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摘要:用综合热分析仪研究了氮气或二氧化碳作为载气的条件下,生物质(稻壳、玉米秸秆和木屑)热解的TG/DTG曲线的比较。依据TG曲线,将热解反应分为两个主导反应区,其拐点温度为Tf,并根据热重试验数据,利用改良的Coats-Redfern法和常用的46种机理函数,计算出生物质热分解反应的表观活化能、反应级数及频率因子。利用这些基础的动力学参数,计算出生物质热解的动力学特征值——反应速率常数k,活化熵△S≠,活化焓△H≠,活化 Gibbs自由能△G≠,以及空间位阻因子P。用这些动力学特征值可以深入地了解反应过程和机理,预测生物质热解的反应速率以及难易程度。
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1试验研究
1.1样品和仪器
样品采用黑龙江某农场提供的稻壳、玉米秸秆,哈尔滨某木材厂提供的白桦木屑。仪器采用上海天平厂的ZRY-2P综合热分析仪。
1.2试验方法
分别将稻壳、玉米秸秆和木屑用植物粉碎机反复研磨,然后用20目的筛子过滤,过筛的细小颗粒质量均在10mg以下。在试验过程中,分别通入流量为50mL/min的氮气流和二氧化碳气流,通气约60min将加热区的原有空气驱赶出去后,再打开热天平的电源加热样品,并继续通入氮气和二氧化碳气体,使样品在纯粹的惰性气氛和二氧化碳气氛中热解。程序设定升温速率、终温和保温时间,样品在常压和一定的升温速率下进行非等温条件下的热解试验。根据试验需要,升温速率采用5℃/min,放大量程定位10mg,终温设定为800℃,由记录仪自动记录测定热解反应的 TG(热重曲线)和DTG(微分热重曲线)数据。
1.3理论背景
用TG和DTG曲线的数据来确定动力学参数。采用改良的Coats-Redfern方法,利用常用的46种动力学机理函数进行数学分析。
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