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Kinetics and Products Distribution Study on the Catalytic Effect of Zn/HZSM-5 over Pyrolysis of Chlorella through TG-FTIR and Py-GC/MS

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Journal of Thermal Science 2023年第4期32卷 1635-1643页

作者： WANG Lu YE Tao MA Xianming LIN Yan CHEN Juan WANG Fangbin MA Peiyong LIU Jian School of Food and Biological Engineering Hefei University of TechnologyHefei230009China School of Mechanical Engineering Hefei University of TechnologyHefei230009China Engineering Research Center of Bio-process Ministry of EducationHefei University of TechnologyHefei230009China

In this study,both the pyrolysis and catalytic pyrolysis behaviour of chlorella were investigated using thermogravimetric analysis combined with Fourier Transform Infrared spectrum(TG-FTIR)and Py-GC/MS.The results of tg indicated the pyrolysis of chlorella was divided into three stages,and the Coats-Redfern kinetic model was used for the analysis and validation of the obtained thermal data.The regression coefficients indicated that the pyrolysis of chlorella was close to second-order reaction.The activation energy of pyrolysis of chlorella and catalytic pyrolysis of chlorella+HZSM-5,chlorella+Zn/HZSM-5 was 61.645,59.080 and 56.808 kJ·mol^(−1),respectively.Combined with the data of ftir,we found that the addition of the HZSM-5 effectively reduced the activation energy required by pyrolysis;the addition of the Zn/HZSM-5 could not only reduce the activation energy,but also reduce the yield of oxygen-containing compounds,increase the emissions of CO_(2),and facilitate the production of high value-added hydrocarbon products.These results were also verified by Py-GC/MS that the addition of Zn/HZSM-5 could reduce the formation of ketones and aldehydes and increase the production of nitrogen-containing compounds.Thus,through the catalytic pyrolysis of chlorella,the utilization range of chlorella can be expanded,and better bio-oil can be obtained,which will play a crucial role in the selection of available energy in the future.

关键词： catalytic pyrolysis chlorella TG-FTIR kinetic Zn/HZSM-5 Py-GC/MS

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Analysis of the Pyrolysis of Solid Recovered Fuel and Its Sorted Components by using TG-FTIR and DAEM

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Journal of Thermal Science 2023年第4期32卷 1671-1683页

作者： WU Lei JIANG Xuguang LV Guojun LI Xiaodong YAN Jianhua State Key Laboratory of Clean Energy Utilization Institute for Thermal Power EngineeringZhejiang UniversityHangzhou310027China

Currently,waste disposal has been highlighted strategically all over the world.Solid recovered fuel(SRF)with a high calorific value is manufactured from municipal solid waste(MSW).Thermogravimetric Fourier transform infrared spectroscopy(TG-FTIR)and distributed activation energy model(DAEM)were utilized to study the pyrolysis of the individual components and their mixture(i.e.SRF),which were obtained from a MSW incineration power plant.The best operating conditions were defined by comparing the effect of heating rates and flow rates of sweep gas.The gaseous products and functional groups in the pyrolysis of each component and their mixture were researched.Additionally,a direct search method was presented to obtain the DAEM kinetic parameters.DAEM equations for volatile products were given to describe pyrolysis of SRF.The model prediction results are consistent with the experimental results.The kinetic data will provide a basis for gas composition regulation from theoretical modeling.

关键词： solid recovered fuel pyrolysis TG-FTIR DAEM

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TG-FTIR法研究低变质煤共热解过程气体的析出规律

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光谱学与光谱分析 2019年第2期39卷 565-570页

作者：宋永辉雷思明马巧娜贺文晋周军田宇红兰新哲西安建筑科技大学陕西省冶金工程技术研究中心陕西西安710055

采用热重-红外联用技术(TG-FTIR)对比研究了陕北低变质粉煤(SJC)与重油(HS)、焦煤(JM)、液化残渣(DCLR)共热解过程中气相产物的析出特性。研究表明,随热解温度升高,SJC与HS,JM,DCLR的共热解过程均可分为三个阶段。第一阶段表现为原料表... 详细信息

