石膏非等温脱水的动力学研究
磷石膏脱水反应动力学研究
Ｋｉ ｅ ｉ ｔ ｄ ｆ ｔ ｅ ｔ ｅ ｍ ａ ｅ ｙ ｒ ｔｏ ｆ ｐ ｏ ｐ ｏ ｙ ｓ ｍ ｎ ｔ ｓｕ ｙ ｏ ｈ ｈ ｒ ｌｄ ｈ ｄ ａ ｉ ｎ ｏ ｈ ｓ ｈ ｇ ｐ ｕ ｃ
Ｊ Ｕ Ｓ ａ — ｌ ， ＨＥ Ｙ ｎ ｘｎ ， ＩＨｕ Ｙ ＮＧ Ａｉ Ｕ Ｉ ｈ ｏ ＷＺ Ｃ Ｎ ａ —ｉ Ｌ ｉ ，Ａ — Ｗ
（． １ 国家西部建筑科技重点实验室 西安建筑科技大学 材料学院 ， 西 西安 陕
２ 西 安 北 方 庆 华机 电集 团有 限 公 司 ， 西 西安 ． 陕 ７０ ２ ） １ ０５
７ ０ ５ １０ ５
摘
要： 利用 Ｎ ｔｃ Ｔ ０ Ｐ ｅ ｓｈＳ Ａ４ ９ Ｃ型 Ｔ — Ｓ 同步热 分 析 仪 ， 升 温 速 率 分别 为 ２ ５ ５０ １ ，０￣／ ｉ 条 件 下对 磷 ｚ ＧＤＣ 在 ． ，． ，０ ２ Ｃ ｍ ｎ的
Ａｂ ｔａ ｔ Ｔｈ ｈ ｒ ｌ ｄ ｈ ｄ ａｉ ｎ ｏ ｈ ｓ ｈ ｇ ｐ ｕ ｈ ｓ ｂ ｅ ｔ ｄ ｅ ｙ ｕ ｉ ｈ ｒ ｇ ａ ｉ ｔｙ ａ ｓ ｒ ｃ ： ｅ ｔ ｅ ｍａ ｅ ｙ ｒ ｔ ｆ ｐ ｏ ｐ ｏ ｙ ｓ ｍ ａ ｅ ｎ ｓｕ ｉｄ ｂ ｓｎｇ ｔ ｅ ｍｏ ｒ ｖｍｅ ｒ ｎｄ ｏ ｄｆｅ ｅ ｔａ ｃ ｎｎｎｇ ｃ ｌｒｍ ｅｒ ｅ ｈ ｑ ｅ ． Ｎｅ ｚｃ ＴＡ ０９ ｉ ｉ ｒ ｎ ｉｌｓ ａ ｉ ａｏ ｉ ｔｙ ｔｃ ｎｉ ｕ ｓ Ａ ｔｓ ｈ Ｓ ｆ ４ ＰＣ ｓｍｕｌａ ｅ ｕｓＴＧ／ＤＳ ｎ ｔｕ ｅ ｔｗａ ｔｎ ｏ Ｃ ｉｓｒ ｍ ｎ ｓ
ｈ ａｉ ｇ ｒ ｔｓ ｏ ． ５ ０， ０ ａ ｄ ２ Ｃ／ ｎ， ｅ ｐ ｃｉｅｙ Ｓ ｖ ｒ ｌｍｅ ｏ ｓ ｗ ｒ ｓ ｄ ｔ ｎ ｌｚ ｈ Ｇ ｅ ｔ ａ ｅ ｆ ５， ． １ ｎ ０ ｑ ｍｉ ｒ ｓ ｅ ｔ ｌ． ｅ ｅ ａ ｔ ｄ ｅ ｅ ｕ ｅ ｏ ａ ａｙ ｅ ｔ ｅ Ｔ ｎ ２ ｖ ｈ
第三节石膏脱水相的水化过程
• 不稳定的中间产物(盐·CaS04·nH20),很难直接测定出，而对 不稳定的中间产物( CaS0 nH 0),很难直接测定出 很难直接测定出，
• 从热力学的观点而言，过饱和度可以用化学
势的差值△μ表示，对于过饱和溶液来说△μ 为：
• △μ=RT㏑（C/C∞） • 式中 • C— 过饱和溶液的浓度； • C∞ —新相的饱和浓度； • R—气体常数； • T—绝对温度。
•
从上式可以看到，当温度一定时，溶液的 过饱和度可以用溶液的浓度及新相的饱和浓度 比(C/C∞)来衡量，对于半水石膏-水体系来说 过饱和度的形成是由于半水石膏溶解时，对二 水石膏是过饱和的溶液。因此，石膏浆体的过 饱和度的量度可以用半水石膏的溶解条件下二 水石膏的平衡溶解度之比来表示。试验表明： 二水石膏的平衡溶解度，半水石膏的最大溶解 度以及相应的过饱和度均随温度而变化，如表 l-8 所示。
•结合水的测定可以采用下述
