船舶垃圾燃烧失重特性研究

在不同升温速率和不同O2气氛下对船舶垃圾(CSW)的燃烧特性进行热重分析,并使用不同方法对其进行动力学参数求解。根据船用焚烧炉的特点,选择温度范围为100~1 100℃,结果表明:CSW燃烬物较少,只有6.02%(质量分数);根据微分热重(DTG)曲线,燃烧的温度区间分为3段,其中在200~600℃反应基本完成,在600~800℃反应的物质较少。CSW在气氛O2/N2(体积比)=30∶70下的燃烧性能是3种气氛中最好的。在气氛O2/N2=30∶70下,通过FWO法计算得CSW的平均活化能为162.588kJ/mol,通过KAS法计算得CSW的平均活化能为160.677kJ/mol。     

城市生活垃圾典型组分的热解动力学分析

利用热分析仪对城市生活垃圾中典型组分的热解过程进行了热重分析实验,采用不同形式的反应机理函数对实验结果进行了线性拟合计算,得到了针对不同组分的最合理的反应机理函数形式,并求出了相应的反应活化能E及频率因子A,由此构建了能更准确地反映垃圾各组分的热解反应过程的动力学模型。计算结果表明,垃圾中多数组分的热解过程用扩散模型来表示最为合理。     

餐饮垃圾主要成分的热解动力学研究

将餐饮垃圾的主要成分纤维素、淀粉以及脂肪分别在10 K/min的升温速率下进行TG-DTG分析,结果表明3种物质由于分子结构与物质组成的差别,其热解特性有着明显的不同;同时采用Achar(微分法)和Coats-Refern(积分法)相结合的方法对餐饮垃圾进行热解动力学分析,找出最佳的机理函数并求出每种组分的活化能Ea和指前因子lnA。     

园林废弃物与餐厨厌氧沼渣混合热解特性及动力学分析

为了探究园林废弃物和餐厨厌氧沼渣的热解特性以及2者混合热解的交互作用。采用热重分析法对餐厨厌氧沼渣、园林废弃物及其不同比例的混合样品热解特性进行了分析,并研究了混合比例和升温速率对热解过程的影响。结果表明,园林废弃物与沼渣单独热解时,园林废弃物热解反应活性高且能耗低,热解终温为400 ℃左右;沼渣热解反应活性低且能耗高,热解终温为600 ℃左右。混合热解实验中,随着园林废弃物添加比例升高,样品热解残余率不断下降,综合热解指数不断增大,园林废弃物与沼渣混合热解适宜的添加比例为50%,热解终温为600 ℃左右。采用Coats-Redfern积分法对园林废弃物、沼渣及混合样品进行动力学分析,园林废弃物和餐厨厌氧沼渣反应活化能分别为12.08和1.79 kJ·mol⁻¹,混合样品实际活化能均略高于理论值。这说明,2者混合热解过程中存在一定抑制作用,但对热解过程影响不大。本研究结果可为园林废弃物与餐厨厌氧沼渣混合热解处理提供参考。     

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 kJ/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。     

不同氧浓度下脱脂餐厨垃圾燃烧特性及动力学研究

利用热重分析法和Coats-Redfern积分法,对不同氧浓度下脱脂餐厨垃圾的燃烧特性进行研究,得到了各试样的着火温度、燃烬温度及综合燃烧特性指数,并通过燃烧动力学分析得到各试样的活化能。实验结果表明,燃烧温度从室温升至1 000℃时,脱脂餐厨垃圾燃烧过程可分为3个失重阶段:水分析出阶段、挥发分析出及燃烧阶段和固定碳燃烧阶段;随着氧浓度的升高,脱脂餐厨垃圾最大失重率以及燃烧特性指数等燃烧特性参数都有显著变化。根据Coats-Redfern积分法计算得低温和高温阶段的活化能分别为83.76~91.2 k J/mol和95.25~141.7 k J/mol。     

一次性废竹筷制备活性炭及热解过程分析

以一次性废竹筷为原料,K2CO3为活化剂,通过炭化和活化2步制备活性炭。采用全自动比表面和孔径分布分析仪、傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）、X射线衍射分析仪（XRD）对样品的孔隙性质、表面官能团和晶相变化进行了表征,并研究了活性炭对亚甲基蓝的吸附等温线。利用热重分析（TGA）对活性炭的制备过程进行了研究,并用Coats-Redfern法确定了热解反应活化能和反应模型。结果表明,活性炭的比表面积为1 262 m2·g-1,总孔体积为0.624 cm3·g-1。K2CO3活化可导致热解炭的脂肪烃侧链断裂,并发生脱氢缩聚,其石墨微晶的轴向（100）堆积被破坏,径向（002）芳香环网状结构则更为有序。活性炭对亚甲基蓝的吸附过程符合Langmuir模型,最大吸附量为336 mg·g-1。废竹筷的2个主要热解阶段符合一维扩散模型和二级反应模型,其热解反应活化能分别为76.23和104.24 kJ·mol-1;活化过程中残存木质素的热解可由一维扩散模型描述,K2CO3浸渍使其热解反应活化能降低了44.28 kJ·mol-1。     

医药类废盐渣的燃烧/热解特性及动力学研究

分析了维生素B6医药类废盐渣成分,采用热重(TG)/差示扫描量热(DSC)对比了废盐渣的燃烧和热解特性,并通过Coats-Redfern积分法确定了不同升温速率下废盐渣的燃烧及热解动力学参数。结果表明:该类废盐渣主要含有氯盐及磷酸盐类物质。燃烧反应比热解反应对废盐渣的热处理效果更好。升温速率对废盐渣燃烧及热解反应的反应温度、活化能和指前因子均具有不同影响。废盐渣的热解过程可用两个一级反应来描述,燃烧过程可用两个一级反应和1个二级反应来描述。     