采用热重-红外联用技术(TG-FTIR)对比研究了陕北低变质粉煤(SJC)与重油(HS)、焦煤(JM)、液化残渣(DCLR)共热解过程中气相产物的析出特性。研究表明,随热解温度升高,SJC与HS,JM,DCLR的共热解过程均可分为三个阶段。第一阶段表现为原料表面吸附物的释放,第二阶段发生解聚和分解反应,随温度继续升高,第三阶段形成更为稳定的半焦。在热解第二阶段中均存在煤与添加剂之间的协同效应,SJC作为主要的供氢体,热解产生的氢自由基与HS,JM,DCLR热解产生的小分子自由基碎片之间发生相互作用生成焦油和煤气。SJC和SJC+DCLR在450℃附近的温度区间内热解反应进行的更加充分,大部分N元素转移到了焦油组分中。热解过程气相产物中H2O和酚类物质、含N杂环物质及CO的析出伴随着热解的整个温度区间,SJC+JM和SJC+HS热解过程含N物质的转移主要集中在400～650℃区间,CH4和脂肪烃类物质的析出最高峰出现在450℃附近,而SJC+DCLR和SJC则出现在550℃。JM,HS及DCLR的添加可促使焦油中芳香族化合物的析出,SJC+JM与SJC+HS热解过程芳香族物质大量析出的温度区间在400～550℃。该研究结果为低变质粉煤的清洁转化与提质分级新技术的研究开发提供理论依据,对低变质煤的增值利用具有重要的意义。

关键词：低变质煤共热解 TG-FTIR 气相析出

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TG-FTIR技术对纤维素和聚氯乙烯共热解的反应特性和产物的分析

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塑料科技 2023年第1期51卷 18-24页

作者：曹子昂王雷李皓陈建标朱跃钊南京工业大学环境科学与工程学院江苏南京210000 南京工业大学能源科学与工程学院江苏南京210000

聚氯乙烯(PVC)因具有较高的有效氢碳比(H/C_(eff)),和纤维素共热解可提高碳氢化合物的产率,减少结焦量。采用热重分析与傅里叶变换红外光谱联用(TG-FTIR)的方法,分析纤维素与PVC共热解过程中非凝气体官能团的变化。结果表明:纤维素/10%... 详细信息

聚氯乙烯(PVC)因具有较高的有效氢碳比(H/C_(eff)),和纤维素共热解可提高碳氢化合物的产率,减少结焦量。采用热重分析与傅里叶变换红外光谱联用(TG-FTIR)的方法,分析纤维素与PVC共热解过程中非凝气体官能团的变化。结果表明:纤维素/10%PVC在加热过程中(<400℃)HCl和CH_(4)的吸收强度分别为0.0032、0.0009,相较纯PVC减少0.0088、0.0049。混合物料的使用减少了CH_(4)和HCl的生成量,导致HCl提前逸出,低温区(<500℃)CO和CO_(2)生成量增加。纤维素/10%PVC与纯纤维素的热解过程相似,分为两个阶段。随着PVC在材料中所占比例的增加,其动力学参数下降。根据共热解过程可能参与的反应方程式,计算200~800℃范围内的吉布斯自由能,确定反应是否自发进行。采用HSC软件对热解产物进行模拟,当PVC在混合料中所占比例较小,该过程更有利于H_(2)、CO和CO_(2)的生成,在530℃条件下CO_(2)收率最佳。

关键词： TG-FTIR 纤维素聚氯乙烯共热解

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生物质三组分还原软锰矿的TG-FTIR分析（英文）

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Chinese Journal of Chemical Engineering 2015年第10期23卷 1691-1697页

作者：龙云飞阮乐吕小艳吕奕菊苏静文衍宣 School of Chemistry and Chemical Engineering Guangxi University College of Chemistry and Bioengineering Guilin University of Technology

