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。     

硫化亚铁氧化热重实验及动力学分析

利用热重分析方法对化学纯FeS的氧化自燃性及其动力学规律进行了研究,分析了粒径178μm的FeS在室温~1 000℃温度范围内的热重曲线,考察了升温速率对热重曲线的影响,并采用FWO方法计算了FeS氧化自燃的活化能。结果表明,FeS与氧气发生化学反应时迅速失重,升温速率对TG曲线有明显影响,升温速率越大,TG曲线向高温方向移动,氧化速度减小;FeS氧化过程符合n=0.381 7的随机成核和随后生长动力学反应机理,动力学模型函数的积分形式g(α)=ln[-ln(1-α)]-0.381 7,粒径178μm的FeS氧化时的活化能约为133.45 kJ/mol,动力学指前因子A=1×106.065 9s-1。     

等转化率法在硫化亚铁热动力学研究中的应用

FeS的氧化放热是引起石油储罐火灾与爆炸事故的主要原因.采用同步热分析仪对FeS的氧化倾向性及其热动力学规律进行研究,主要分析粒径为0.062～0.074mm的FeS在常温至900℃范围内的DSC/TG试验曲线,运用FWO、Kissinger、Friedman等多种等转化率法计算FeS的活化能和指前因子.其中FWO和Kissinger法的计算结果较为接近,可靠度较高.结合Malek法提出的y(α)-α标准曲线,推断出最概然机理函数为f(α)=(1-α)2.这说明FeS的氧化自燃反应符合二级普通化学反应机理.     

双外推法对煤氧化燃烧的动力学特性研究

为揭示煤炭氧化自燃反应过程,更好的揭示反应机理,防止煤炭自燃灾害发生。利用煤在热重分析仪上氧化燃烧得到TG-DSC曲线,应用双外推法对煤氧化燃烧过程的动力学特性进行研究。结果表明,煤氧化燃烧的过程分三个阶段,失水失重阶段,煤样中挥发份和水份不断析出;氧化增重阶段,煤样吸附氧气质量持续增加;燃烧失重阶段,煤样质量迅速减少。利用双外推法得到求解煤氧化增重阶段着火活化能的最概然机理函数。     

聚氨酯影响煤自燃的动力学特性研究

为探究聚氨酯对煤自燃的危险性影响,利用热分析技术分析聚氨酯加入前后的动力学特征;采用Flynn-Wall-Ozawa (FWO)和Starink这2种动力学模型,计算处理动力学参数,并采用Bagchi法确定机理函数→机理函数。结果表明:当聚氨酯存在时,前期(168～300℃)反应会加快,失重速率大大增加,但到后续高温阶段(465～714℃)时,活化能相比加入聚氨酯前增大约6 kJ/mol,失重变得缓和,当反应停止时,最终的剩余质量近似为0,反应相对煤单独热解时进行得更为充分彻底;无烟煤以及其与聚氨酯混合后分别遵循随机成核和随后生长机制以及一级化学反应机制。     

二叔丁基过氧化物的热失控动力学研究

为研究二叔丁基过氧化物(DTBP)热失控危险性,利用C600微量量热仪对DTBP热分解动力学进行试验研究,测定DTBP在不同升温速率下的起始放热温度和分解热,分别用非等转化率法和等转化率法得到DTBP热分解反应的动力学参数。用非等转化率法确定反应的最佳反应级数为1,相应的活化能分别为137.75、132.60、128.61和122.93 kJ/mol,指前因子分别为8.82×1012、6.69×1012、2.06×1012和3.89×10111/s。用等转化率法确定的活化能范围为102～138 kJ/mol,并拟合出活化能与转化率的关系曲线。结合计算出的动力学参数,通过对DTBP分解机理的分析,可以推断其具有热失控危险性。     

