长焰煤低温干馏脱硫动力学实验

按照温度时间取样路线图,采用HYLZ-2型铝甑低温干馏炉热解东胜长焰煤,分析了热解方式、温度和时间对脱硫的影响,研究了恒速升温阶段和恒温阶段的动力学参数。结果表明:以5℃/min恒速从20℃升至245℃,有20%的硫从固态煤中析出;热解终温在460～510℃恒温320 min后,仍有60%～64%的硫留在固态煤焦中;恒速升温阶段的平均脱硫率活化能和平均脱硫率指前因子分别为30.23 k J/mol和35.51;恒温阶段的脱硫率活化能E和脱硫率指前因子自然对数ln A值分别为196.72 k J/mol和25.689。     

热分析-质谱联用技术在生物质热失重特性中的应用

利用热分析-质谱联用技术,以高纯氮气为载气对花生壳进行了详细的热重分析研究。通过观察、比较升温速率分别为5、10℃/min的TG-DTG-DSC曲线,将花生壳的热解过程分为4个阶段,发现TG-DTG曲线随升温速率的提高向高温侧移动。通过质谱分析获得了温度和升温速率对热解气化产物的影响规律。在此基础上建立了热解动力学模型,并根据实验数据对模型进行了求解,得到了活化能、频率因子等动力学参数,表明花生壳热解是一级反应。     

城市生活垃圾热解和燃烧特性试验研究

用TG-DTG-DTA（热重-微分热重-差热）热分析联用技术研究了5种城市生活垃圾试样的热解和燃烧特性。考察水分和挥发分释放温度、着火温度、燃烧速率最大时温度、初始燃尽温度、最大燃烧速率和燃烧放热量等热解和燃烧特性参数;计算了热解过程和燃烧过程的动力学参数。结果表明,5种试样在热解和燃烧模式上存在差别,前段热解过程对后续燃烧过程影响明显,5种试样在热解和燃烧阶段都可用一级反应的动力学方程描述。     

造纸污泥热解特性及动力学研究

为了解污泥在氮气氛围下的热解特性,利用热重分析仪对造纸污泥进行了实验研究。实验发现,在10℃/min和20℃/min的升温速率下,污泥热解过程都经历了三个阶段的失重。实验还发现污泥与煤混合物的热解速率在固定碳燃尽阶段与单独污泥热解相比较得到了较大的提高。并根据对热重曲线的分析,得到污泥的反应动力学参数:频率因子和活化能。     

常见塑料的热解特性及其动力学分析

研究塑料废弃物的热解特性有助于实现其清洁高效转化利用。借助热重技术总结对比了高密度聚乙烯、低密度聚乙烯和聚丙烯的不同升温速率(10,20,30,40,50℃/min)热解及不同催化剂(HZSM-5、Hβ和HUSY)催化热解的特性及规律。升温速率的增长使反应出现热迟滞现象,催化剂的加入对样品热解速率提高的效果也不尽相同。为了提供更有力的理论支持,运用3种动力学分析方法Coats-Redfern (CR)、Flynn-Wall-Ozawa (FWO)和分布式活化能法(DAEM),对样品在不同条件下的动力学参数进行计算和分析。CR模型验证了各热解反应符合一级化学反应模型并发现催化剂可以大幅降低反应活化能;FWO法和DAEM得到的表观活化能数值接近。DAEM模型显示活化能在转化率α增长的过程中先上升再逐步下降,在α=40%～50%时活化能最高,且包含动力学补偿效应。     

稻壳与聚氯乙烯共热解的特性及动力学

在热重分析仪中进行了稻壳和聚氯乙烯（PVC）的共热解实验,结果显示:在共热解时稻壳开始剧烈热解的温度相比单独热解时大幅度降低,由350℃降至300℃,表明掺入PVC降低了稻壳的热解温度。在升温速率为20℃/min,稻壳和PVC比例为2∶1（质量比）时,混合热解协同效应最明显。3种动力学分析方法均证明共热解现象的存在。利用Coats-Redfern法进行动力学分析,发现共热解活化能普遍较单独热解时低,表明PVC与稻壳共热解有明显的相互作用。利用Ozawa法进行分析,发现转化率为20%~60%阶段下共热解平均活化能值为37.60 kJ/mol,低于稻壳单独热解的平均活化能41.45 kJ/mol。Friedman法分析结果显示对应转化率下共热解活化能均低于稻壳单独热解活化能。稻壳和PVC共热解倾向于反应动力学控制。     

