热解析出量的简单叠加。由于掺混煤种间的相互作用，混煤热解气体在析出时间和析出量上均发生了变化。通过对红外吸收光谱的分析，发现混煤热解气体析出规律受掺混煤种的影响很大，高活性煤种的存在会降低混煤热解的初析温度，增加热解气体的析出量，其掺混比例越高，影响也越明显。     

桦甸油页岩热解特性的研究

在热分析仪上进行了桦甸油页岩的热解特性研究,升温速率分别为10℃/min、20℃/min、30℃/min和40℃/min,终温为900℃。实验表明油页岩的热解是分两步进行的。在低温段主要是油页岩中可挥发性的气体溢出引起热解失重;高温段则主要是一些有机质、固定碳的热解过程。低温段的热解是主要的,它基本上热解掉了油页岩重量的15％－27％左右,油页岩挥发分含量很高且具有集中析出的特性,在400℃－530℃区间内可挥发物质迅速热解守比,其在高温段的热解产率很小,只有总重量的10％左右。随着升温速率的增加低温段的高温段热解的区分更加明显,且使油页岩的热解产率提高。文中给出了不同升温速率下的桦甸油页岩热解特性数据和化学反应动力学参数。     

糠醛渣热解特性的研究

以糠醛渣为研究对象,应用热重分析法,以高纯氮气为载气对其进行了详细的热重分析试验。结果表明糠醛渣热解随温度升高经历五个不同阶段,表现了糠醛渣热解的复杂性。通过对5 ℃/min、20 ℃/min、50 ℃/min和80 ℃/min的升温速率及不同粒径下的失重曲线进行的对比表明,随着升温速率和粒径的增大,糠醛渣热解的初始温度增大,热解向高温侧移动。最后根据实验数据建立了热解动力学模型,并对数学模型进行了求解,得到了糠醛渣热解反应的动力学参数,表明糠醛渣热解属三级反应。     

TG-FTIR研究落叶松和废轮胎共热解失重及产物释放特性

利用热重红外法(TG-FTIR)考察了不同质量混合比例(1∶2、1∶1、2∶1)落叶松和废轮胎共热解失重、动力学规律及气相产物释放特性。共热解失重特性研究发现,温度低于366℃共热解主要表现为以落叶松为主的热降解行为,温度高于366℃主要表现为以废轮胎为主的热降解行为,热解效率随着落叶松加入比例的增大而提高。采用Coats-Redfern动力学模型对共热解动力学分析发现,主要失重阶段低温区(250~370℃)和高温区(370~480℃)热解行为均符合一级动力学规律,高温区活化能均明显低于低温区,随着落叶松加入比例的增大,活化能明显降低,使得热降解更容易发生。红外分析表明,共热解过程中主要生成含氧官能团的有机物及含氧小分子气体,6种小分子气体吸收峰析出强度由大到小依次为CO2CH4H2OCOSO2H2S,其中,废轮胎中的硫在落叶松降解过程中产生的氧自由基作用下主要转化为SO2。     

基于热重红外联用分析的PE、PS、PVC热解机理研究

利用TGA-FTIR联用技术考察了PE、PS、PVC三种典型塑料的热解特性。结果表明,热稳定性从弱到强依次为PVC、PS、PE。PE热解反应过程为典型的一段式反应,红外光谱分析结果表明,PE热解过程为无规则断链形式,生成产物成分复杂,且随热解过程而改变,开始以饱和烃基团为主,中后期以烯烃基团为主,同时有少量炔烃;PS热解过程同样为一段式反应,红外光谱显示主要热解产物为苯乙烯单体,说明热解过程主要是苯乙烯的解聚过程;PVC热解过程较为复杂,主要分为脱氯阶段和共轭多烯重构阶段,红外光谱结果表明,产物中有芳香族化合物。脱氯过程和共轭多烯重构、环化过程在时间和空间上有重合,给二噁英类污染物的生成制造了可能。     

蔗渣的热解与燃烧动力学特性研究

利用热重分析仪对蔗渣在不同升温速率下的热解、燃烧失重特性进行了研究。采用Friedman法对反应过程中可能存在的反应机理进行初步判断，蔗渣热解过程由其主要组分半纤维素、纤维素和木质素热解的三个独立的平行反应来描述，相应的反应活化能分别为203.92 kJ·mol-1、238.50 kJ·mol-1和77.11 kJ·mol-1； 蔗渣燃烧过程分为两段，第一段类似于其热解过程，第二段由木质素热解和残焦燃烧共同组成的连续反应，反应活化能为255.57 kJ·mol-1和159.11 kJ·mol-1。通过非线性回归法拟合获得的曲线与实验曲线基本一致，证实了蔗渣的热解、燃烧过程中存在着上述假定的反应机理。     