PCB边角料基材的热解特性及动力学研究

针对当前广泛存在的FR-4型印刷电路板(PCB)边角料,开展了热解特性及动力学研究.首先,采用热重-差热法对PCB边角料基材进行了各种气氛下的热解试验.结果表明:各气氛下的TG曲线均分为3个阶段;DTG曲线的情况则不同,氮气气氛中存在两个失重峰(220～280℃、280～450℃),有氧气存在的情况下存在3个失重峰(220～280℃、280～400℃、400～600℃).其次,对不同反应气氛下的热解产物产率和热值进行了研究.热解气体、液体产率基本随着氧气体积分数的升高而提高,气、液、固体产物产率分别为8％～12％、41％～43％、45％～50％;热值为12～14 MJ/kg.并考察了反应起始温度、最大失重速度对应温度、反应终止温度、反应残余重量等热解特征参数随热解气氛的变化情况.最后,采用Kissinger方程对PCB边角料基材进行了热解动力学过程研究.结果表明,在热解反应DSC曲线峰值处(550～650 K)的动力学线性回归曲线具有很好的回归效果,该阶段的表观活化能为23.55 kJ/mol;指前因子为4.18× 105 s-1.     

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。     

基于神经网络的热动力学建模与绝热诱导期预测北大核心CSCD

准确的热动力学模型是研究物质热分解机理与放热过程的前提。提出了一种基于组合神经网络的热动力学建模方法,构建了2个神经网络模型,分别用于较低转化率及其他转化率下建模,以转化率、温度作为神经网络的输入,放热速率的对数作为神经网络的输出。在此基础上,采用迭代计算法获取绝热诱导期(TMR_(ad));将该模型用于20%二叔丁基过氧化物的甲苯溶液和具有复杂放热过程的芳香重氮液的热分解过程。结果表明:所建立的组合神经网络模型拟合效果较好,与机理模型获得的TMR_(ad)结果较为接近;20%二叔丁基过氧化物甲苯溶液的T_(D24)(TMR_(ad)为24 h的温度)分别为85.4℃和87.6℃,芳香重氮液的T分别为50.4℃和49.4℃。     

基于太赫兹时域光谱的玻璃纤维复合材料热损伤检测分析

基于太赫兹时域光谱系统,在温室条件下对不同程度热损伤的消防气瓶用玻璃纤维复合材料进行检测,获得在306～420℃条件下加热后的样品在0. 2～1. 8 THz范围内的时域信号。通过样品时域幅值最大值、峰峰值与0. 2～1. 8THz范围内的折射率与吸收系数变化情况分析不同受热温度对玻璃纤维材料的影响。结果表明,太赫兹波透过样品后的幅值约为8. 798×10~(-6)～6. 753×10~(-6)V,峰峰值的大小为1. 5031×10~(-5)～1. 1406×10~(-5)V。加热后样品的折射率无明显变化,吸收系数略有上升。结合扫描电镜结果分析认为环氧树脂碳化导致吸收系数整体上升。     

贫烟煤氧化热解反应的动力学分析

通过运用热分析的技术研究平顶山烟煤以及郑州嵩枫贫煤氧化热解反应的动力学特性.依据转化率将煤样的TG曲线划分为两个不同的温度区间进行动力学机理函数的探讨.通过对比分析整个TG曲线的氧化受热情况,将线性较好的机理函数带入DSC曲线进行分析验证,并求解出动力学参数以分析其氧化热解反应的特点.研究得出:这两种煤的氧化热解过程相似但同等条件下反应程度不同;在不同的反应阶段其化学反应级数不同并且相应过程中的TG曲线和DSC曲线反应级数一致;煤反应的活化能随着煤与氧反应过程的深入而增加,指前因子随着活化能的增加而增加且煤氧化反应过程是个分阶段的、多步反应以及相互联系促进的过程.     