污泥的热解动力学实验研究

利用热重分析法对扬子污水处理厂的污泥进行了热解动力学实验研究。实验结果表明：在20℃／min的升温速率下,热解过程中有3个失重速率较高的阶段,这3个阶段以挥发分的析出为主。通过Coats--Redfern指数积分法,求解了这3个阶段的化学反应动力学参数——频率因子A和活化能E,最后得到污泥的热解动力学方程。     

2,4-二硝基苯酚钠非等温DSC热分解动力学研究

首先用同步热分析仪（STA）测定了一定温度区间内2,4-二硝基酚钠的比热容,利用Origin8.0软件回归比热容随温度变化的方程式,拟合系数为0.913 6,标准偏差为0.005 9。然后分别在空气和氮气气氛下对2,4-二硝基酚钠进行了TG/DSC测试,并与单硝基酚钠（邻、间、对位）的热分解性能进行了比较。通过在氮气气氛不同升温速率下的测试,用Kissinger法得到2,4-二硝基酚钠热分解反应的表观活化能、指前因子等动力学参数。研究表明:2,4-二硝基酚钠在300℃以下具有良好的热稳定性,Kissinger法得到的2,4-二硝基酚钠表观活化能为244.8 kJ/mol,指前因子为2.5×10¹⁸s^-1。     

垃圾衍生燃料热重-红外联用法的热解特性

实验以中小城市垃圾典型组分合成RDF,利用热重-傅立叶变换红外光谱(TG-FTIR)联用法对其热解特性进行了研究,并求解了RDF热解反应动力学参数。结果表明城市垃圾合成RDF具有较高的热值,煤的混入具有良好的助燃效果,单一组分及RDF混合组分的热解服从动力学基本方程表征的规律,可以用来获得动力学参数。     

杂质对过硫酸铵热稳定性的影响

为研究常见杂质如水、酸碱、金属、盐及橡胶等物质对过硫酸铵热稳定性的影响,对过硫酸铵及过硫酸铵与不同杂质混合物在空气中的热分解反应和放热特性进行了测试,得到反应热、起始放热温度等热稳定性参数,在此基础上研究其反应动力学,得到表观反应活化能、指前因子等动力学参数,利用Semenov热爆炸模型计算了过硫酸铵及过硫酸铵与不同杂质混合物的自加速分解温度(SADT)。结果表明:杂质的加入使过硫酸铵的热稳定性降低,计算得到过硫酸铵的SADT为155℃,通过对过硫酸铵及过硫酸铵与不同杂质混合物的SADT进行比较,发现上述杂质的加入均能使过硫酸铵的SADT降低,其中水、酸、氢氧化钠加入后过硫酸铵的SADT分别降低至75℃、80℃和75℃。     

不同来源污泥混燃特性及其综合燃烧性能评价

采集了广州两种生活污水污泥、两种工业污泥(印染污泥和造纸污泥),利用热重法对这4种不同来源的单一干污泥及混合污泥在不同条件下进行实验研究,同时计算了试样的4个燃烧特性指数,获得了污泥燃烧的动力学参数.实验结果表明,各污泥燃烧阶段主要分为水分析出、挥发分析出、固定碳的燃烧和无机盐类挥发分解4个阶段,其中挥发分的析出和燃烧制约着污泥燃烧整个过程.市政污泥S1与其他类污泥混烧过程中,各污泥有较明显的交互作用,其中市政污泥S1与其他3种污泥按照1∶1质量比混合后,其挥发特性指数D提高较明显,而综合燃烧特性指数S改变不明显.两种市政污泥8∶2质量比混合后,其混合样燃烧性能明显提高,其中综合燃烧指数提高接近2倍.采用积分法(Coats-Redfern方程)计算得到各燃烧阶段反应的机理方程及相应的活化能参数,发现各试样燃烧反应级数不尽相同,其中市政污泥S1与其他污泥混合后活化能E普遍降低,与样品S2混燃的活化能降低最多,对燃烧最有利.     

