不同氛围下烟草的热裂解行为研究

烟丝分别在He和空气环境中于600、700、800、900、1 000 ℃下进行热裂解,裂解产物用GC-MS进行在线检测,研究了烟丝样品分别在惰性和有氧氛围中不同温度下的热裂解行为.数据表明,烟丝在He气和空气中热裂解时的产物有较大差异,He气下的裂解产物以烯烃、苯和苯系物为主;在空气下裂解的主要产物为酮、醛、醇、酸和酯等羰基化合物.有氧氛围有益于异戊二烯和1,3-丁二烯的生成,但在一定程度上抑制了酚类物质的产生.在惰性和有氧氛围下,随着温度的升高,多环芳烃化合物的产生量均进一步增加.He氛围下得到的裂解产物类型接近卷烟燃烧时的热解区,而空气氛围下得到的裂解产物类型接近燃烧区.     

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。     

烟草及其主要组分的热分析质谱研究

采用热分析质谱技术研究国产烤烟,白肋烟以及烟草的主成分纤维素,木质素,果胶的热解及热解产物。研究结果表明:烟草热解分为三个阶段,大分子物质分解引起的失重为最主要的失重阶段。果胶,木质素,纤维素的分解主要发生在200至450℃之间。烟气中羧酸类物质,醚类物质,酯类物质生成温度较低,主要来自于纤维素和果胶的分解,而苯系物和酚类物质则需要较高的热解温度,主要来自于木质素的分解。     

钼酸盐对卷烟燃烧氧化反应的催化作用

用自吸烟机、气相色谱，高效液相色谱和电子自旋波谱分别检测钼酸盐处理的卷烟和对照卷烟的燃烧速度，烟气焦油量，焦油中BaP和自由基的浓度，用差热分析和热失重分析探讨反应机理，结果表明，钼酸盐添加剂对降低卷烟燃烧反应的活化能，提高卷烟的燃烧速度，降低烟气焦油量，焦油中BaP和自由基有较高的活性。     

气相色谱-质谱法分析卷烟烟丝和“九曲红梅”红茶样品在加热不燃烧条件下释放出的挥发物及用掺入红茶的烟丝制卷烟的初步探讨

将"九曲红梅"红茶(以下简称红茶)与卷烟烟丝样品分别经过粉碎并通过0.177mm网筛,制成分析用样品。称取0.2mg样品,在裂解炉中,温度为200℃的条件下,在氦气氛围中,样品挥发性成分瞬间气化,由载气带入气相色谱-质谱仪器系统,经分离和测定,得到了两种样品在此条件下所释放出成分。烟丝样品在此加热不燃烧条件下,释放的物质主要有人为添加的发烟剂丙三醇(59.34%),以及其本身的组分烟碱(20.34%)、3-丁炔-1-醇(4.32%)、5-羟甲基糠醛(3.23%)和2,3-二氢-3,5-二羟基-6-甲基-4(H)-吡喃-4-酮(2.12%)等。红茶样品中释放出的主要成分有咖啡因(86.23%)以及16种低含量特征组分。将此红茶样品按质量百分比为5%,10%,30%的比例加入卷烟烟丝中,并测定其在加热不燃烧的条件下释放物质量的变化,并结合感官评价。结果发现:混入不同比例红茶的烟丝,加热后释放出的气体中咖啡因的含量按茶叶的配比量的增加依次为0.71%,1.96%,7.23%;感官评价表明红茶加入卷烟烟丝中,提升了卷烟烟气的优雅感,强化了卷烟的果香、甜香、花香等香韵,提升了香气量和香气丰富性,细腻柔和烟气,改善余味,增强回甜感。当茶叶的加入量为10%时,在余味和口感上有较好的效果,具有全面提升感官品质的功效,整体抽吸舒适性和协调性较好,香气的质和量适中。     

不同烟叶热失重特性及燃烧特性分析

为考察烟叶原料加热状态下的热失重及燃烧特性,采用热失重分析(TG)和差示扫描量热分析(DSC)技术分析了不同类型、不同部位和不同产地烟叶原料的热失重特性和燃烧特性。结果表明:1提高升温速率不改变烟叶的热失重特性,但可加快烟叶的质量损失,有利于烟气的快速释放;2烤烟、白肋烟和香料烟的热失重特性具有明显差异,烤烟和香料烟存在4个热失重阶段,白肋烟只存在3个热失重阶段,其中烤烟和香料烟产生烟气和香味物质主要在第2和第3热失重阶段,白肋烟主要在第2热失重阶段,并且烤烟和香料烟相应的失重率高于白肋烟;3各烟叶均存在挥发物燃烧阶段(200~400℃)和炭化物燃烧阶段(400~600℃),并分别对应于各烟叶的后两个失重阶段;4烤烟两个燃烧阶段的着火温度分别在250~280℃和420~460℃之间,白肋烟和香料烟均分别在230~240℃和410~420℃之间。     