方法：在欲测结合水的那个时 刻，立即将试样放在无水酒精 中终止其水化作用；然后将终 止水化的试样先用酒精，再用 醚加以洗涤，以便除去未参与 水化的多余水分；接着在40℃ 温度下干燥至恒重并称其质量 然后将该试样煅烧至完全脱水 后再称其重量，最后通过计算 便可确定出结合水的含量。 图1-7 是以结合水含量表示的 水化过程。
半水石膏加水后进行的化学反应可用下式表 示： β-CaS04 ·1/2H20+3/2H20 1/2H CaS04·2H20+Q 2H 关于半水石膏的水化过程，按照上面的水化 反应式，可以认为是半水石膏转变为二水石 膏的过程。其中半水石膏含的结合水为6.2%， 而二水石膏含的结合水为20.93%。
石膏脱水困难原因分析
脱硫石膏脱水困难的原因分析及解决方案我厂脱硫采用石灰石-石膏湿法脱硫技术，一炉一塔，不设增压风机、GGH。
设计入口硫≦7400mg/m3，出口硫≦200 mg/m3。
石灰石浆液在吸收塔内对烟气进行逆流洗涤，通过物理、化学反映使烟气中的SO2与石灰石中钙离子发生反应，生成半水亚硫酸钙，再被鼓入浆液中的空气强制氧化生成二水硫酸钙，形成石灰石石膏浆液，由排浆泵将吸收塔内的浆液抽出，送往一级水力旋流器进行粒径╱密度分离，含固量5％左右的溢流，主要包括石灰石，灰尘等细小杂质颗粒重新返回吸收塔，含固量40％左右的底流，主要为石膏晶体送往二级真空皮带脱水机机进行脱水，形成含水量小于10％、石膏纯度90％以上的石膏饼，运送至灰厂掩埋处理，从而除去烟气中97％以上的SO2污染物。
1石膏脱水困难的现象极其原因分析1.1现象1）滤布成型的石膏饼中出现分层现象，上层较湿，下层较干：2）石膏饼表面有一层湿黏，发亮的物质；3）石膏病断层有气泡破裂后留下的小孔。
4）下料口不结块、不滑落，成稀泥状，甚至出现下部粘稠、上部成流水状。
1.2原因分析影响石膏脱水的因素比较多，归纳起来，不外乎吸收塔物理化学反应过程的参数控制和脱水设备的运行状况。
1.2.1参数控制参数控制因素对于吸收塔，除了粉尘，上游烟气因素已不可控，因而在运行过程中，主要要控制吸收塔本身的浆液PH值、浆液密度。
吸收塔液位，粉尘含量和氧化风量，这些参数，影响石膏的结晶和水分的脱出，因为在石膏的生成过程中，如果参数控制不好，往往会生成层状、针状晶体，进一步向片状、簇状或花瓣形发展，其粘性大难以脱水，如亚硫酸钙晶体。
而石膏晶体应是短柱状，比前者颗粒大，易脱水。
另外，颗粒较小的物质如石灰石和粉尘等杂质，游离于石膏晶体之间，堵塞水分脱出通道，是水分难以脱出。
1.2.1.1浆液PH值。
浆液PH是控制脱硫反应过程的一个重要参数。
控制PH值就是控制过程的一个重要参数。
控制PH值就是控制进入吸收塔的石灰石浆液量。
遇到石膏脱水困难该怎么办？
遇到石膏脱水困难该怎么办？展开全文在脱硫作业过程中，总会遇到各式各样的技术难题让作业人员犯难甚至束手无策。
石膏脱水困难分析报告一、脱水困难现象说明厂内中水2010年5月份开始接入脱硫系统，作为脱硫系统工艺水，8月份正式作为脱硫工艺水，中水作为脱硫工艺水后，脱硫石膏无法正常脱水，并且采用中水时石膏滤饼表面会附着一层粘度较大的污泥；当采用循环水（弱酸水）作为脱硫工艺水时，脱硫石膏能正常脱水，并且石膏滤饼表面没有污泥。
