基于热重红外联用技术的竹综纤维素热解过程及动力学特性

利用热重红外联用技术(TG-FTIR)研究了竹材综纤维素在不同升温速率下(5.0, 10.0, 15.0, 20.0和30.0℃·min-1)的热解特性和热解动力学。热重分析/热重一次微分曲线(TG/DTG)表明:竹材综纤维素热解可分为干燥、快速裂解和慢速裂解等3个阶段; 随着升温速率增加, TG/DTG曲线往高温一侧移动; 竹综纤维素热解过程发生复杂的化学反应, 包括多重、平行和连续反应; 热解挥发分主要由小分子CO, H₂O, CH₄和CO₂, 以及一些醛类、酮类、酸类、烷烃、醇类和酚类等有机物组成。利用无模式函数积分法, 即Flynn-Wall-Ozawa(FWO)和Kissinger-Akahira-Sunose(KAS)积分法, 对其热解动力学进行研究。结果表明:竹材综纤维素的活化能随着转化率的升高先增大后减小再增大, 活化能数值的变化与纤维素/半纤维素不同的热解特性有紧密联系。     

竹材发泡板热解和燃烧特性

采用氧弹热值法、氧指数、热重分析法(TG)、锥形量热仪等方法分析了竹材发泡板与竹纤维板、挤塑板的热解性能和燃烧特性的差异。结果表明,竹材发泡板引燃时间最短,着火温度同竹纤维板相似,约为270℃,竹材发泡板和竹纤维板的热重曲线和燃烧释热曲线均有2个释热峰,竹材发泡板的热释放速率峰值为134.5 k W·m~(-2),氧指数43.5%,达到GB 20286—2006阻燃1级的要求,属于难燃材料范围。竹材发泡板燃烧特性指数最低,热解活化能最高,说明竹材发泡板阻燃性最好,与氧指数和锥形量热仪测试结果一致。     

棉秆热解特性的分析

对棉秆进行热重分析和不经粉碎直接热解炭化试验研究。结果表明,棉秆样品在200~450℃内失重迅速。棉秆不经粉碎直接热解炭化后,所得三相产物在500℃时,生成秸秆液和秸秆炭的比例最高,而生成秸秆气的比例最低;在400℃时,秸秆炭中的含碳量最高。在棉秆热解过程中,随着反应温度增加,热解固体产物质量不断减少,但是固体产物中固定碳不断增加;热解温度高于400℃后,随着反应温度的增加,固定碳开始下降。     

沙柳主要组分热解特性的TG-FTIR分析

沙柳热解可分为预热解阶段、快速质量损失阶段及残炭生成阶段,利用热重红外分析法(TG-FTIR)分析了沙柳及其主要组分纤维素、半纤维素、木质素的热质量损失特性及热解动力学规律、产物官能团特征。结果表明:沙柳纤维素热稳定性最好,热降解过程较短且降解充分;沙柳半纤维素热稳定性最差;沙柳木质素热降解过程持续时间长,质量损失速率相对缓慢。沙柳热解气中观察到了明显的CO_2、CO、烃类、酚类、醛类、酸类、酮类等物质的特征官能团。沙柳及其主要组分4种主要气体的析出强度,从大到小依次为CO_2、H_2O、CH_4、CO。     

基于热重红外联用和分布活化能模型的樟子松热解机理研究

利用热重红外联用技术（TGA-FTIR）和分布活化能模型（DAEM）,通过不同升温速率（5、10、20、30 ℃/min）,对樟子松的热解特性和热解动力学进行研究,并对其热解机理进行探讨。TG/DTG曲线表明,樟子松的热解过程分为干燥、快速热解和炭化3个阶段。FTIR图表明,热解挥发份气体相对含量最多的3类物质是CO2,醛、酮、酸类以及烷烃、醇类和酚类等有机物。随着转化率增加,通过DAEM计算得到的活化能数值波动明显,证明樟子松热解过程发生复杂的化学反应。01 <转化率（α）<03,主要是半纤维素降解,其支链首先降解,然后主链发生断裂;03<α<07,主要是纤维素降解,首先转化为中间产物活性纤维素,活性纤维素再次降解;07<α<08,主要是木质素降解,苯丙烷分子相互结合形成网状立体结构以及低反应活性的焦炭的不断生成造成此阶段活化能迅速增加。     

落叶松木材的热解特性

采用热重分析仪研究了在不同升温速率、粒径下,落叶松树皮和实木的热解特性.结果表明:升温速率升高使热重(TG)和微商热重(DTG)曲线向高温侧移动,热解主要阶段变宽;粒径增大,DTG曲线温度增加,GDT绝对值减少;落叶松树皮GDT最大值为-0.0048,落叶松实木GDT最大值为-0.01,落叶松实木的热解转化率大于落叶松树皮的热解转化率.     

温度对马尾松热解产物产率和特性的影响

马尾松Pinus massoniana是中国重要的速生人工林树种。采用热化学转化法,可制取生物质燃气、生物质炭和生物油等高品质燃料。采用固定床热解反应器,开展了热解温度（400,500,600和700 ℃）对马尾松慢速热解过程产物产率和基本特性的影响研究。结果表明:随着反应温度的升高,气体产率逐渐增加,炭产率和生物油产率逐渐减少;在700 ℃时,可燃气的最高热值为12.11 MJN－1m－3,气体成分及其体积分数为二氧化碳CO2（24.00%）,一氧化碳CO（25.00%）,甲烷CH4（15.50%）,氢气H2（25.50%）和烃类气体CnHm（2n4）（0.97%）;炭的最高低位热值和比表面积分为31.8 MJkg－1和536.13 m2g－1;生物油中乙酸（5.30%）,1-羟基-2-丁酮（4.11%）,乙酰甲醇（8.46%）,苯酚（2.66%）和甲基苯酚（3.87%）的相对含量最高。图3表3参18     

热重法研究落叶松热解动力学特性

采用热重分析仪,研究了氮气气氛下升温速率分别为20、30、40、50℃/min时落叶松木材的热解过程,并使用不同动力学分析方法对落叶松主要热解阶段进行了动力学研究,探讨了各方法之间的相似性.落叶松的热解过程可以分为预热、前热解、热解和后热解4个阶段.Freeman-Carroll法线性拟合结果表明,落叶松主要热解阶段可...     

升温速率对成型生物质热解过程的影响

【目的】研究不同升温速率下成型生物质的热解炭化规律。【方法】采用自行设计的热解试验装置,测定不同升温速率(5,7,10,15℃/min)条件下成型生物质热解过程中失重(TG)、失重速率(DTG)、工业成分(挥发分、灰分、固定碳含量)的变化及所需的活化能。【结果】通过动力学拟合,得到描述成型生物质热解过程的最合理机理函数,据此推测成型生物质热解反应机理为内扩散控制过程。当升温速率为10℃/min时,热解过程活化能最小,为195.52kJ/mol。在不同升温速率下,成型生物质热解过程中的TG曲线逐渐向高温区移动,且失重速率呈先增大后减小的趋势,在升温速率为5,7,10,15℃/min时,成型生物质的失重速率分别在322,427,448,554℃时达到最大,其值分别为0.804,0.649,0.512,0.466%/℃,可知在成型生物质热解炭化过程中,随着温度的增加失重速率呈先增大后减小的趋势,达到最大失重速率时的温度随升温速率的增大而升高,热解后成型生物质固定碳含量随着升温速率的增大而降低。【结论】较低升温速率热解有利于成型生物质热解成炭。