数模融合驱动的集输管道内腐蚀预测

为提升天然气集输管道内壁腐蚀深度预测精度,基于腐蚀机理模型与高斯过程回归(GPR)建立了数模融合驱动的管道内腐蚀深度预测模型。将GPR引入管道内壁腐蚀深度预测中,首先根据腐蚀深度物理模型得到线性腐蚀增量模型,并将其融入高斯过程线性核函数中;然后进一步将平方指数核函数融合至上述核函数中,提高模型局部学习能力,构建用于腐蚀深度预测的Velázquez-GP模型;最后以重庆气矿天高线B段管道内壁腐蚀监测数据为研究对象,探讨了Velázquez-GP与Velázquez模型、GPR法、GM(1, 1)法及RPGM(1, 1)法预测结果的差异。结果表明,Velázquez-GP的预测结果与实际值吻合情况最优,相对误差分布在-8%～8%,且持续20个月相对误差介于-2%～2%,均方根误差(E_RMS)为3.824 3μm,平均绝对百分比误差(E_MAP)为2.046 7%,各项评价指标均优于4种对比方法,证明了所建预测模型具有更高的预测精度及泛化能力,可有效并长期实现对管道内壁腐蚀深度的预测。     

矿石、水样和粉尘中钋~(210)的测量——铜片沉集口闪烁法

钋~(210)(又称RaF)属于铀系α放射性子体(能量为5.23Mev),半衰期138.3天,在周期表中属于氧族元素中最后一个元素,化学性质与碲相似。根据国家标准《放射防护规定》(GBJ8—74)属于极毒组,在露天水源中的限制浓度为2×10~(-10)居里/升;工作场所空气中最大允许浓度为2×10~(-13)居里/升,要求较为严格,因此做好环境中钋~(210)的监测工作是很必要的。我们在文献方法的基础上,进行了钋~(210)的测量及最佳条件实验,结果表明本法作为矿石、粉尘和水样中钋~(210)的测量是适用的,方法简便,灵敏度约为10~(-12)居里。原理钋~(210)与其它的α放射体不同,能被某些金属置换并自然沉集于金属上,特别是铜。利用此性质为钋~(210)与溶液中其它α放射体分离纯化,继而测量铜片上α放射性强度,即可     

EDTA-2Na盐除垢与清洗液循环利用的实验研究

利用锅炉行业以及石油化工行业除垢的经验,结合稀土行业的实际情况,提出了稀土湿法冶金行业蒸发器结垢的技术处理,选用EDTA-2Na(乙二胺四乙酸二钠)除垢剂。实验表明,使用EDTA-2Na盐除垢的最优反应条件为质量浓度不小于50 g/L、反应温度控制在70℃、反应时间控制在4 h、pH值控制在13~14(碱度在0.1~0.5 mol/L)之间,反应量控制在1 L除垢液处理10 g结垢物;若使用盐酸配合EDTA-2Na盐除垢,建议先使用盐酸(浓度为5 mol/L)再使用EDTA-2Na溶液;清洗废液再生的最优条件应为pH值调至3.5,再补加一定量(20%)的EDTA-2Na除垢剂,可以达到清洗液的要求并实现循环利用,效果显著。     

3-甲基吡啶-N-氧化物热稳定性分析

为了评估反应体系发生热失控时引发3-甲基吡啶-N-氧化物分解的可能性,采用差示扫描量热仪(DSC Q20)对3-甲基吡啶-N-氧化物在不同升温速率下的催化分解过程进行了试验研究。采用Kissinger法和Starink法计算热分解反应的活化能和指前因子。根据得到的活化能,计算3-甲基吡啶-N-氧化物在不同温度下到达最大反应速率所需要的时间(TMRad),结合可能性评估判据进行评估。结果表明:3-甲基吡啶-N-氧化物的分解由两部分组成;两种方法计算得到的活化能较为接近;当冷却失效,反应体系热失控温度达到448 K时,3-甲基吡啶-N-氧化物发生分解的可能性为高级,当温度为433~443 K时,可能性为中级,而当温度低于428 K时,可能性为低级。     

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.     