Pyrolusite reduction processes by three major biomass components cellulose,hemicelluloses and lignin,represented by CP,HP and LP,respectively,were investigated by thermogravimetric analyzer coupled with Fourier transform infrared spectrometry(TG-FTIR).The Sestak-Berggren(SB) equation was used to evaluate the kinetics of reduction processes.tg analysis reveals that the main reduction processes occur at 250-410 ℃,220-390 ℃,and 190-410 ℃ for CP,HP,and LP,respectively.FT-IR and XRD results indicate that various reducing volatiles(e.***.aldehydes,furans,ketones and alcohols) are produced from the pyrolysis with the three major components,which directly reduce MnO_2 in ore to MnO.The processes are described by the SB equation with three parameters(m,n,p).Their non-zero values suggest that pyrolusite reduction is controlled by the diffusion of reducing gaseous products through an ash/inert layer associated with minerals.The apparent activation energies for pyrolusite reduction by CP,HP and LP are 40.48,25.70 and 40.10 kJ·mol^(-1),respectively.

关键词： TG-FTIR 还原过程物质成分软锰矿 ftir分析傅里叶变换红外光谱法生物质半纤维素

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CO2气氛下褐煤还原磷石膏的TG-FTIR研究

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高校化学工程学报 2016年第3期30卷 611-617页

作者：张云鹏杨勤勤刘永卓郭庆杰青岛科技大学化工学院清洁化工过程山东省高校重点实验室山东青岛266042

为了实现磷石膏的资源化利用,采用热重-傅里叶红外光谱联用技术(TG-FTIR),在CO_2气氛下对曲靖褐煤还原磷石膏的反应特性进行了研究。通过热重-红外联用技术分别对固体产物和气体产物的生成规律进行分析。结果表明,CO_2气氛下褐煤的加入... 详细信息

为了实现磷石膏的资源化利用,采用热重-傅里叶红外光谱联用技术(TG-FTIR),在CO_2气氛下对曲靖褐煤还原磷石膏的反应特性进行了研究。通过热重-红外联用技术分别对固体产物和气体产物的生成规律进行分析。结果表明,CO_2气氛下褐煤的加入可以明显降低磷石膏的还原分解温度,褐煤还原磷石膏主要经过三个过程:水分析出过程、褐煤热解过程、褐煤和CO与磷石膏的还原过程,且第三个过程的反应产物随Ca/C摩尔比的不同而变化。当Ca/C=0.5时,主要固体产物为CaS,气体中SO_2的释放较少;当Ca/C=2时,褐煤与磷石膏反应生成CaS,此后生成的CaS又可与磷石膏发生固-固反应生成CaO,气体中SO_2释放量较高,为分解磷石膏制硫酸联产水泥提供一定的可能。

关键词：褐煤磷石膏还原分解 TG-FTIR

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基于TG-FTIR分析的柳桉热解特性研究

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工程热物理学报 2015年第9期36卷 2036-2039页

作者：茹斌王树荣林海周孙武星骆仲泱浙江大学清洁能源利用国家重点实验室杭州310027

以柳桉生物质为原料,利用红外光谱(ftir)对其结构进行表征,获得主要官能团的分布信息。随后利用热重红外联用技术(TG-FTIR)研究柳桉的热解行为。柳桉主热解阶段存在由纤维素热解造成的主失重峰以及半纤维素和木质素热解引起的两个肩状... 详细信息

以柳桉生物质为原料,利用红外光谱(ftir)对其结构进行表征,获得主要官能团的分布信息。随后利用热重红外联用技术(TG-FTIR)研究柳桉的热解行为。柳桉主热解阶段存在由纤维素热解造成的主失重峰以及半纤维素和木质素热解引起的两个肩状峰。同时引入双高斯分布活化能模型(DG-DAEM)对柳桉的热解动力学参数进行计算,结果表明其表观活化能主要分布在第一高斯区间。此外通过在线ftir分析进一步探讨了典型小分子气体产物的生成和演变机理。

关键词：生物质热裂解 DG-DAEM TG-FTIR

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基于TG-FTIR的水泥生料在N2气氛下热分解动力学研究

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硅酸盐通报 2020年第9期39卷 2762-2768,2776页

作者：刘勇兵刘世杰曹宇浩苟湘河北工业大学能源与环境工程学院天津300401

基于TG-FTIR研究了在N 2气氛下水泥生料的热分解过程。根据不同升温速率下水泥生料热重试验的tg-Dtg曲线得出,随着升温速率的增加,水泥生料的热分解反应发生在更高的温度区间,并且缩短了其分解所需时间。结合不同的动力学分析方法求得... 详细信息

