不同气氛下模塑聚苯乙烯泡沫热解动力学行为特性

采用热重-差示扫描量热(TG-DSC)联用技术,对空气和氮气氛围模塑聚苯乙烯(EPS)材料的热解动力学行为特性进行了实验研究,深入分析了气氛条件对EPS的热解动力学参数及反应机理函数的影响。结果发现:与空气气氛相比,氮气气氛下的热解曲线向高温区移动,反应起始和终止温度和峰温均相应提高,说明有氧存在热解反应更易进行;进一步利用Coats-Redfern法分析发现两种气氛条件下EPS的热解行为服从不同的反应机理函数,空气气氛时为成核与核增长函数A2/3,氮气气氛时为反应级数函数F3。     

废弃FR1酚醛树脂印刷线路板热解特性及动力学分析

针对电子废弃物FR1酚醛树脂纸基印刷线路板,利用热重(TG)试验探讨了其粉末在N2气氛中不同升温速率(10 K/min、20 K/min、30 K/min)下的热解特性,通过Kissinger和FWO热解动力学模型对其平均表观活化能和指前因子等热解动力学参数进行求解,分析其热解难易程度。结果表明,整体热解过程可分为室温~180℃和180~580℃两个阶段,高于580℃时热解残余率基本不变;当升温速率为20 K/min时试样最大热失重率为71.51%,残余固体较少,热解较充分。热解动力学分析表明,机理模型假设为f(α)=(1-α)n1级反应时,Kissinger法求得试验样品表观活化能E为170.83 k J/mol,指前因子A为7.41×1014min-1;FWO法求得转化率α=0.3~0.5即样品处于最大热失重峰区域时平均表观活化能E为169.71 k J/mol,相关系数r可达0.99以上;两种方法计算结果吻合,模型假设合理。热解动力学参数对比表明,FR1酚醛树脂纸基印刷线路板表观活化能和指前因子分别为FR4环氧树脂线路板和聚四氟乙烯线路板的1.03倍、224倍及0.76倍、48倍,更易进行热解反应,对其进行热解焚烧连续处置具有可行性。     

废电路板热解特性及其动力学分析

分别应用热天平和管式炉反应器对废电路板的热解行为进行实验研究.通过热重分析法,考察了在氮气气氛下,不同升温速率(10 K/min、15 K/min、20 K/min、40 K/min)对废电路板热解特性的影响.结果表明,升温速率对废电路板热解失重曲线有较大影响,反应起始温度,失重率最大时的温度和反应结束温度均随升温速率的提高而相应增加.热解动力学研究表明,废电路板热解反应符合一级反应动力学,反应活化能和指前因子均随升温速率的增大而呈上升趋势,活化能在110～180 kJ/mol,指前因子在2.0×107～1.2×1013 min-1.此外,在管式炉反应器上,考察在同一升温速率(20 K/min)下不同热解终温(400 ℃、500 ℃、600 ℃、700 ℃、800 ℃)对废电路板热解产物产率和气体成分分布的影响.结果表明,当温度在600 ℃以上时,固体残渣的产率变化不大,升高温度只是改变油气比; 电路板热解气的主要成分是H2、CO、CO2、CH4、C2H4、C2H6、C3H6和C3H8,气体热值在11.24～15.21 MJ/m3,焦油热值在24.5～27.5 MJ/kg范围内.热解后所得固体残渣是易碎的,其中玻璃纤维部分呈层状分开,很容易对残渣中的金属和玻璃纤维部分进行分离.     