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。     

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。     

生物油蒸馏残渣理化性质及热失重研究

利用傅里叶变换红外光谱仪、激光共焦显微拉曼光谱仪和TGA Q500热分析仪对生物油蒸馏残渣及其在不同温度处理后的热解焦炭理化性质进行表征,并对其热失重特性进行分析。结果表明,生物油蒸馏残渣主要是由脂肪族、芳香族和低聚糖类等有机化合物组成;在氮气氛围下热解主要分为三个阶段:30-145℃为小分子物质挥发析出阶段145-550℃为大分子物质裂解和氧化阶段,550-750℃为焦炭产生阶段;热处理过程中各类物质逐步有序热解析出,同时固体产物石墨化程度随着热处理终止温度的升高而升高。     

棉秆催化热解特性及动力学建模研究

通过不同添加剂处理棉秆的热重实验,分析NaOH、Na₂CO₃、Na₂SiO₃、NaCl、TiO₂、HZSM-5六种添加剂催化棉秆热解动力学特性,结合原料的组分分析,建立三组分独立平行一级反应热解动力学模型对试样热失重行为进行模拟,采用非线性最小平方算法求解热解动力学参数。研究发现,添加剂的加入改变了三组分动力学参数,在碱性添加剂作用下,纤维素和半纤维素热解活化能都有较大程度降低,且碱性越强,纤维素热解活化能越低,而半纤维素热解活化能越高;中性添加剂NaCl对纤维素和半纤维素热解活化能的影响不大;酸性添加剂使纤维素和半纤维素的热解活化能有所增大,但所有添加剂对木质素热解活化能的影响不明显。     

柚皮苷的热稳定性及其热分析动力学研究

用TG-DTG/DTA方法研究了柚皮苷的热降解过程及热分析动力学. 热重分析结果表明该物质的失重过程分两步进行. 第一步为结晶水脱出, 其温度范围为343～545 K, 第二步为其分子骨架大规模降解, 其温度范围在545～857 K. 差热分析结果表明, 该物质的熔化温度为439.2 K. 使用Friedman和Ozawa-Flynn-Wall两种方法分别计算出该物质降解过程的活化能. 采用多步线性回归方法, 并参考常用的15种热解机理函数, 确定了柚皮苷热解过程最佳动力学模型为Fn-F2-F1.     

烟丝含水率对其燃烧性的影响研究

采用同步热分析技术考察了不同湿度下平衡后的烟丝燃烧性。结果表明:1烟丝含水率随着平衡湿度的增加而增加,并存在一定的线性相关;2通过比较每一阶段的失重率可知,烟丝不同含水率对其燃烧和热解反应的各个阶段有一定影响,失重率随着平衡湿度变化的转折点在平衡湿度50%~60%之间;3烟丝的燃烧特性指数Sn随着平衡湿度的增加而减小,平衡湿度与烟丝含水率、平衡湿度与平均燃烧速度间呈显著正相关,着火温度与燃烧特性指数间呈显著负相关,而平衡湿度与燃烧特性指数Sn无显著的相关性。     

卷烟化学指标的因子分析

运用因子分析法对A牌号卷烟的18个化学指标进行分析,结果表明:烟丝的总糖、还原糖、总氮、总植物碱、水分、氯离子、钾离子、葡萄糖、麦芽糖、苹果酸、异戊酸、苯甲醇、茄酮、β-大马酮14个指标,及主流烟气的水分、CO、烟碱、焦油4个指标所含的信息可由8个因子来表示。该8个因子模型解释了试验数据总方差的86.7%;烟丝的致香成分、水分、糖类物质、有机酸类物质对卷烟A的质量风格具有重要影响,特别是致香成分在进行卷烟质量表征时应该重点关注。因子分析结果为卷烟的化学表征和质量控制提供了有用的参考。     

生物质和废塑料混合热解协同特性研究

选取聚丙烯(PP)和竹屑作为废塑料与生物质的典型代表,在热重分析仪和固定床台架上研究了塑料掺混比例对混合热解失重特性、动力学机理、产物分布行为等特性的影响,并分析了混合热解时生物质和废塑料间的协同作用机制。结果表明,随着塑料掺混比例的增加,混合热解终止温度由501℃降低至471℃,主要热解温度区间缩短;混合热解所需活化能呈现先减小后增大的趋势,在塑料掺混比例为0.25时取得最小值。通过对比实验数据和理论数据发现,生物质与废塑料混合热解具有很强的协同作用:该协同作用降低了生物质反应所需能量,增加了废塑料反应所需能量,降低了混合热解过程的总活化能;此外,协同作用促进大分子挥发分转化为小分子气体,促进芳烃、烷烃等烃类生成,抑制CO₂、苯酚、羧酸、呋喃和酮类等含氧物质生成。     

