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.     

基于微分积分法和Friedman等转化率法的生物质热解动力学研究

生物质热解动力学是生物质热解反应器设计和优化的理论基础。本文在5、10、15℃/min等3种不同升温速率下对核桃壳、纤维素以及木质素进行了热重分析,并通过微分积分法和Friedman等转化率法进行热解动力学研究。结果表明,木质素含量高的生物质固体残渣含量高,反应速率低;纤维素含量高的生物质固体残渣少,反应速率高;升温速率的加快会使最大失重速率增大,热解过程向更高的温度范围移动。对3种生物质样品进行热解动力学研究,发现微分积分法的R2明显高于Friedman等转化率法,计算的动态参数更准确可靠;微分积分法中一维扩散反应模型（D1）是反应核桃壳、纤维素和木质素热解过程的机理模型,该方法计算得到的3种生物质样品活化能表现为纤维素>核桃壳>木质素。     

不同畜禽粪便的热解特性及反应动力学

对猪、牛和鸡3种主要种类畜禽粪便在以高纯氮气为载气的条件下进行热重-差热(TG-DSC)分析,同时考察不同升温速率(10、20和50℃/min)对鸡粪样品热解过程热解特性和热焓的影响。热重试验样品粒度为0.5mm,所有样品均从室温加热至1 000℃。试验结果表明:畜禽粪便类生物质热解过程主要包括脱水、主要热裂解和炭化3个阶段,3种畜禽粪便样品失重主要集中在126～438℃;不同种类畜禽粪便样品和不同升温速率,鸡粪样品的DTG、DSC曲线差异明显,但各自的DTG和DSC曲线有很好的对应关系;基于Coats-Redfern法应用反应级数模型和扩散模型选择回归系数最高的值表示样品的反应级数和反应机理,得出鸡粪活化能的平均值为73.4kJ/mol,猪粪、牛粪活化能分别为114.2和88.5kJ/mol。     

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。     

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。     

毛竹热解特性及其动力学分析

采用热重分析方法,分析毛竹在不同原料粒径、升温速率及添加无水碳酸钠、氯化钠条件下的热解特性及热解动力学规律.结果表明,不同升温速率及不同原料粒径的毛竹的热解过程基本相似,可分为脱水阶段、快速热解阶段、慢速热解阶段;随着原料粒径、升温速率的提高,毛竹快速热解的起始温度和结束温度向高温方向移动;添加剂无水碳酸钠和氯化钠对毛竹热解都有不同程度的抑制作用.采用Coats-Redfem积分法计算毛竹热解动力学参数,结果表明升温速率对毛竹热解活化能无显著影响,热解活化能随着原料粒径的增大而增大,毛竹粒径为0.07-0.10 mm时最低热解活化能为11.092k J·mol-1.     

国内典型烤烟烟叶的燃烧行为与动力学特性研究

采用热重分析法,全面考察了37个不同产地部位的国内典型烤烟烟叶在4个不同升温速率下的燃烧行为.结果表明,烤烟热解主要分为失水、挥发份析出与燃烧、焦炭燃烧与燃尽阶段;升温速率的改变对TG/DTG曲线产生明显的影响.运用K-A-S法对烤烟在热解过程中的不同转化率下进行动力学分析,给出了所有样品不同阶段的活化能分布,并且发现低温段的活化能高于高温段.最后,对比分析了不同产地、部位活化能的分布情况.     

不同升温速率下落叶松的热解特性研究

为深入探讨落叶松热解机理,获得更多高品位的实用燃料。采用热重法对比分析了落叶松在3组不同升温速率(15～55,110～150,210～250℃·min~(-1))下的热解特性,利用Coats-Redfern方法计算了落叶松在低升温速率(15,25,35,45,55℃·min~(-1))下的活化能值,同时采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析法对落叶松原物料和不同终止温度下的热解剩余物的化学结构进行了对比分析。结果表明:落叶松的热解过程分为干燥、预热解、热解和炭化四个阶段,主热解反应在200～400℃,随着升温速率的提高,最终失重率没有明显变化,最终固体残留物的质量分数在19%～22%,但是最大热解速率随着升温速率的提高从8.95%·min~(-1)增大到144.35%·min~(-1)。落叶松在低升温速率下热解趋势相似,随着升温速率的升高,TG热解出现热滞后现象,DTG主热解区间所需的温度范围扩大;在两组高升温速率下,整个TG曲线排列不再呈现上述规律,DTG曲线在纤维素和半纤维素热解峰区域仍表现出与低升温速率相同的变化规律。Coats-Redfern法计算落叶松低升温速率下的热解活化能值为81.28～95.61kJ·mol~(-1),拟合曲线表现出了良好的线性关系,表明落叶松的热解为一级反应。在不同低升温速率、相同终止温度下落叶松样品FTIR光谱图整体走势基本一致,随着热解反应的进程,主要基团吸收峰的位置变化不大,但在相同的吸收峰处存在明显的强度变化,部分吸收峰的强度逐渐降低甚至消失,说明此时落叶松的组成及组分含量发生了变化,热解基本完成。本研究为生物质热解工艺提供了理论依据和参考数据。     