石油焦与煤混合燃料热重分析研究

石油焦与煤混合燃烧是高效处理石油焦的有效方法，作者对选用的石油焦和煤不同配比的混合燃料进行了热重分析研究。使用常压高温热天平研究、分析了各配比混合燃料的热解特性和燃烧特性。并根据化学动力学方法计算了各过程的化学动力学参数，即活化能E和频率因子A0。结果表明，各混合燃料热解起始温度大致相同，随煤焦比减小，挥发分析出速率变缓，最大释放速度所对应的温度升高，最终失重率减小，挥发分释放特性指数减小；随煤焦比增大，混合燃料着火温度和燃尽温度逐渐降低，最大燃烧速率所对应的温度降低，燃烧特性指数增大；随煤焦比减小，活化能和频率因子增大。     

热重分析-傅里叶变换红外光谱法研究橡塑海绵的热氧降解

采用热重分析-傅里叶变换红外光谱法(TGA-FTIR)研究了空气中橡塑海绵的热氧降解行为。考察了材料在3个不同升温速率下的失重情况,并对材料失重过程逸出的气体进行了分析。结果表明:橡塑海绵有两个失重阶段,随着升温速率的增大,材料的失重速率增加,最大失重速率温度有所升高;第一失重阶段是橡塑海绵中丁腈橡胶(NBR)和聚氯乙烯(PVC)官能团的热解,主要生成氯化氢及氰酸类气体;第二失重阶段是橡塑海绵中碳链的热氧降解,主要生成二氧化碳。     

A kinetic study on pyrolysis and combustion characteristics of oil cakes: Effect of cellulose and lignin content

Pyrolysis and combustion characteristics of three different oil cakes such as Pongamia(Pongamia Pinnata),Madhuca(Madhuca Indica),and Jatropha(Jatropha curcas) were investigated in this study.The cellulose and lignin contents of oil cakes play very important role in pyrolysis and combustion processes.A kinetic investigation of three oil cakes was carried out and major part of the samples decomposed between 210℃ and 500℃.Pyrolysis and combustion were carried out with the mixtures of cellulose and lignin chemi...     

杉木热解及燃烧特性热天平模拟试验研究

对南方森林主要树种－杉木的变工况热解行为进行了热重分析（TG）和差热分析(DTG)研究。将试样分别加热到200 ℃、300 ℃、400 ℃和500 ℃做空气变氮气、氮气变空气热天平试验,模拟实际火场由于火势发展产生的局部缺氧状态及由缺氧状态转变为富氧的状态;在空气气氛下将试样分别加热到250 ℃、300 ℃、350 ℃、400 ℃和450 ℃,然后冷却到50 ℃再继续加热直到700 ℃,模拟火场中可燃物不完全燃烧后的回燃情况。通过试验结果分析,深入研究了环境气氛变化对试样热解的影响。给出了杉木热解的两阶段一级反应模型,通过模型计算得出在233.3 ℃～369.9 ℃、369.9 ℃～490.8 ℃热解二阶段的活化能分别为77.85 kJ·mol－1、138.18 kJ·mo－1,频率因子分别为1.95×106、 4.84×109。     

Gas chromatographic-mass spectrometric study of the oil fractions produced by microwave-assisted pyrolysis of different sewage sludges

The pyrolysis of sewage sludge was studied in a microwave oven using graphite as microwave absorber. The pyrolysis temperature ranged from 800 to 1000 degrees C depending on the type of sewage sludge. A conventional electrical furnace was also employed in order to compare the results obtained with both methods. The pyrolysis oils were trapped in a series of condensers and their characteristics such as elemental analysis and calorific value were determined and compared with those of the initial sludge. The oil composition was analyzed by GC-MS. The oils from the microwave oven had n-alkanes and 1-alkenes, aromatic compounds, ranging from benzene derivatives to polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), nitrogenated compounds, long chain aliphatic carboxylic acids, ketones and esters and also monoterpenes and steroids. The oil from the electric oven was composed basically of PAHs such as naphthalene, acenapthylene, phenanthrene, fluoranthene, benzo[a]anthracene, benzofluoranthenes, benzopyrenes, indenepyrene, benzo[ghi]perylene, and anthanthrene. In contrast, these compounds were not produced in the case of microwave-assisted pyrolysis.     

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。     

玉米秸热解动力学研究

生物质能具有低硫和二氧化碳零排放的特点,其在能源结构中的地位越来越重要。作为一种高效生物质能转化途径,热化学转化可获得气、液和固态多种能源产物。其中,热解是热化学转化中最为基本的过程,是气化、液化及燃烧过程的初始和伴生反应,对热解的分析有助于热化学转化过程控制及高效转化工艺的开发。热解动力学是表征热解过程中反应过程参数对原料转化率影响的重要手段,通过动力学分析可深入了解反应过程和机理,预测反应速率及难易程度,为生物质热化学转化工艺的研究开发提供重要的基础数据。国外对纤维素热解动力学已进行了一些研究,但生物质作为纤维素、半纤维素、木质素等的复杂聚合物,其热解行为与单纯纤维素差别较大。因此本文的热解研究集中在玉米秸这种常见的软质秸秆类生物质原料。