不干胶废弃物热解与燃烧动力学特性

采用热重分析方法对不干胶废弃物(PSAs)进行了热解和燃烧失重分析,并采用Doyle法拟合计算了PSAs热解和燃烧动力学参数。结果表明:当温度低于200℃或高于600℃,PSAs的热解和燃烧失重过程具有性;300~600℃时,PSAs热解过程具有3个失重峰,而其燃烧过程具有2个失重峰。动力学分析结果表明:PSAs的热解是由多阶段复杂的热裂解反应组成,其热解过程可用4个一级反应来描述,随着升温速率的提高热解阶段第1峰区表观活化能降低;而第2、3峰区以及半焦深度裂解阶段的第4峰区活化能逐渐升高;PSAs燃烧过程可用3个一级反应来描述,随着升温速率的提高,PSAs燃烧过程的表观活化能均逐渐降低,并且燃烧表观活化能均低于热解表观活化能。     

初始温度对废轮胎热解的影响

以管式炉热解实验和热重分析为基础,研究了初始温度对废轮胎热解产率及气相产物特性影响。结果表明,初始温度对废轮胎的热解存在重要影响。热重分析结果表明,废轮胎的热解过程存在2个主要失重过程,第一失重温度区间为200～500℃,第二失重温度区间为650～800℃;升温速率仅改变了热解的最大失重速率,并未改变废轮胎最终热解失重率;可通过提高升温速率能够缩短热解反应时间。在初始温度低于100℃时,废轮胎在800℃时热解已基本结束;当终温为800℃、初始温度在100～550℃范围内时,随着初始温度的提高,固、气两相产物产率均提高,而液相产物产率降低;其中气相中H2、CO和CH4的含量高于初始温度小于100℃时的含量;分析认为,可以通过调节热解的初始温度调节废轮胎热解在不同热解阶段的时间分配,适当提高热解初始温度有利于提高整个热解过程中的时间利用效率、改变废轮胎热解产物的分布;废轮胎热解气化的最佳温度区间为500～800℃。     

热红联用研究废聚氨酯硬泡的燃烧特性

在热重分析仪上对废聚氨酯硬泡在空气中不同升温速率下加热的热失重行为进行了研究,并就升温速率对其热失重行为的影响进行了探讨.结果表明,随着升温速率的提高,废聚氨酯硬泡在空气气氛下热失重时挥发分析出温度(Ts)向高温区偏移,失重速率峰值(DTGmx)显著增大;空气气氛下,废聚氨酯硬泡热失重时有3个失重峰,后2个峰失重率分别约为41.51％和51.96％.同时,结合傅里叶变换红外光谱仪对各条件下的气体产物进行了定性分析,并对主要气体产物的释放规律做了探讨分析.实验发现,废聚氨酯硬泡热解燃烧失重主要阶段的产物种类相似,都检测到了CO、CO2、H2O、三氯一氟甲烷(CFC-11)、烯烃类、烷烃类、醇类、含氯化合物和带有苯环类化合物的特征吸收峰;主要气体产物有相似的析出规律,说明升温速率的变化并未影响到样品在空气气氛下的反应机制.     

不干胶废弃物热解焦燃烧特性

采用非等温热重分析和固定床热解实验研究了不干胶废弃物热解焦生成特性及热解焦燃烧特性,并计算了不同升温速率下热解焦的燃烧动力学参数。结果表明,不干胶废弃物热解焦产率随温度升高而逐渐降低,当热解终温在400~700℃时,热解焦产率在34.64%~22.03%之间;空气气氛下热解焦燃烧过程包括3个阶段:挥发分燃烧阶段(390~600℃)、混合燃烧阶段(390~600℃)和残炭燃烧与矿物分解阶段(650℃);升温速率对热解焦燃烧效果作用明显,升温速率越大,燃烧特性指数越高,燃烧稳定性越好;热解焦燃烧过程可以通过3个一级反应描述,当升温速率为40℃/min时热解焦燃烧各阶段表观活化能明显降低,表明升温速率提高有助于热解焦的燃烧反应活性,更有利于燃烧反应的进行。     