以下照片为循环水（弱酸水）作为脱硫工艺水时1#皮带脱水机照片图1：12月22日脱水机画面图2：12月22日脱水机画面二、检查及分析1、吸收塔内化学反应原理吸收塔总的化学反应原理描述如下烟气中SO2被吸收后通过化学反应转化成石膏，化学反应发生在吸收区内，各种化学反应简化如下：SO2吸收SO2(g) « SO2 (aq)SO2 (aq) + H2O « HSO3- + H+在第一步，在液相中，烟气中的SO2 被吸收生成亚硫酸水溶液。
石灰石分解CaCO3(s) + H2O « CaCO3(aq) + H2OCaCO3(aq) + H+ « Ca2+ + HCO3-HCO3- « OH- + CO2以石灰石浆液形式加入的石灰石在循环罐中溶解。
由于SO2的吸收引起PH值下降，PH下降增加了石灰石的分解，同时氧化空气的注入也增加了石灰石的分解， CO2 从循环浆液中脱除。
氧化HSO3- + 1/2O2« SO42- + H+部分亚硫酸氢根已经在浆液滴中通过自然氧化的形式氧化，其中氧气来自原烟气。
在浆液滴中氧的分解是一个很慢的反应，所以自然氧化的量是有限的，大约10-30%，这取决于烟气中氧气的含量和吸收塔浆液中氧化催化剂（例如锰）的利用率。
氧化反应的主要部分是在吸收塔浆液池中通过氧化空气的注入而完成的。
结晶Ca2+ + SO42- +2H2O « CaSO4 x 2H2O ¯硫酸根和钙离子最后在吸收塔循环罐中结晶生成石膏，根据循环罐中的停留时间，石膏晶体成长的尺寸为30-50 µm。
脱硫运行中石膏脱水困难的原因分析及解决办法课件
2.3 降低燃煤含硫量大的问题，积极协调燃料配煤
• 现在由于电除尘器效率不是很好，吸收塔变成了吸尘器， 吸收塔浆液发黑，起泡，脱水时在石膏表明有一层黑色物 质（如图片3），在这种状况下再坚持运行可想而知。吸 收塔浆液极易“中毒”。一旦发生“中毒”现象，就需要
将浆液全部排出置换新鲜的浆液，造成很大的浪费，并影 响脱硫系统的正常投入。吸收塔浆液 “中毒”后，需要
1.1 入口含尘量偏高，导致吸收塔浆液 “中毒”
• 原烟气中的飞灰进入吸收塔浆液中在一定程度上阻碍了 SO2与脱硫剂的接触，降低了石灰石中Ca2＋的溶解速率， 同时飞灰中不断溶出的一些重金属如Hg、Mg、Cd、Zn等 离子会抑制Ca2＋与HSO3－的反应，“封闭”了吸收剂 的活性。一般要求吸收塔入口的烟尘含量不能超过 200mg/m3，如果超过200 mg/m3以上就容易出现这种现 象。如果烟尘含量测量仪表不准，最直接的方法可以取样 沉淀，如果沉淀的固体物质中上部的黑色灰状物质超过总 量的1/3（正常的应在1/4以下），就说明入口的烟尘含量 太大了（如图片2）。
的燃煤硫分。视情况可利用地坑泵加入以前脱水效果好时 的石膏，加入量大概在10-15吨左右，密度可以提高到 1150-1200kg/m3左右。6-8小时后重新脱水，效果得到改 善，状况得到纠正。
• 此种方法我们经过多次试验，近一年来出现过几次石膏脱 水困难的问题，都在极短的时间内解决了。想想其中的原 理：也就是不管什么原因将塔内的平衡破坏了，重新补充 一次晶种恢复原来的环境，建立起塔内的平衡，问题也就 解决了。具体的化学原理分析就不再叙述了。
