纤维素热解动力学分析方法研究

以微晶纤维素为原料,在氮气气氛中利用热重分析仪考察了不同升温速率条件下纤维素的热解实验,分析了纤维素的热解动力学特性。采用双等双步法和Popescu法从热分析动力学的41种机理函数中选取最概然反应机理函数,同时运用Freeman-Carroll法、Coats-Redfern法、Starink法和双等双步法4种热分析方法计算热解反应活化能(E)、指前因子(A),并对结果进行了分析比较。结果表明,随着升温速率提高,纤维素热解起始温度增加,热失重速率升高;纤维素的热解过程可分为4个阶段:脱水预热(40~120℃)、热解初期(120~260℃)、主要热解失重(260~400℃)和炭化(400~900℃)。纤维素主要热解段分两个阶段进行,其活化能在低温段(260~350℃)时,为166~176 kJ/mol,高温段(350~400℃)时,为171~216 kJ/mol;采用反Jander动力学模型能较好地描述主要热解反应过程;采用单一扫描速率法(Freeman-Carroll法和Coats-Redfern法)分析结果与实际值有较大偏差,多重扫描速率法(Starink法和双等双步法)得到的结果更具可靠性。
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