木質活性炭自燃特性和機制研究.pdf

1、活性炭是一種由多種官能團、多種化學鍵組成的有機大分子。活性炭有自熱的屬性，當自熱積累的熱量超過散失的熱量時，將會發(fā)生自燃。活性炭自燃是一個復雜的過程，本文研究揮發(fā)份、灰分、水分和官能團等因素對活性炭自燃的影響。并建立以活化能指標來比較活性炭的自燃傾向性的方法。
　　1.本文利用程序升溫對3種揮發(fā)份含量不同的木質活性炭進行加熱氧化和尾氣在線檢測，并對其受熱過程中指標氣體產生規(guī)律進行分析研究。結果發(fā)現，木質活性炭在受熱升溫氧化過程中會

2、釋放出H2、CO、C2H4和C2H2，當木質活性炭的揮發(fā)份含量較高時還會放出CH4指標氣體。其指標氣體產生規(guī)律為：當體系溫度達100℃時樣品開始釋放出H2，隨著溫度的升高依次檢測到其它氣體，C2H4在140℃~160℃、CH4在170℃、CO在160℃~180℃、C2H2則在190℃~200℃時最后被檢測到；C2H2在體系溫度為230℃釋放量達最大值，其余各指標氣體的釋放量則隨體系溫度增大而增大。各指標氣體隨著相應官能團逐步活化而釋放，

3、并且前一指標氣體釋放時產生的熱量為后一官能團的活化提供熱量。
　　2.本文利用程序升溫對4種不同含Fe量的粉狀活性炭進行加熱氧化以模擬活性炭自燃過程，并對其受熱過程中氣體產生規(guī)律進行分析研究。運用熱重分析手段對不同含Fe量的粉狀活性炭進行實驗研究。結果表明，含Fe量較高的粉狀活性較早釋放出較多的可燃氣體，且反應的主要階段向低溫區(qū)移動，Fe元素在粉狀活性炭的整個自燃階段起到催化促進的作用。這對于研究粉狀活性炭自燃過程具有實際的參考價

4、值和指導意義。
　　3.采用DSC法研究不同含水率的活性炭樣品，發(fā)現活性炭存在一最易自燃的臨界水分值，大約為12％。
　　4.活性炭自燃主要受活性炭結構和環(huán)境因素影響。在確定活性炭的粒度與外界條件相同下,可通過分析活性炭結構來判斷其自燃傾向性。本文通過對活性炭樣品進行紅外光譜分析和表面化學性質分析,得到活性炭官能團的類別和數量的多少次序,并根據活性炭熱重分析與自燃實驗比較各樣品的自燃傾向性。結果表明，活性炭的氧化自燃始于一些

5、活性基團的氧化,且這些活性基團含量越大活性炭越易自燃，說明用紅外光譜分析和表面化學性質分析研究活性炭的自燃傾向性是可行的。
　　5.應用熱重分析法研究了市場上常售的3種活性炭從30℃到900℃的氧化熱解過程。實驗結果表明：樣品的炭氧氧化過程中有一快速熱解階段，在此階段樣品的氧化動力學參數可以由一級反應方程和Coats-Redfern模型描述，據此求出活化能。活性炭自燃實驗證明活化能低的活性炭容易自燃，活化能高的活性炭不容易自燃。所