基于热重分析的油菜秸秆热解特性研究

采用热重及热重红外光谱联用技术(TG-FTIR)研究油菜秸秆在不同升温速率和粒径状态下的热解特性。结果表明:升温速率越高,油菜秸秆热解起始温度及失重峰所在温度越高;样品的粒径越小越有利于热解反应;使用电镜观察,热解前后秸秆内外层有明显变化,热解后的物料表面会出现大量褶皱和晶体状颗粒物质;热解分阶段进行,在20℃/min的升温速率下,FTIR检测出的主要热解气态产物为H2O、CH4、CO2、CO和部分气化状态的羰基类化合物、芳香族类化合物、胺类化合物。     

废弃印刷线路板在二氧化碳气氛下的热失重动力学研究

利用热重分析仪研究了废弃印刷电脑线路板(CP)、电视机线路板(TV)、交换机线路板(SW)和游戏机线路板(GS)在CO2气氛下的热失重规律,采用Coats-Redfern积分法和Agrawal温度积分近似式,分别选取不同的机理函数计算了热失重动力学方程的指前因子和活化能,并根据转化率的计算值与试验值间的标准偏差确定了最优机理函数。结果表明,4种样品的失重过程均包括挥发分析出和固定碳气化两个主要的失重阶段,其中挥发分析出阶段又包括两个不同的反应区间,共采用3个机理函数来描述整个失重过程。其中TV在温度区间562~613 K的机理函数为[(1-α)-2.5-1]/2.5,在613~934 K的机理函数为[-ln(1-α)]4,在934~1 233 K的机理函数为[1-(1-α)1/3]2;CP在温度582~636 K和636~955 K的机理函数为[(1-α)-3.5-1]/3.5,在955~1 233 K的机理函数为α+(1-α)ln(1-α);SW在582~639 K和639~959 K的机理函数为[(1-α)-3.5-1]/3.5,在959~1 233 K的机理函数为[(1-α)-1/3-1]2;GS在577~641 K的机理函数为[(1-α)-1.5-1]/1.5,在641~917 K的机理函数为(1-α)-2,在917~1 233 K的机理函数为[-ln(1-α)]3。基于最优机理函数计算出的转化率与试验结果均吻合很好,但不同样品所遵循的机理函数有差异。在求取最优机理函数时,仅根据拟合直线的相关系数最大、标准偏差最小的原则来选取最优机理函数还不够完善,进一步考虑转化率的计算值与试验值间的标准偏差,可以获得更合理的机理函数。     

景区典型树种的热解特性及动力学研究

为了研究山林或景区中不同植物的热稳定性,选取了景区种植数量较多的6种典型树种:女贞、枇杷、竹子、松树、柏树和法桐的枝干和叶作为样品。借助同步热分析仪,在温升速率20℃/min的条件下,对未经干燥处理的样品进行热解特性及热解反应动力学研究。通过TG、DTG以及DSC曲线分析各样品的热解过程,并采用分阶段一级反应动力学模型Coats-Redfern法求得相应参数。研究结果表明:所取样品的热解过程都出现4个明显的热解阶段,即脱水阶段、综纤维素热解阶段、木质素热分解阶段、炭化阶段。根据6个树种的主要热解阶段和动力学分析,6种树种的热稳定性从低到高顺序依次为竹子、女贞、枇杷、法桐、柏树、松树。     

装饰织物的热解特性研究

本文用三种阻燃配方分别对织物进行阻燃整理,并用热重分析仪对各阻燃样品进行热重实验,得到各样品的TG曲线和DTG曲线。对曲线进行分析,得到各阻燃样品各热解阶段的温度范围、失重率、主要热解阶段的峰值温度等参数。     

土壤中HCHs热解吸动力学研究

采集北京某农药厂旧址的农药污染土壤,对土壤中六六六(HCHs)的热解吸修复温度进行优化选择,研究了HCHs的热解吸动力学以及土壤含水率对热解吸修复效果的影响。结果表明,热解吸修复技术可有效去除土壤中的HCHs,在310℃时土壤中∑HCHs的去除率达到97.77%,且此时土壤中的∑HCHs质量比(0.93 mg/kg)低于我国《展览会用地土壤环境质量评价标准》,然后继续升高温度,去除率的变化不明显。土壤中∑HCHs的热解吸动力学过程符合二级动力学方程(R2=0.976),热解吸过程受土壤中∑HCHs质量比的影响较大,即随时间增加,热解吸速率会迅速降低。土壤水分对热解吸效果有一定的影响,特别是当土壤含水率超过16%时,β-HCH、γ-HCH、δ-HCH的去除率明显降低,而对α-HCH的影响较小。     