油田采油污泥的热解动力学及其热解效果研究

以新疆克拉玛依油田采油污泥为对象,分别采用热重分析仪和小型流化床热解反应器研究了含油污泥的热解过程及其热解效果。结果表明,油泥热解主要经历了失水、轻质组分挥发、重组分快速热解失重和缓慢失重4个阶段,热解过程基本符合一级动力学方程,提高热解的升温速率,可使油泥的最大失重速率D_max、失重速率峰值温度θ_max、升温终点的最大失重率都随之增加,表现在动力学上,反映出表观活化能和碰撞频率因子的同时升高,即提高油泥热解转化率的同时也影响了热解效率。失水油泥用流化床热解,在热解温度600℃、反应时间3 min时,油泥回收率可达到87%。     

茉莉花茶废弃物的热解特性及其产物

为了探讨茉莉花茶废弃物的热解过程及温度对产物的影响,采用固定热解反应器和热重红外联用仪（TG-FTIR）对其进行了研究,结果表明,茉莉花茶废弃物解产生的固体量随温度升高而降低,气体产量随温度升高而增加,热解得到的液体量比例随热解温度不同而不同,表明茉莉花茶热解产物随热解温度不同而不同。热解产物主要有CO2、水、醇及含CC 的有机物和生物焦固体。500 ℃下制得的生物焦比表面积较低,仅为0.720 9 m2·g-1,经活化处理后的生物焦比表面积明显增大。经CO2和H2O活化后得到的生物焦的BET比表面积分别升至139.503 3 m2·g-1和122.527 6 m2·g-1。茉莉花茶热解的质量损失主要由于有机物挥发,用Coats-Redfern法对茉莉花茶废弃物热解过程进行模拟,得热解过程符合气体扩散模型,热解活化能约为60 kJ·mol-1;因此,气体扩散是茉莉花茶废弃物热解过程中主要的限制因素。     

预分选汽车破碎残余物热解特性及其动力学分析

我国每年产生的汽车破碎残余物 (automobile shredder residue,ASR) 数量巨大,亟需无害化处理和资源化利用。固废热解过程因产生的二次污染物少,且产品利用价值高,逐渐成为研究的热点。针对某报废汽车生产线产生的5种典型预分选ASR物料,在固定床反应器中考察了温度 (500~900 ℃) 和物料种类对ASR热解三相产物组成、热解焦微观结构及重金属分布规律的影响,通过热重 (TG) 分析ASR从常温到900 ℃热失重过程,并采用分布式活化能 (DAEM) 法计算其热解动力学。结果表明,ASR热解主要发生于200~500 ℃范围内,热解反应活化能为17.39~195.21 kJ·mol⁻¹。提高热解温度,ASR样品可产生更多热解气,且H₂、CO和CH₄等成分占比增加,焦油产生量减少,同时促进焦油二次裂解以及组分向苯环化转化。红外和拉曼光谱分析表明,热解温度升高,热解焦中主要发生-OH、-CH₃、-C=C-以及-COOH等分子基团的脱除,不同ASR热解焦I_D1/I_G值在3.77~6.57内,石墨化程度增大,热解焦中重金属分布受温度和物料种类影响显著。本研究结果可为开发ASR热解技术提供参考。     

润滑油废白土的热解处理

以润滑油废白土为原料,利用电热解法,研究了热解终温、加热速率和CaO添加量对热解产物的影响。实验结果表明:热解终温对热解产物的影响最为显著。随着热解终温的升高,不凝气产量和产油率均迅速增加。当热解终温达到600℃时,其增加的速率逐渐缓慢增大。当控制热解终温为800℃、加热速率为16℃/min、CaO添加量为0.5%时,富氢气体产量为189.2 L/kg,气体中主要成分为H2和CH4,其含量分别为27.97%和41.64%;热解残渣含油率和重金属溶出物均低于标准规定值,热解油产率为10.98%,回收率为38.94%,其主要成分为汽油、柴油和重油3部分组成,分别含19.13%、31.35%和49.52%。     

废弃印刷线路板非金属热解动力学

废弃印刷线路板非金属材料现有处理方式存在较大的环境风险,其热分解特性是对其进行安全处理处置及资源化再利用的关键所在。结合热重实验数据,分别运用Kissinger法、Flynn-Wall-Ozawa法及Freeman-Carroll法对动力学参数E、A、n进行了求解和讨论,结果表明,动力学参数E近似等于125.875 kJ/mol;A近似等于3.825×1010min-1;废弃印刷线路板非金属材料热解的动力学机理函数假设不宜表示为:f(α)=(1-α)n。运用atava-esták法对最概然机理函数进行了探讨,结果表明,废弃印刷线路板非金属材料的热分解动力学机理函数为:f(α)=[-ln(1-α)]4。研究结论为废弃印刷线路板非金属材料资源化再利用工业化设计与应用提供重要的实验数据和理论依据。     

不同油田油泥热裂解的特性分析及动力学研究

油泥是石油行业的产物,具有产量大、污染严重、处理困难等特点。运用热处理方法进行实验,通过对两个不同油田油泥的热裂解实验,发现不同来源的油泥,其组分与形态差异十分明显,从而导致热解结果也有一定的差异。经热解处理后,油泥质量减少50%~80%,减量化明显;通过释放气体的分析,对热解的反应历程以及反应机理做出了初步推测。最后通过动力学分析,得到了一定的动力学参数,为实际操作中的问题解决提供实践依据,从而提高该技术的适用性与实用性。     

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。