酸化污泥膨润土颗粒对染料活性翠蓝的脱色研究

以污泥和膨润土为原料,硫酸为酸化剂制备了酸化污泥膨润土颗粒.对制得的样品进行了比表面积和SEM等表征,并用于染料活性翠蓝的脱色.考察了pH值、投加量、反应时间和反应温度的影响,并进行了方程的拟合,计算了热力学参数(ΔH⁰、ΔS⁰、ΔG)和吸附活化能E_a.结果表明,酸化污泥膨润土颗粒对活性翠蓝的吸附量随温度和初始浓度的增加而增大,吸附等温线符合Langmuir吸附模型,其吸附动力学更适于伪二级动力学方程所述规律,吸附速率大小为313　K>303　K>293　K;吸附活化能较低,为5.52 kJ·mol^-1,说明吸附过程以物理吸附为主.同时ΔH⁰>TΔS⁰和ΔG>0表明整个吸附过程活化焓的影响大于活化熵,且属于非自发反应.     

温度对厌氧氨氧化与反硝化耦合脱氮除碳的影响

采用ASBR反应器,研究了温度对厌氧氨氧化与反硝化耦合反应的短期影响.试验结果表明:耦合反应的活化能要小于单纯厌氧氨氧化反应的活化能,厌氧氨氧化与反硝化耦合反应可在一定程度上缓解低温对单纯厌氧氨氧化反应造成的消极影响,温度降低对厌氧氨氧化反应的影响大于对反硝化反应的影响.温度与耦合反应最大比反应速率的关系符合Arrhenius方程,在25~35℃时,耦合反应活化能为49.56kJ/mol,小于厌氧氨氧化反应的活化能66.18kJ/mol,且厌氧氨氧化反应为主导反应,对脱氮的贡献率约为61.29%.9~25℃时耦合反应的活化能为74.91kJ/mol,小于此温度梯度下厌氧氨氧化的活化能106.40kJ/mol,反硝化反应对脱氮的贡献率随温度的降低逐渐升高,9℃时,反硝化反应成为主导反应,对脱氮的贡献率约为75.10%.温度低于25℃时,反应器的容积氮去除速率(NRR)会受温度的影响.     

基于性能参数退化的发动机推进剂加速退化试验建模

目的 针对某火箭弹发动机推进剂加速退化试验数据,建立性能参数退化模型,分别基于最大伸长率和最大抗拉强度等不同参数,计算推进剂的激活能和不同温度下的加速因子。方法 建立基于退化轨迹的性能参数退化模型,对发动机推进剂进行加速退化试验建模,利用最小二乘法计算性能变化参数,利用阿伦尼斯模型计算加速模型的参数,并得到激活能和加速因子。结果 针对推进剂加速试验数据,给出推进剂激活能和不同温度下加速因子的计算方法。采用基于退化轨迹的性能参数退化模型,可有效评估推进剂的寿命。结论 该方法可有效地对推进剂加速试验数据进行建模,给出激活能和加速因子,更能反映推进剂的寿命特征,为寿命评估提供支撑。     

三聚磷酸二氢铝对水中铜离子的吸附动力学

采用离子交换吸附法研究三聚磷酸二氢铝吸附水中铜离子的动力学行为和吸附活化状态热力学参数分析。结果表明:三聚磷酸二氢铝对水溶液中铜离子的化学吸附是二级反应,吸附速率常数k与温度T之间的关系符合阿仑尼乌斯式,吸附的活化能为Ea=56.35kJ/mol,吸附的频率因子A=2.5×106L/(mg·min),ln(k/T)与1/T之间的关系符合Eyring公式,其活化焓ΔH=53.21kJ/mol,活化熵ΔS=-153.36J/(mol·K),同时k与铜离子初始浓度呈负相关性,与三聚磷酸二氢铝用量呈正相关性,介质pH=5时有利于吸附。     