城市干污泥热解气化

针对包头市南郊污水处理厂污水污泥,采用先热解后对热解残渣进行气化的方法探讨城市污泥的有效利用方式。污泥热解实验取升温速率(20~60℃·min-1)和终温(400~600℃)作为影响因素,得出各热解产物产率的变化规律。结果表明,污泥热解在终温为600℃时失重率达到57.53%,焦油产率在450℃达到峰值。污泥残渣的气化分别以水蒸气和CO2作为气化剂,探讨了800~1 000℃范围内的气化产品气组分变化规律。以水蒸气为气化剂时,污泥热解残渣的可制备富氢产品气,产品气中H2体积分数随着反应温度的增加而增加,1 000℃时H2含量可达68.83%,H2+CO含量达到81.36%,低位热值为9.18 MJ·Nm-3。以CO2作为气化剂时,产品气中富含CO,温度越高CO含量越高,1 000℃时到达最大值53.84%,产品气低位热值为7.25 MJ·Nm-3。     

含油岩屑热解特性与资源化

采用热红联用技术(TG-FTIR)对含油钻井岩屑进行热重实验研究,通过失重率(TG)曲线、失重速率(d TG)曲线获得其相关热解参数,通过FTIR图谱定性分析热解产物;进一步通过热解实验,对含油岩屑热解产物进行定量分析。实验结果表明,根据热解产物的不同可将含油岩屑热解过程分为3个阶段:低温段(25~350℃)、中温段(350~650℃)以及高温段(650~800℃)。其热解气体产物以一氧化碳和甲烷为主,冷凝液体产物主要为烃类与芳香族化合物。并探讨了含油岩屑经热解处理后产物资源化利用的方法。     

生活污泥与煤混烧及热解特性

采用热重分析法,对生活污泥与煤以1∶1质量比混合的试样进行燃烧及热解实验研究,重点分析了升温速率对其热解及燃烧特性的影响,为煤泥混烧及热解技术的工业化应用提供理论支持。结果表明:煤泥混合样燃烧失重分为4个阶段,混燃过程中污泥与煤共同影响着混合试样的燃烧特性,随着升温速率从15℃·min~(-1)增加到50℃·min~(-1),其可燃性指数C增幅达60%和综合燃烧特性指数S提高了4倍多,燃烧性能得到明显提高;煤泥混合样的热解失重分为2个阶段,各阶段热解的挥发份最大析出速率(dw/dt)_(max)及挥发分析出特性指数D均随升温速率的升高而大幅增大,且试样总的挥发综合释放指数D从0.081 7×10~(-8)K~(-3)·min~(-2)增大到5.868×10~(-8)K~(-3)·min~(-2),可见升温速率越高,煤泥混合物的热解性能越好。     

含油污泥与玉米秸秆共热解协同特性

利用热重-傅里叶变换红外分析仪(TG-FTIR)对含油污泥与玉米秸秆共热解特性进行了研究,分析了各温度段的协同效应。TG分析表明,共热解主要呈现3个阶段:挥发分的析出(210～520℃)、碳酸盐的分解(600～780℃)、长链难分解重质油的热裂解和半焦的气化(900～1100℃),且在不同热解阶段呈现出不同的协同效应。热解动力学分析表明,含油污泥与玉米秸秆共热解后,第1阶段的活化能有所增高,而第2、3阶段的活化能大幅降低。FTIR分析表明,第1、2阶段,共热解与单一物料热解的产物种类基本一致,而在第3阶段,共热解使含油污泥热解产物甲基化合物发生分解和转化。含油污泥与玉米秸秆共热解可促进CO_2、CO、CH_4和C=O化合物的析出,其中添加玉米秸秆质量分数为10%时,对CO_2、CO和CH_4析出的促进作用最强,添加30%时则对C=O化合物的析出更为有利。     

废聚氨酯的热解及产物分析

利用热重分析仪和管式炉对废聚氨酯进行热解实验,研究了废聚氨酯的热解特性及热解产物.结果表明,废聚氨酯热解有3个失重阶段,热失重主要发生在200～440℃,600℃热失重趋于稳定.红外光谱图分析发现,热解过程中有大量CO和CO2产生.气质联用检测结果分析显示,热解产物复杂,液体产物中检出苯胺、p-苯胺、苯甲腈等多种芳香类化合物,气体产物以低碳的烷烃和烯烃为主,还检测出有机氯化合物,这是废聚氨酯中氟利昂类发泡剂所致.     