香樟木质部甲醇提取物浸渍马尾松边材褐腐后热解特性及其动力学研究

为探讨香樟木质部提取物的防腐机制,以及材料在加热过程中的物理和化学变化行为,通过对香樟木质部甲醇提取物浸渍处理马尾松边材后的褐腐试验制得的试样(处理样)以及马尾松素样(对照样)的热解特性及其动力学参数的差异研究,从而对开发香樟木材提取物用于木材防腐剂以及防腐工业的清洁生产奠定理论和技术基础。试验对马尾松素样以及香樟木质部甲醇提取物(浓度为10%(m/K))浸渍马尾松边材褐腐后试样在5,15,30℃/min升温速率条件下的热重(TG)以及微分热重(DTG)曲线的比较,建立了热解模型以及采用Coats-Redfern法确定热解反应动力学参数。结果发现:处理样以及对照样的热解可分为干燥阶段A(温度150℃),预热阶段B(温度在150～280℃),热解阶段C(温度为280～390℃),煅烧阶段D(温度390℃)4个阶段;各试样在热解温度为620℃时的失重量从小到大依次为:升温速率30℃/min处理样、15℃/min处理样、5℃/min处理样、30℃/min素样、15℃/min素样和5℃/min素样;升温速率为15℃/min时,对照样的热解在低温区(260～395℃)和高温区(395～620℃)分别满足一级和二级反应动力学方程,各试样低温区和高温区温度范围略有不同;各试样活化能E在一级热解反应阶段从小到大的顺序依次为:处理样5℃/min、处理样30℃/min、处理样15℃/min、素样15℃/min、素样5℃/min和素样30℃/min。活化能E在二级热解反应阶段由小到大依次为:处理样30℃/min、处理样15℃/min、处理样5℃/min、素样15℃/min、素样30℃/min和素样5℃/min。各试样的热解特性及其动力学参数与升温速率以及各试样中的纤维素含量比例有关。升温速率越大则试样的失重量越小;马尾松素样比处理样中纤维素和半纤维素所占的比例更大,经热重试验后其质量损失也就越大,因此其失重量表现为素样大于处理样;素样在一级和二级反应阶段的活化能比处理样在相同反应阶段更大。     

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。     

毛竹催化热解动力学研究

 利用热重技术在不同升温速率和氮气气氛下对毛竹Phyllostachys edulis的氯化亚铜催化热解失重行为进行了研究。结果显示：毛竹主要热解温度区间为200.0~379.0 ℃,当温度为328.5 ℃时达到最大热解速率17.18%·min^－1;添加氯化亚铜后,毛竹的热解温度降低,热解速率增大,热解所需时间缩短。还通过Flynn-wall-Ozawa法求解了毛竹热解的动力学参数,纯毛竹的热解平均活化能为213.21 kJ·mol^－1,平均指前因子约为10¹⁷;氯化亚铜的加入使指前因子增大了10倍,其值约为10¹⁸,平均活化能变化不明显。图6表3参12     

含脲醛树脂胶黏剂的杨木刨花板的热解特性

为探明胶黏剂对废弃刨花板热解的影响,采用热重分析技术,以20℃/min的恒定升温速率对杨木、杨木刨花板和脲醛树脂的热解特性进行了分析。结果表明：3种材料的热解基本都可分为干燥失水、快速热解和缓慢分解3个阶段。采用一级反应动力学模型对快速热解阶段进行计算,得出杨木的活化能为70.21kJ/mol,杨木刨花板的活化能为46...     

毛竹催化热解动力学研究

利用热重技术在不同升温速率和氮气气氛下对毛竹Phyllostachys edulis的氯化亚铜催化热解失重行为进行了研究。结果显示：毛竹主要热解温度区间为200．0～379．0℃,当温度为328．5℃时达到最大热解速率17．18％·Min-1;添加氯化亚铜后,毛竹的热解温度降低,热解速率增大,热解所需时间缩短。还通过Flynn-wall-Ozawa法求解了毛竹热解的动力学参数,纯毛竹的热解平均活化能为213．21kJ·mol-1,平均指前因子约为1017;氯化亚铜的加入使指前因子增大了10倍,其值约为1018,平均活化能变化不明显。图6表3参12     

2种生物质材料的热解特性及动力学研究

用热重分析在不同升温速率（5—50℃／min）和一定氮气（20mL／min）条件下对甘蔗渣、杨木的热解失重过程进行研究。结果表明,加热速率越大,热解速率越快;其热解过程可分为失水干燥、预热解、快速热解和残余物热解4个阶段;甘蔗渣、杨木快速热解阶段的失重率分别为80％和85％,它们均可由一级反应过程描述。由Coats-Redfem方法计算得出,甘蔗渣、杨木快速热解阶段低温热解平均活化能分别为40．84、74．94kJ／mol,高温热解平均活化能分别为9．21、11．39kJ／mol。     