普通壁纸与防火壁纸热解特性的对比研究

利用热重分析仪对市场上两种壁纸(普通壁纸和防火壁纸)在不同气氛、不同升温速率条件下的热解特性进行了研究。实验结果表明:空气气氛下壁纸的失重温度区间相对N2气氛向低温区移动,总失重率增加,残碳量减少,热解更完全。随升温速率提高,壁纸的热解曲线有向高温区移动的趋势,增大升温速率使主要热解阶段初始热解温度升高,最大失重速率增加,总失重率增加,热解更完全。防火壁纸与普通壁纸相比不易分解燃烧,更有利于防火。     

热重-质谱联用研究城市生活垃圾热解特性

采用热重-质谱(TG-MS)联用技术研究城市生活垃圾的热解特性以及Ca O的添加对垃圾热解过程和挥发分析出特性的影响。结果表明,城市生活垃圾在热解过程于低温区(240~385℃)的失重主要是由于垃圾样品中纤维素和半纤维素的分解以及部分塑料的低温分解,而发生在385~500℃间的第二失重峰主要是由于塑料和木质素组分的分解。添加Ca O有利于城市生活垃圾在低温区域的热解,并且能减少焦油组分的逸出,减弱CO2气体的逸出强度,促进CH4和CO气体的释放,但对C2H6气体的释放影响较小。     

一种炼焦煤尾煤热重动力学分析及热解产富氢气体

基于热重分析试验和固定床热解试验,研究了升温速率和温度对高矿物质含量的炼焦煤尾煤热解特性的影响.尾煤热解过程可分为室温～400℃、400～600℃及600～950℃3个阶段.采用CoatsRedfern积分法拟合计算了尾煤热解的动力学参数,表明炼焦煤尾煤热解反应过程可以用3个二级反应进行描述,其热解反应活化能介于22.6～66.2 kJ/mol.固定床试验结果表明,温度对尾煤挥发分的析出有重要影响,高温有利于尾煤中高分子有机组成裂解和挥发分析出,最终决定了尾煤的热解反应进程.600℃前气体缓慢析出,之后,随温度升高,气体产量和热值增加显著,H2和CO随温度升高而增加,CH4和CO2先增加后减少.H2在600℃前析出缓慢,600℃后大量析出,在900℃左右达到最大析出量,贯穿整个反应过程.CO在900℃左右达到最大析出量;CH4和CO2在800℃左右达到最大值,之后开始下降.终温950℃时,30 g尾煤热解产气4 300 mL,H2产量1 722mL;焦煤产气7 950 mL,H2产量2 716 mL.尾煤热解富H2体产量达焦煤热解气产量的54％,具有较高的再利用价值.     

污水污泥热解试验研究

研究了热解终温对污水污泥热解产物产率的影响,对污泥热解油中的轻质组分进行了分析,并初步探讨了污泥热解残渣的基本性质.研究表明,热解终温为450～500℃时,液相产物产率较高,随着热解终温的升高,热解残渣减少的趋势与液相产物增加的趋势相似;450℃时得到的污泥热解油的轻质组分中主要含有烷烃类、烯烃类、腈类、含氮杂环化合物和单环芳香烃等;随着热解终温的升高,残渣表面越来越松散和粗糙;450℃时得到的热解残渣孔容积最大,而500℃时得到的残渣微孔最为发达,比表面积值最高.     