污泥中抗生素热解特性及动力学分析

通过分析污泥中3种典型抗生素环丙沙星(CIP)、土霉素(OTC)和磺胺二甲嘧啶(SM2)的热解过程与失重特性,研究其热解动力学特征。结果表明:CIP、OTC、SM2主要热解温度区间分别为150~625℃、220~600℃、260~480℃;初始热解温度以及最大失重峰对应温度均为OTCSM2CIP;CIP热解具有2个失重峰,OTC与SM2热解仅有1个失重峰;且SM2热解失重峰最高,反应最剧烈;抗生素热解最终残留物均为残碳,且CIP热解残留率最低,为18.9%。抗生素热解过程可分为3阶段:第1阶段反应级数均为2级,活化能最高,频率因子最大;OTC、SM2与CIP热解平均活化能分别为50.19、72.31、81.85 k J·mol-1,说明OTC热解反应最容易进行,CIP热解则相对较难。上述结果将为污泥热解炭化工艺实现抗生素消减提供良好的理论基础。     

不干胶废弃物热重分析

为了探索不干胶类包装废弃物的热解特性,采用热重分析手段分析了不同升温速率条件下不干胶类废弃物的失重特点,并且采用Ozawa法和KAS法比较分析不同转化率条件下的表观活化能分布.热重分析结果表明,不干胶类废弃物的热解主要分为3个阶段:第1阶段(室温～ 200℃)为不干胶类废弃物的干燥阶段,第2阶段(200 ～ 590℃)为热解的主要阶段,第3阶段(590 ～800℃)为热解半焦的深度热解阶段.升温速率对热解失重率有重要影响,Ozawa法和KAS法计算结果表明,2种方法计算的热解活化能比较接近,Ozawa法得到的活化能为349.9 kJ/mol,KAS法得到的活化能为336.9kJ/mol;并且不干胶类废弃物的热解表观活化能呈现出阶段性分布.     

餐厨垃圾分选有机废物热解动力学特性分析

针对餐厨垃圾生物处理过程中产生的有机废物,为了实现餐厨垃圾的资源化利用,使用热重分析仪对其典型组分:塑料、骨头及难降解生物质,进行了单独及混合热重(TG)特性研究。结果表明:难降解生物质(BRB)、骨头等生物质类物质失重温度较低,最大失重率温度分别为325和341℃,塑料的失重温度较高,最大失重率温度在475℃;通过对混合物料的热重曲线和动力学分析,在较低温度(400℃),塑料和骨头对热解过程有一定的抑制作用,而在高温(400℃)状态下,二者在热解过程中有协同作用;含有3种组分的实际物料在166~361℃条件下热解过程符合二维相界反应(函数为2(1-α)1/2);而在361~550℃热解符合三级动力学反应(函数为(1-α)3),在整个温度阶段(166~550℃)中的实际活化能低于模拟活化能(59.6986.57 k J·mol-1),表明3种物料混合热解有协同作用。     

城市生活垃圾与园林废弃物的共热解特性

为实现城市生活垃圾减量化、无害化和资源化,采用热重分析天平和实验室固定床热解反应器进行城市生活垃圾(MSW)与园林废弃物共热解实验,研究了不同热解终温、松树枝和柳树枝添加比例对热解产物产率影响,并利用气质联用色谱分析仪(GC-MS)对热解油进行表征分析。实验结果表明:MSW、松树枝和柳树枝的热解过程均可以分为3个阶段,主要包括脱水、热解、炭化;MSW、松树枝和柳树枝单独热解时最大失重速率分别出现在321.48、358.23和377.83℃;MSW与松树枝共热解DTG曲线在热解反应第2阶段有2个析出峰,分别在342.32℃和471.48℃,比MSW单独热解时,失重率增加了7.29%。当城市生活垃圾与松树枝、柳树枝的添加量分别为3∶1时,热解液体产物产率明显升高,热解油中醇类、羧酸类、醛类等含氧有机物的含量降低,热值增加,热解油中氧含量降低,且松树枝对共热解焦油的脱氧效果更为显著,热解油品质得到提升。     

印刷电路板基材的热解实验研究

采用热重法对废旧印刷电路板(PCB)在氮气气氛下进行了不同升温速率的热解实验，发现电路板的热解可以分为以下几个阶段：在300℃以下时质量没有什么变化，在300～360℃时质量急剧减少，在360～1000℃时质量减少得比较缓慢。随后本文对电路板的热解进行了动力学回归。研究表明，样品热解反应分为2个阶段，这2个阶段反应过程中的活化能有很大差别，说明这2个阶段受不同的化学反应机理控制。     

废弃植物中药渣的热解特性及动力学研究

采用热重分析法(TGA)对丹参中药渣的热解特性及其动力学规律进行了研究。分析了不同升温速率(10、30和50℃/min)和不同粒径(0.85~0.6、0.3~0.18和0.125~0.1 mm)药渣的热解特性。结果表明,药渣热解可分为3个阶段:预热干燥阶段、主热解阶段和碳化阶段,随升温速率的升高,热重(TG)和微分热重(DTG)曲线向高温侧移动,药渣的最大失重速率也显著增加;与大颗粒相比较小颗粒的挥发分产量较大。采用Coats-Redfern法和Flynn-Wall-Ozawa(FWO)法对药渣热解的动力学进行分析,选出了较为合理的机理函数,并计算得出药渣热解活化能为62~72 kJ/mol。     