湿式氧化处理剩余污泥反应动力学研究

针对剩余污泥湿式氧化处理过程。以污泥中挥发分的去除为目标污染物，进行了化工废水剩余污泥．炼油废水剩余污泥湿式氧化过程动力学研究，并对湿式氧化两阶段一级动力学模型和广义动力学模型的动力学进行求解。两阶段一级动力学模型说明化工污泥．炼油污泥湿式氧化过程均属于快速反应期接慢速反应期。但不同污泥其活化能和指前因子相差较大：而用广义动力学模型可以建立通用的剩余污泥湿式氧化反应速率方程，该模型应用于城市废水剩余污泥湿式氧化过程，计算值与试验值有很好的相关性（P^2≥0．98）。     

吸附树脂吸附多组分VOCs的动力学特性及预测

采用微分吸附床（DAB）法研究甲苯、环己烷、正戊烷的单组分、双组分和三组分在2种不同孔结构吸附树脂上的吸附动力学行为,探讨了吸附树脂的孔结构对吸附动力学的影响,建立多组分吸附动力学预测模型.结果表明,单组分甲苯、环己烷和正戊烷在2种吸附树脂上吸附扩散阻力同时存在于微孔孔口和孔内,符合孔口-孔内双阻力模型（Dual模型）;采用孔口-孔内双阻力模型结合扩展Langmuir多组分吸附平衡方程,可根据单组分吸附动力学数据较好地预测双组分和三组分VOCs在2种吸附树脂上的吸附动力学曲线,预测值与实验值间的平均相对误差小于17%;相比于大孔吸附树脂,各组分在超高交联吸附树脂上吸附过程存在明显的竞争取代,取代顺序为甲苯 > 环己烷 > 正戊烷.     

活化煤矸石对水中亚甲基蓝吸附行为的研究

采用批量吸附实验,研究了活化煤矸石对水中亚甲基蓝的吸附行为。结果表明,活化煤矸石能有效地吸附水中的亚甲基蓝。利用Freundlich等温吸附方程和Langmuir等温吸附方程对其吸附进行描述,表明活化煤矸石易于吸附亚甲基蓝,吸附属于化学吸附,吸附过程是放热反应;用颗粒内扩散方程、准二级吸附动力学方程和准一级吸附动力学方程对实验数据进行回归分析,准二级吸附动力学方程能更好地描述亚甲基蓝在活化煤矸石上的吸附;根据Arrhenius方程得出该吸附的表观活化能为88．14kJ／mol。     

溴代甲烷在SO42-/TiO2上的光催化降解

采用溶胶-凝胶法制备了SO₄^2-/TiO₂催化剂,运用XRD、BET比表面测定,FTIR等技术对催化剂进行了表征,并在微型常压连续反应装置上进行CH₃Br光催化反应性能考察.结果表明,SO₄^2-引入TiO₂体系使得催化剂的结构和光催化性能得到显著改善.SO₄^2-负载量为9%,烧结温度为450℃时,SO₄^2-/TiO₂催化剂的光催化活性最高;SO₄^2-/TiO₂催化剂对反应物料中的水汽有很好的耐受性;当反应温度低于85℃时,提高反应温度,有利于改善对CH₃Br的光催化反应活性,表观活化能约为19.6kJ·mol^-1,反应温度在85℃～105℃区间时,CH3Br的光催化降解表观活化能为0.     

基于Arrhenius模型和Peck模型的分段非线性加速模型

目的 解决Arrhenius模型无法估计湿度应力敏感产品和Peck模型试验时间较长的问题。方法 考虑温度应力和湿度应力对产品贮存寿命的综合影响,在产品激活能不变的假设下,将Arrhenius模型对产品激活能的估计和Peck模型对湿度应力参数的估计相结合,建立Arrhenius&Peck分段非线性加速寿命估计模型。基于此模型,在双应力恒加试验条件下,得到产品的寿命估计方程。结果 以弹上电子产品的恒定应力加速贮存试验为例,进行仿真分析,得到产品寿命的估计,并对比产品实际寿命。Arrhenius&Peck模型的寿命误差和失效率误差均控制在5%以内,准确度高于Arrhenius模型和Peck模型。结论 构建的Arrhenius&Peck分段非线性加速寿命模型可以充分利用温度和湿度条件下的试验数据,对温湿敏感产品的寿命估计有较好的应用效果,为导弹产品的寿命估计提供一种可选方法。