四苯基双酚A二磷酸酯及复配体系阻燃环氧树脂的热动力学分析

采用热分析仪对四苯基双酚A二磷酸酯(BDP)及复配APP体系阻燃环氧树脂(EP)进行TG分析,研究BDP及其复配体系阻燃EP降解的过程,并在动力学理论模型基础上计算阻燃EP的活化能.结果表明,与未阻燃EP相比,阻燃EP在600 ℃时残炭率增加,15% BDP阻燃EP的残炭率由未阻燃的20.41%增加到28.06%,15% BDP+9% APP阻燃EP的残炭率增加到34.78%;BDP及其复配体系阻燃EP的活化能显著提高,15% BDP阻燃EP的活化能由未阻燃的80.39 kJ/mol提高到141.06 kJ/mol,15% BDP+9% APP阻燃EP的活化能提高到199.68 kJ/mol.研究表明,阻燃EP体系耐热性能好,阻燃效果明显,且复配体系阻燃效果进一步提高.     

KFR-2特种饰面型防火涂料的热解动力学分析

利用梅特勒TA4000,25-TC15型热分析仪对KFR-2特种饰面型防火涂料和普通乳胶漆涂料进行了TG和DSC分析,研究了KFR-2特种饰面型防火涂料和普通乳胶漆涂料的降解过程.在分析动力学理论模型基础上,分析数据,确定了KFR-2特种饰面型防火涂料和普通乳胶漆涂料的热力学参数,活化能.通过分析比较得出,与普通乳胶漆相比,KFR-2特种饰面型防火涂料由于添加了阻燃成分,使活化能显著提高,热稳定性明显加强,体系耐热性能好,阻燃效果明显.     

转锥式闪速热解反应器结构安全性设计理论研究

本文对转锥式热解反应器结构安全性设计理论进行了初步的探讨 ,主要是对热解装置工作影响较大的两个问题 :高热负荷条件下转锥强度的计算和转轴的临界转速问题进行了研究。     

超薄型钢结构防火涂料的热解动力学研究

利用岛津DTG-60H型热重分析仪,在氮气气氛、升温速率为15 ℃/min条件下,对自行配制的一种超薄型钢结构防火涂料的热分解过程进行了分析,发现该防火涂料的热解过程可分为5个阶段.用Coats-Redfern积分方法分阶段对TG曲线数据进行了处理,并用常见的12种反应机理方程进行拟合,发现各阶段反应机理不尽相同: 第一阶段属于一维扩散反应机理D1,第二、第三阶段为1.5级化学反应模型RO(1.5),第四阶段为二级化学反应模型RO(2),第五阶段为一级化学反应模型RO(1).同时,求解出了各阶段的热解动力学参数及动力学方程.     

制冷剂二氟甲烷热解生成氟化氢的实验研究

空调制冷剂二氟甲烷(R32)是R22的替代制冷剂之一,其分子中含有氟元素,受热可产生剧毒物质氟化氢(HF),一旦泄漏分解,将会对人员造成极大危害.首次通过实验研究了R32泄漏后的受热分解情况,利用激光气体分析仪,测量了不同工况下HF的实时浓度,分析了R32受热分解的影响因素.结果表明R32泄漏后,在受热状态下很容易产生HF,HF浓度随着泄漏量和受热状态的变化而异,浓度可达1000ppm以上;研究结果可为含氟制冷剂的应用提供技术支持.     

四苯基双酚A二磷酸酯及复配纳米SiO2体系阻燃PC/ABS的热动力学分析

利用热分析仪对四苯基双酚A二磷酸酯(BDP)及BDP/纳米SiO2阻燃PC/ABS进行了TG分析,研究了BDP及其复配体系阻燃PC/ABS的降解过程,在动力学理论模型基础上,求出了阻燃PC/ABS的热力学参数-活化能.实验结果表明,与未阻燃PC/ABS相比,阻燃PC/ABS在600℃残炭率增加,15%BDP阻燃PC/ABS的残炭率由未阻燃的16.55%增加到22.16%,15%BDP/7%SiO2阻燃PC/ABS的残炭率增加到25.24%;BDP及其复配体系阻燃PC/ABS活化能显著提高,15%BDP阻燃PC/ABS的活化能由未阻燃的91.55kJ·mol-1提高到143.83kJ·mol-1,15%BDP/7%SiO2阻燃PC/ABS的活化能提高到254.08kJ·mol-1,体系耐热性能好,阻燃效果明显,复配体系阻燃效果进一步提高.