2-氨基-2,3-二甲基丁酰胺氧化合成热危险性研究

为研究2-氨基-23,-二甲基丁酰胺氧化合成的热危险性,采用差示扫描量热仪(DSC)测试2-氨基-2,3-二甲基丁腈和2-氨基-2,3-二甲基丁酰胺的热分解情况,采用反应量热仪(RC1)研究反应温度、双氧水滴加速度和氢氧化钠用量对反应的影响。研究结果显示,2-氨基-2,3-二甲基丁腈吸热热分解温度为149.5℃2,-氨基-2,3-二甲基丁酰胺表现为吸热和放热2段分解过程,吸热和放热分解温度分别为234.4℃和456℃。反应放热速率主要为加料控制,但是,存在一定的热累积。热失控体系最高温度(MTSR)低于2-氨基-23,-二甲基丁腈和2-氨基-23,-二甲基丁酰胺的分解温度,高于体系沸腾温度,在热失控的条件下,反应体系容易导致冲料危险;在优惠的工艺条件范围内,提高反应温度,延长滴加时间,可降低反应的MTSR,提高热转化率和反应安全性。     

基于QSPR方法的脂肪醇化合物闪点预测

为提高脂肪醇化合物闪点预测精度,提出基于定量结构-性质关系(QSPR)原理的脂肪醇化合物闪点预测方法。应用Dragon软件计算出91种脂肪醇的分子描述符,利用遗传函数算法(GFA)从1 481个描述符中筛选出3个与脂肪醇闪点关系最密切的分子描述符。分别用多元线性回归(MLR)方法和支持向量机(SVM)方法进行建模,并采用内部验证和外部检验的方式对模型的拟合度、预测性等性能进行验证。结果表明:预测集的MLR方法和SVM方法的平均绝对误差(AAE)分别为2.870 K和2.706 K;均方根误差(RMSE)为3.451 K和3.371 K。SVM模型在精度上略优于MLR模型,而MLR模型更为简单和方便。     

苯胺重氮化-席曼反应热危险性的理论研究

为研究苯胺重氮化-席曼反应的热危险性,采用Gaussian98软件,运用密度泛函理论(DFT)B3LYP,在6-31G(D)基组水平上,研究气相条件下重氮化-席曼反应的反应过程及微观机理,得到反应路径以及反应物、中间体、过渡态、产物全优化几何构型,探讨结构与性能的关系,解释重氮化-席曼反应的历程。通过热力学和动力学计算,获得标准热力学函数,分析反应的热危险性。理论计算结果表明:苯胺重氮化-席曼反应是剧烈的放热反应,这与重氮化反应剧烈以及重氮盐的热不稳定性的试验结果相吻合。     

纳米SiO2和发泡剂对聚氨酯防火涂料阻燃性能的影响

近几年来我国火灾的严重性已使木材阻燃成为一项紧迫任务.为了提高马尾松胶合板的阻燃性能,以聚氨酯为对象,采用HRR3热释放率系统、HC-2氧指数测定仪等测定了涂覆膨胀型纳米聚氨酯防火涂料的马尾松胶合板的燃烧热释放率和氧指数,分析了纳米SiO2以及各种发泡剂对聚氨酯防火涂料阻燃性能的影响,并分析它们的阻燃机理.结果表明,在聚氨酯防火涂料中加入纳米SiO2,可使涂覆的胶合板燃烧失重和炭化体积明显降低,有效地提高阻燃性能,纳米SiO2用量以3%为宜.加入发泡剂可进一步提高涂料的阻燃效果和氧指数值.复合发泡剂比单一发泡剂效果好.在8种试验方案中,用尿素-双氰胺按1∶3的质量比组成的复合发泡剂阻燃效果最优,在HRR3热释放率系统测试中,涂覆的胶合板着火燃烧时间最长(69 s),达最高热释放率时间最短(130 s),热释放率峰值最低(53.45 kW/m2),氧指数值最高(55).