基于TG-FTIR研究了在N 2气氛下水泥生料的热分解过程。根据不同升温速率下水泥生料热重试验的tg-Dtg曲线得出,随着升温速率的增加,水泥生料的热分解反应发生在更高的温度区间,并且缩短了其分解所需时间。结合不同的动力学分析方法求得水泥生料在N 2气氛下热分解的活化能E=156.102 kJ·mol-1,指前因子A=3.91×106 min-1,确定了水泥生料热分解反应机理模型为三维相界面反应模型R3。通过ftir分析可知,在800~863℃温度区间有大量的SO 2产生。

关键词：水泥生料 TG-FTIR 动力学分析机理函数二氧化硫

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古代皮革劣化机理的研究

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文物保护与考古科学 2020年第5期32卷 1-10页

作者：张杨刘雪刚尹浩陈虹君杨宁静龚德才中国科学技术大学安徽合肥230026 荆州文物保护中心湖北荆州434020 武汉晴川学院湖北武汉430204

为探究古代皮革的劣化机理,以现代皮革和人工老化皮革作为古代皮革的参考样品,采用热重-傅里叶变换红外光谱(TG-FTIR)、热裂解气相色谱-质谱(Py-GC/MS)联用技术对皮革的热降解过程及其分解产物进行分析。结果表明,古代皮革与现代皮革的... 详细信息

为探究古代皮革的劣化机理,以现代皮革和人工老化皮革作为古代皮革的参考样品,采用热重-傅里叶变换红外光谱(TG-FTIR)、热裂解气相色谱-质谱(Py-GC/MS)联用技术对皮革的热降解过程及其分解产物进行分析。结果表明,古代皮革与现代皮革的热降解过程类似,可分为两个阶段,第一阶段以水的挥发为主,第二阶段以胶原蛋白的热分解为主,主要发生氨基酸的脱水、脱羧、脱氨、脱氢、侧链断裂等化学反应,分解产物有水、二氧化碳、氨气、二酮哌嗪类化合物、异氰酸、氢氰酸、吡咯、甲烷等。此外,古代皮革中胶原蛋白、单宁以及脂类物质相对百分含量较现代皮革大幅降低,表明这些物质的降解或流失导致了古代皮革劣化的发生。TG-FTIR和Py-GC/MS联用技术是研究古代皮革劣化机理的有力手段,可用于量化评估古代皮革劣化程度。

关键词：古代皮革 TG-FTIR Py-GC/MS 评估劣化机理

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基于热重-红外联用分析的生物质化学链气化实验研究

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太阳能学报 2013年第3期34卷 357-364页

作者：赵坤何方黄振赵增立李海滨中国科学院可再生能源与天然气水合物重点实验室中国科学院广州能源研究所广州510640 中国科学院大学北京100049

采用热重-红外联用的方法,开展以松木为研究对象的铁基生物质化学链气化实验研究,对生物质在氮气气氛下的化学链气化过程进行分析,探讨Fe2O3作为载氧体在生物质气化过程中所起的作用、温度对于生物质化学链气化过程以及合成气气体成分... 详细信息

采用热重-红外联用的方法,开展以松木为研究对象的铁基生物质化学链气化实验研究,对生物质在氮气气氛下的化学链气化过程进行分析,探讨Fe2O3作为载氧体在生物质气化过程中所起的作用、温度对于生物质化学链气化过程以及合成气气体成分的影响;在水蒸气气氛下进行对比实验,并通过计算获得生物质化学链气化反应动力学参数。结果表明:松木在载氧体作用下发生气化反应过程存在3个失重峰,高温时的失重峰是由于生物质发生气化反应所致,Fe2O3与生物质半焦和热解中间产物之间发生还原反应时整体上表现出吸热特性,Fe2O3作为载氧体进行生物质化学链气化具有可行性。通过与水蒸气气氛下的对比实验表明,载氧体对生物质气化过程具有活化作用。

关键词： TG-FTIR 载氧体生物质化学链气化

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