【摘 要】
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竹材液化是一种综合利用竹材的有效方法.竹材液化是在有机催化介质中,将竹材转化为液体(热化学过程),并转变为应用价值、产品价值极高的高分子材料.而且,竹材液化即是一种能够达到这一目的的竹材综合利用的有效方法为了筛选出有利于竹材液化分解的介质,达到竹材在温和条件下液化.本文采用综合热分析仪(德国Netzsch STA409PC)对不同介质(苯酚和酚油)两种样品进行非等温差示DTA曲线分析.将样品放入标
【机 构】
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浙江农林大学 工程学院, 浙江 临安311300 南京大学 环境学院,江苏 南京210093
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竹材液化是一种综合利用竹材的有效方法.竹材液化是在有机催化介质中,将竹材转化为液体(热化学过程),并转变为应用价值、产品价值极高的高分子材料.而且,竹材液化即是一种能够达到这一目的的竹材综合利用的有效方法为了筛选出有利于竹材液化分解的介质,达到竹材在温和条件下液化.本文采用综合热分析仪(德国Netzsch STA409PC)对不同介质(苯酚和酚油)两种样品进行非等温差示DTA曲线分析.将样品放入标准的坩埚内,从30～350℃的温度区间内,分别以5、10、15和20K/min 4个升温速率对样品进行动态液化行为扫描,N2的流速为25 mL/min,每次样品的用量控制在10mg左右.在30～350℃温度范围内,运用Kissinger方程、Ozawa方程和Crane方程对不同的升温速率下的DTA曲线进行了液化动力学研究.本实验选用苯酚介质的竹材液化试样的DTA曲线进行分析,发现竹材液化反应是吸热反应,随着升温速率的增加,特征液化温度峰值温度Tp向高温方向移动.根据Kissinger方程和Ozawa方程分别对-Ln(β/Tp2)～1/Tp和lnβ～1/Tp进行线性拟合,得到不同介质(苯酚和酚油)条件下,竹材液化过程表观活化能分别为64.52KJ/mol、104.2 KJ/mol；68.95 KJ/mol、105.43 KJ/mol,数据显示Kissinger方程比Ozawa方程得出的表观活化能Ea,相应的要低.再通过Crane方程作-Lnβ～1000/TP线性回归,得出苯酚和酚油作介质的两种竹材液化反应级数依次是：0.9059和0.9505,说明苯酚和酚油做液化介质时反应级数n相似,由于反应级数n为非整数说明反应机理复杂.竹材液化反应级数近似为1级反应.由于DTA曲线峰顶温度随升温速率不同而变因此在测定竹材液化温度时,会因升温速率不同而得出不同的液化温度.为此,采用外推法求出液化工艺的温度近似值.即外推至升温速率β=0℃/min时体系的液化温度Ti、Tp、Tf就是初始液化温度,液化温度(峰值温度)和液化终止温度.外推得到两种液化介质(苯酚、酚油)的3个液化工艺温度.由此可以得到苯酚介质体系液化特征温度分别为：Ti＝70.4℃、Tp＝110.5℃和Tf＝126.8℃；酚油介质体系液化特征温度分别为：Ti＝85.4℃、Tp＝132.5℃和Tf＝161.8℃.实验结果表明：随着升温速率的增加,竹特征液化温度向高温方向移动；苯酚作为竹材液化介质条件下液化反应表现活化能为64.52KJ/mol明显低于酚油104.2 KJ/mol,表明苯酚需要较少的热量下可以将竹材液化；同时发现苯酚液化体系3个特征液化温度都低于酚油液化体系,表明苯酚在较低温度下就可以将竹材液化.最后建立了不同介质(苯酚和酚油)条件下的竹材液化反应动力学模型分别为：da/dt=4.08×10 4 e-64520/RT(1-a)0.9059和da/dt=8.91×10 4e-104200/RT(1-a)0.9505；通过实验得出,苯酚作介质的液化反应的表现活化能和液化分解反应的特征液化温度明显低于酚油,因此得出苯酚作为竹材液化反应介质较佳.
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