印刷电路板基材的热解实验研究

采用热重法对废旧印刷电路板 (PCB)在氮气气氛下进行了不同升温速率的热解实验 ,发现电路板的热解可以分为以下几个阶段 :在 30 0℃以下时质量没有什么变化 ,在 30 0～ 36 0℃时质量急剧减少 ,在 36 0～ 10 0 0℃时质量减少得比较缓慢。随后本文对电路板的热解进行了动力学回归。研究表明 ,样品热解反应分为 2个阶段 ,这 2个阶段反应过程中的活化能有很大差别 ,说明这 2个阶段受不同的化学反应机理控制。     

生活垃圾和玉米秆混合热解动力学及产物分布

为探讨生活垃圾和玉米秆共热解过程中的协同关系和产物分布,采用热重分析仪对生活垃圾、玉米秆及其混合物进行了热解实验研究,并进行动力学计算。结果表明,混合热解可分为脱水、热解、炭化、焦催化气化4个阶段,前3个阶段与单独热解过程类似,第4个阶段与单独热解相比失重明显增加,表明混合热解过程中存在协同效应;混合物热解的实际活化能为28.492 k J/mol,低于单独热解及其混合物热解理论活化能,可见混合热解利于热解反应进行。为明晰混合热解对热解反应的促进作用,利用固定床热解实验,研究了混合比例对产物产率和热解气各组分产率的影响。结果表明,在不同混合比例下,固液实际产率低于理论值,而气体实际产率则比理论值高;混合物料热解气中H2、CH4、CO2产量均高于其理论值,而CO产量却相反,低于其理论值。     

汽车尾气中NO_X再燃烧过程的动力学

为了阐明汽车尾气中 NOX再燃烧的动力学进程 ,以甲醛和 NO2 作为探针分子 ,通过 FT-IR跟踪研究了反应体系中所产生的 HCO自由基与 NO2 反应的动力学。结果表明 ,反应的主要产物中包括 CO、CO2 、NO、HONO和 H2 O等分子 ,经长时间的反应 ,当体系中的 NO2 基本耗尽时 ,才有少量的 N2 O生成。这些产物分子分别是在几个不同途径的连串反应中形成的。从体系中 CO和 CO2 的生成量 ,测定了主反应的歧化反应速率比 ,并对相应的动力学机理进行了讨论。     

不同升温速率下城市污水污泥热解特性及动力学研究

利用差热-热重分析法和Coats-Redfern积分法,对杭州某污水处理厂污泥在不同升温速率下的热解特性及反应动力学特征进行研究。实验结果表明,热解温度从室温升至900℃时,污泥热解过程可分为4个失重阶段;升温速率对污泥热解转化率、挥发分析出温度以及最大失重率等热解特性参数都有显著影响。升温速率越高污泥最大失重率越大;而较低的升温速率延迟了污泥热解反应时间,导致污泥失重量相对较大。根据Coats-Redfern积分法计算结果,污泥在氮气氛围下的热解反应为二级反应模式。提高升温速率可显著增加污泥热解的表观活化能和频率因子。     

报废风机叶片热处理特性及动力学分析

为研究退役风机叶片热处理特性,开展风机叶片的玻璃纤维/环氧树脂风机叶片材料4个不同升温速率(5、10、20、40℃·min^-1)及2种载气氛围(氮气、空气)的热重实验,结合动力学方法对各个反应过程进行研究。热重分析表明玻璃纤维/环氧树脂风机叶片在氮气氛围下存在2个失重阶段,500℃以后质量基本稳定;在空气氛围下存在3个失重阶段,600℃以后质量基本稳定,说明氧气的参与影响了玻璃纤维/环氧树脂的热分解特性。对比不同升温速率下的TG/DTG曲线,随升温速率的提高,TG曲线逐渐向高温方向移动,DTG曲线最大失重率逐渐降低,整个反应过程的质量损失也发生小幅下降。使用Kissinger-Akahira-Sunose(KAS)和Flynn-Wall-Ozawa(FWO)方法研究其动力学过程,结果表明在热解和氧化反应条件下用2种动力学模型求解的活化能取值范围分别为135.14～207.24、137.64～207.58 kJ·mol^-1和117.95～172.19、119.31～173.22 kJ·mol^-1,平均值分别为179.30、...