柠檬石膏聚丙烯复合材料的非等温动力学
５ ｍｉ ，１ ℃／ ｎ ０ ｍｉ ，４ ℃／ ｎ ℃／ ｎ ０ ｍｉ ，２ ℃／ ｎ ０ ｍｉ的降温速率 从２ ０ｃ降 ５ｏ
到２ ℃ 。并记录热 焓 的变化。 ５
固１ Ｐ Ｐ 和柠檬石膏， Ｐ Ｐ 复合材料Ｄ ｃ ｓ 盐线
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柠檬石膏 聚丙烯 复合材 料 的非等温动 力学
贾殿坤 周正发 任凤梅 徐 卫兵 （ 合肥 工业大 学高分子科 学与工程 系，安徽 合肥 ２ ０ ０ ３ ０ ９） 摘 要 ：采 用差示 扫描量热（Ｓ Ｄ Ｏ法研究 了柠檬 石膏／ 聚丙烯（Ｐ复合材料 的非等温 结晶动力学 ，对所得的数据采 用的是 Ｐ） 修 ＩＡ ｒｍ 方 ＃ Ｊ ｚｏ ｎ 法ＳＩｏ ｖ ａ ｉ ￣ ｅ ｉ ｒｙ ［ 法进行 处理。结果表 明 ：柠 檬石膏 的加入提 高 了Ｐ 的结晶温度Ｔ 和结晶速率 ，同时降低 Ｍ Ｐ ｐ 了结晶活化能 △Ｅ ，使 Ｐ结 晶更容 易 ，未表面处理 的柠檬 石膏使结晶活化 能 △Ｅ 降最 多 ，经过 偶联剂表面处理的柠檬石膏 Ｐ 下 使结 晶活化能 ＡＥ 有小幅上升 。结 果还 表明柠檬 石膏有明显的异相成核 的作 用。 关键词 ：柠檬石膏 ；复合材料 ；偶联 剂 ；差示扫描量热法 ；非等温结晶
８ ． ７２ ８ ． ９９
４Ｏ６ ． ４７ ＿７
０６ ．９ Ｏ８ ．６
１４１ １２ ．６
１ Ｏ４ ２ ． １ ６８ １ ．
硬脂 酸
２ ０
４ ０ ５
８． ７６
８ ． ７４ ８ ． ９１
非等温热解问题回答
非等温热解
非等温热解是指在变温过程中，材料的化学反应速率会发生变化。
这种现象在许多工业和科研领域都有应用，例如制备高分子材料、制备合成纤维、控制生物反应等等。
非等温热解的追踪通常需要进行热分析实验，这些实验通常是用差示扫描量热计或热重分析仪进行的。
通过实验，可以得到样品在变温过程中的热容曲线或者失重曲线。
这些曲线通常包含了多个峰，每个峰都代表了一个复杂的化学反应。
非等温热解的动力学方程式通常可以使用来描述一段时间内的反应速率。
这些方程通常是以Arrhenius函数的形式表现的，如下：
k = A exp(-Ea/RT)
其中，k表示反应速率常数，A表示活化能，Ea表示反应的能量激活能，R和T分别为普适气体常数和反应的温度。
在非等温热解中，通常会对这些方程进行积分，以获得反应曲线的形式。
这些曲线可以进行模拟，以预测不同反应条件下的反应速率和新材料的性能。
值得注意的是，在非等温热解中，反应速率常数会随着温度的变化而变化。
这些速率常数的变化可以影响到反应曲线的形状，并且可能导致预期结果与实验结果有所不同。
因此，在非等温热解的研究中，必须仔细地考虑到各个因素的影响。
这些因素包括温度的变化、化学反应物质的浓度和反应物质之间的相互作用等。
只有这样，才能准确地预测非等温反应的行为和性质。
总之，非等温热解是一个非常重要的热分析技术，可以帮助我们了解材料的反应性能和化学反应动力学行为。