复合NP阻燃剂处理杨木的热解特性与动力学分析

为研究复合NP阻燃剂处理杨木的热解特性与阻燃机理,利用热分析法对蒸馏水、聚硅酸磷酸二氢铝(Al-Si)、NP阻燃剂(N-P)、聚硅酸磷酸二氢铝复合NP阻燃剂(N-P-Al-Si)处理杨木(编号为A、B、C、D)的燃烧性能进行探讨,分别运用Ozawa-Flynn-Wall法和修正Coats-Redfern法计算阻燃杨木活化能。结果表明:A仅有1个热解阶段,此阶段的活化能值为65~70 kJ/mol。阻燃处理材的热解大致分为2个阶段,D的主要热解阶段介于B、C之间,其热释放速率缓慢,失重速率和失重量最小。并且在不同的升温速率下D的失重趋势一致,随着升温速率的增大,失重曲线向高温方向移动。D第1、2阶段的活化能分别为120、240 kJ/mol,均显著大于C(115 kJ/mol),表明Al-Si与N-P复配后的阻燃效率得到提高。      

UF树脂及MUF树脂对桉木热解特性的影响

为研究脲醛(UF)树脂及三聚氰胺改性脲醛(MUF)树脂对桉木热解特性的影响,采用热重分析技术分别对桉 木、添加10%UF 树脂的桉木、添加10%MUF 树脂的桉木、UF 树脂、MUF 树脂的热解特性进行分析,并通过动力学 分析探究其作用机理。结果表明:添加10%UF 树脂、MUF 树脂后,桉木的TG 和DTG 曲线都向低温阶段略有偏移, UF 树脂、MUF 树脂均能促进桉木热解。桉木、添加10%UF 树脂的桉木、添加10% MUF 树脂的桉木热解的反应机 理均是Jander 三维扩散方程。桉木的活化能为117.400 kJ/ mol,添加10% UF 树脂的桉木、添加10% MUF 树脂的 桉木的活化能分别为105.452 和105.427 kJ/ mol, 可见UF 树脂、MUF 树脂均可以减小桉木热解所需的能量。      

不同磷水平下雷竹幼苗叶绿素荧光特性

 为了解不同磷水平下雷竹Phyllostachys violascens幼苗叶片叶绿素荧光特性的变化,试验以无性繁殖的雷竹幼苗作为试验材料,采用砂培试验方法,研究了不同磷水平（0,0.5,5.0,50.0,500.0 mg·L^－1）对雷竹幼苗叶绿素荧光参数和光通量密度?鄄光合电子传递速率（P_AR-E_TR）响应曲线的影响。结果表明,随着磷质量浓度的升高,幼苗叶片潜在光化学活性（F_o /F_m）呈逐渐降低趋势,最大光化学效率（F_v /F_m）在0~50.0 mg·L^－1磷质量浓度范围内逐渐下降。磷质量浓度为5.0 mg·L^－1时,初始荧光（F_o）,最大荧光（F_m）,适时最小荧光（F_t）和可变荧光（F_v）均达到最大值,电子传递速率（E_TR）和光系统Ⅱ（PSⅡ）实际光化学效率（Y）较大,光化学猝灭系数（q_P）和非光化学猝灭系数（q_N和N_PQ）相对较低,说明在5.0 mg·L^-1磷质量浓度下,雷竹幼苗叶片的光合能力较强,接近适宜雷竹幼苗生长的磷质量浓度。磷质量浓度过高（50.0和500.0 mg·L^-1）均导致雷竹幼苗叶片E_TR下降,热耗散增加,光化学效率和光量子产额降低。图1表3参20     

外源竹炭对土壤硝酸根离子的吸附效应

生物质炭巨大的活性表面, 可吸附土壤中的硝酸根等阴离子养分。采用竹炭作为试验材料, 以自然土壤和人为耕作土壤为试验土壤, 用硝酸钾溶液浇施模拟施肥, 通过离子色谱测定浇施后所得滤液中硝酸根离子的含量, 分析竹炭对土壤中硝酸根离子的吸附效果。试验设计如下:自然土壤加入的竹炭百分比为0, 1%, 2%, 3%, 4%(竹炭直径 < 1 mm), 耕作土壤加入的竹炭百分比为0, 1%, 3%, 5%(竹炭直径为1~2 mm), 2种竹炭颗粒(1~2 mm和 < 1 mm)比较试验时加入的竹炭量为3%。结果表明:土壤中加入竹炭对硝酸根离子的吸附有一定的作用, 前2次淋洗表现为吸附作用随着竹炭比例的增加而增强, 但只有加入的竹炭量超过3%后, 吸附效果没有显著提高(P>0.05)。在加入等量(3%)竹炭时, 前2次淋洗时颗粒直径为1~2 mm的竹炭吸附效果好于 < 1 mm的竹炭, 细粒与对照没有差异, 第3次淋洗时竹炭处理与对照差异显著(P < 0.05), 但不同颗粒之间差异消失。竹炭的施入比例和颗粒直径均能影响其对土壤中阴离子的吸附效果。建议生产上采用3%比例、颗粒直径为1~2 mm的竹炭, 以减少硝酸根离子的淋失。