不同氛围下绿原酸的热解行为及其裂解产物中苯酚含量分布规律研究

采用热重分析法(TGA)及在线裂解气相色谱-质谱联用仪(Py/GC - MS)研究了烟草中绿原酸在不同氛围下的热解行为及其含量分布规律.先用TGA确定了绿原酸在氮气氛围中的主要热失重区间,选取4个典型的温度点,再结合卷烟在高温燃烧区的3个温度点,分别在惰性(氦气)和有氧(含9％氧气的氮氧混合气)氛围中进行热裂解实验,对...     

垃圾衍生燃料等温快速热解和燃烧反应特性

利用热天平和管式炉对RDF(Refuse Derived Fuel)等温快速热解和燃烧反应特性进行了研究。实验发现，在等温快速升温的条件下，RDF热解和燃烧的反应速率都非常快，从受热开始到反应结束需60 s～80 s;从开始失重到完成反应为20 s。RDF热解和燃烧热重反应曲线非常类似，都只有一个反应失重区;RDF组成对其燃烧和热解反应性有重要影响，含有橡胶的RDF的热解和燃烧反应速率较小。在650 ℃～800 ℃RDF快速热解产物中气、液产物的产率可达80%～90%，而固体产物的产率只有10%～20%，热解气体的热值为20kJ/m3，RDF较适合进行热解处理。     

基于准东煤的Texaco气化炉灰渣组成结构特征与热转化性能

解析以准东煤为原料的Texaco气化炉所排细渣和粗渣的组成结构特征,分析两者的热化学转化性能。结果表明,粗渣固定碳含量为42.31%,说明粗渣可以作为碳基原料实现高附加值利用。FT-IR分析显示,粗渣和细渣中Si-O的吸收峰更强,且细渣中含有少量的芳香结构。惰性气氛热分解行为发现,粗渣在600℃的失重速率最大,而细渣其最大失重速率峰转移到了620℃左右。氧化性气氛热分解结果表明,在500-700℃条件下,粗渣和细渣均有明显失重,且两者的失重主要源于固定碳的燃烧。采用Coats-Redfern法对惰性气氛和氧化性气氛下粗渣和细渣的失重曲线进行拟合,计算热解/燃烧活化能、相关系数等动力学参数。结果表明,在惰性气氛下,粗渣热解激烈段（560-640℃）反应级数设定为3时拟合效果较好,相关系数R²为0.99,活化能E为38.85 kJ/mol。细渣热解激烈段（590-650℃）同样在反应级数设定为3时拟合效果较好,相关系数R²为0.97,活化能E为79.09 kJ/mol。在氧化性气氛下,粗渣和细渣燃烧激烈段分别在540-605℃和530-605℃,...     

吸附热脱附-气质联用技术分析烟丝中挥发及半挥发性成分

卷烟致香成分是卷烟质量的重要指标,利用吸附热脱附-气相色谱-质谱技术分析了烟丝中挥发及半挥发性成分79种,其中酸性物质17种,碱性物质5种,中性物质57种,为烟草化学研究提供了简单快速的分析方法.     

神木煤显微组分加氢热解特性的研究

在加压热天平上终温900℃，升温速率20℃／min,0.1MPa-3MPa的条件下考察了神木煤显微组分加氢热解的热失重行为、半焦元素分布、脱硫脱氮率及半焦的燃烧反应特性。结果表明：镜质组和丝质组的加氢热解失重行为相似，在378℃－718℃出现明显失重峰，但镜质组加氢热解失重峰温低，失重速率大，在实验压力范围（0.1MPa－3MPa)内，随热解压力升高，半焦中C含量增加，H、O含量下降，脱硫脱氮率增加，在压力为3MPa时，镜质组的脱硫率显著高于丝质组，镜质组加氢热解半焦的燃烧反应性高于丝质组半焦，随加氢热解压力的增加，半焦的燃烧反应性表现出先下降后增加的趋势。     

TGA和Py-GC/MS研究不同氛围下烟草的热失重和热裂解行为

应用热重红外联用技术(TG-FTIR)和热裂解气相色谱-质谱联用技术(Py-GC/MS)对卷烟烟丝的热失重和热裂解行为及其裂解产物进行研究.采用热重分析法测定不同气氛下卷烟样品的热失重(TG)、微商热重(DTG)曲线,以及热裂解过程中H2O、CO2、CO、NH3和CH4等气体物质的释放量.结果表明,裂解气氛不同可以显著...