这种技术在许多工业和科研领域都有应用，也为我们提供了探索新材料和新领域的机会。
非等温动力学的原理和应用
非等温动力学的原理和应用引言非等温动力学是研究在非等温条件下的化学反应速率和动力学行为的科学领域。
与等温动力学相比，非等温动力学考虑了温度对反应过程的影响，可以更准确地描述化学反应的速率和动力学行为。
本文将介绍非等温动力学的基本原理和应用。
原理1.温度对反应速率的影响。
在非等温条件下，反应速率通常随着温度的变化而变化。
根据阿累尼乌斯方程，反应速率常数与温度之间存在指数关系。
高温下反应速率较快，低温下反应速率较慢。
2.温度变化引起的能垒变化。
温度的升高会导致反应物分子的能垒降低，增加反应发生的概率，从而提高反应速率。
反之，温度的降低会使能垒增加，降低反应速率。
3.温度对反应平衡的影响。
温度变化也会影响化学反应的平衡常数。
根据热力学原理，温度升高对于吸热反应会使平衡常数增加，而对于放热反应会使平衡常数减小。
应用非等温动力学在许多领域都有重要的应用价值。
以下列举了几个实际应用的例子：1.化学反应工程–通过研究非等温动力学，可以优化化学反应工程的操作条件，提高反应速率和产率。
通过控制温度的变化，可以更好地控制反应的进行。
–在设计反应釜和反应器时，需要考虑反应过程中的温度变化，以确保反应的安全性和效果。
2.催化反应–催化反应是利用催化剂促进化学反应的过程。
在非等温条件下，催化反应的速率和效果可能会有所变化。
–通过研究非等温动力学，可以更好地了解催化反应的机理和动力学行为，指导催化剂的设计和应用。
3.材料科学–在材料科学领域，非等温动力学可用于研究材料的相变行为和热力学性质的变化。
–通过控制温度的变化，可以控制材料的结构和性质，实现材料的定向生长和性能优化。
4.生物化学–在生物化学领域，非等温动力学可以用于研究生物分子的反应速率和动力学行为。
–对于酶催化反应、蛋白质折叠等生物过程，非等温动力学可用于揭示其温度敏感性和热稳定性。
5.热力学研究–通过研究非等温动力学，可以了解化学反应过程中的能量转移和转化。
–对于能量储存和转换领域，非等温动力学可以为设计高效的能源材料和系统提供指导。
火电厂脱硫系统石膏脱水困难的分析
剩量。因此 ，如果密度过高时排浆液出石膏 ，由于 Ｃ Ｃ ， ＣＳ ａ Ｏ 较 ａ Ｏ 的颗粒小 ，将使石膏难以脱水。 ４５ 吸收塔内浆液液位的影响 ．
吸收 塔 自下 而上 大致 分 ３个 功 能 区 ：氧 化 区 、 吸 收 区、除雾器 。在其 他条件 不变 的情况 下 ，氧化 区容 积 的大 小及 浆液 的石 膏排 出时间是 影响石膏 晶 体形 成和 长大 的 ２ 重要 因素。 个 所谓 石膏排 出时间 ，
吸 收效率 ，以实际运行 经验 为基础 ，系统 分析 了脱硫 系统 中石 膏脱 水困难 的各 种原 因，介 绍 了相应
的应对措施 ，以期 对脱硫 系统运行 和异常 分析起到一 定的参考作 用。 ［ 键词 ］ 石 膏脱 水 ；烟 气脱 硫 ；浆液 分析 关
１ 概述
随着 国家对环 保 要求 的逐 步提高 ，确保 脱 硫系 统正 常运 行 不仅是 企业 自身 的效 益 问题 ，更 是 关乎 居住 环境 的环 保 问题 。石 膏 脱水 正常 与否 是脱硫 系 统 能否正 常运 行 的关键环 节 ，它 不仅决 定 了石膏 的 品质 ，而 且还 会影 响吸 收塔 内浆液 的 活性 ，从 而影
溶解 ；同时浆液 吸收 Ｓ ： Ｏ 能力 下 降 ，容易导 致 出 口 Ｓ 的排 放超标 ，而 为保证 出 口不超 标往 往要 增 加 Ｏ： Ｃ Ｃ 液 的供 给量 ，由此 也会 加 重 Ｃ Ｃ 的过 ａＯ溶 ａＯ
种晶体污染物 ，含量高会引起系统设备结垢 ， 严重 时会危及基础设备安全 。如 ，电厂 ｌ 号脱硫吸收塔
响脱 硫效率 。
膏 浆抽 出 ，送往 石膏 旋流 站 ，进行一 级脱 水 的旋转
分离 ；
非等温非牛顿黏弹性高分子熔体流动本构行为数值模拟和实验研究
非等温非牛顿黏弹性高分子熔体流动本构行为数值模拟和实验研究高分子成型加工过程中所涉及的应力场、压力场、温度场和化学反应效应不仅决定制品的外观、形状和质量,而且对分子链结构、超分子结构和织态结构的形成和演变具有极其重要的影响。
成型加工中由流动而诱发的高分子结晶及其取向可显著提高制品的力学和光学性能。
但另一方面,加工过程中时常出现的不稳定流动状态,将导致挤出物表面呈鲨鱼皮状或熔体破裂、共挤出物界面不稳定、注射制品表面有虎皮纹等影响最终制品性能和外观,因而是亟需解决的产品质量问题。
研究高分子材料成型加工中的流动过程,不仅对优化工艺条件、模具结构、挤出口模、机头结构,甚至对挤出机或注射成型机的螺杆等结构设计、对节约能耗、降低成本、提高产品竞争力都起着至关重要的作用。
因此,对高分子黏弹性流体流动的模拟和分析具有重要的工程实际意义。
一般,高分子加工过程是在三维非等温情况下进行的,并且材料在一些高应变和高应变率区域受到拉伸和剪切的双重作用,呈现复杂的流变行为和高度的非线性特征。
另外,流动分析中经常遇到具有尖角的模具或口模,这些几何奇异点容易导致高分子流体产生应力奇异行为,从而诱发不稳定流动；同时,一些加工过程,例如注塑充填过程中还要考虑材料自由面或多组分界面的追踪,这些都会给数值模拟黏弹性流动带来很大的挑战。
对成型加工过程中高分子流变行为的模拟研究,可为优化工艺条件、提高产品性能和更好理解高分子流体动力学提供科学依据,从而在高聚物结构—加工—产品三者之间起到桥梁作用,为高分子熔体加工的多尺度或跨尺度模拟,产品的高性能化奠定基础。
本研究用基于有限增量微积分(FIC)过程的压力稳定化迭代分步算法和DEVSS/SU方法,采用近年发展的能够较好描述支化高分子熔体的本构模型(XPP 模型、PTT-XPP模型、MDCPP模型以及作者提出的S-MDCPP模型)模拟了高分子加工过程中常遇到的收缩流和挤出胀大流问题,以及非等温非牛顿黏性流体注塑充填过程中熔体的流动行为等,分析了数值模拟这些工程问题所涉及的难点,提出了解决对策,为进一步发展高效、健壮的数值算法提供新的思路。
综合热分析法测定CaC2O4.H2O的脱水、分解曲线以及用非等温方法计算各步反应的活化能
* * 大学综合化学实验报告实验名称综合热分析法测定CaC2O4·H2O的脱水、分解曲线以及用非等温方法计算各步反应的活化能学院学生姓名专业学号年级指导教师二〇年月日综合热分析法测定CaC2O4·H2O的脱水、分解曲线以及用非等温方法计算各步反应的活化能***(**大学 **学院，**(省) **(市) ******(邮编))摘要：综合热分析方法测量CaC2O4·H2O的脱水、分解反应的质量和热效应，用得到的热重曲线来研究反应过程.实验观察到反应中有三个失重阶段，最后计算了体系变化过程中的一些物理化学参数.关键词：热分析;热重法;差热法;TG;DSC;CaC2O4·H2O0引言热分析是测量在程序控制温度下，物质的物理性质与温度依赖关系的一类技术.最常用的热分析方法有:差(示)热分析(DTA)、热重法(TG)、微分热重量法(DTG)、差示扫描量热法(DSC)、热机械分析(TMA)和动态热机械分析(DMA)等.许多物理化学过程都伴随有热效应.而固-气和液-气体系在反应过程中又可出现固相或液相的质量变化.因此，借助于对其热效应或质量的测量来了解过程的变化，从而解决研究中的一些问题.随着差热-热重方法联用的进展，用它们研究固态或液态反应动力学的工作日渐增多.这种方法的特点是由简单的实验曲线可以了解体系的变化过程和计算出物理化学参数，给研究者带来很大的方便.近年来随着电子技术的发展使这个方法向微量、快速等方面发展，使用领域也逐渐扩大.0.1 热重分析热重分析是在程序控制下借助热天平连续测定物质受热过程中质量与温度关系的一种实验技术，有助于研究晶体的熔化、蒸发、升华和吸附等性质变化，也常用于研究物质脱水、解离、氧化、还原等过程.热重法实验得到的曲线称为热重(TG)曲线.TG 曲线以温度作横坐标，以试样的失重作纵坐标，显示试样的绝对质量随温度的恒定升高而发生的一系列变化.这些变化表征了试样在不同温度范围内发生的挥发组分的挥发，以及在不1.单臂天平2.别热炉3.热电偶4.保护气体5.尾气出口6.真空系统7.水冷系统8.样品9.炉体升降机构同温度范围内发生的分解产物的挥发.曲线上每一个阶梯都与一个热重变化机理相对应，每一条水平线意味着某一化合物在当前条件下的稳定存在.阶梯的垂直高度，定量反应出变化过程中的质量改变值[1].0.2 差热分析和差示扫描量热分析差热分析（DTA ）是在试样与参比物处于控制速率下进行加热或冷却地环境中，在相同地温度条件时，记录两者之间地温度差随时间或温度地变化.当试样发生热效应(熔化、分解、相变等)时，试样实际温度与程序升温所控制的温度会有差异这就需要一定的时间来建立零温度差，此时，何用差示扫描量热法可以更准确地测定热量数值变化.差示扫描量热分析（DSC ）记录地则是在二者之间建立零温度差所需地能量随时间或温度地变化.差热分析和差示扫描量热分析所得到的谱图或曲线常画成在恒定加热或冷却的速率下随时间或温度变化的形式，其横坐标相应于时间或温度，作差热分析测量时，纵坐标为试样与参比物之温差，而作差示扫描量热分析时，纵坐标为试样池与参比池之功率差（d ΔC/dt ）.凡是有热量变化的物理和化学现象都可以借助于差热分析或差示扫描热分析的方法来进行精确的分析，并能定量地加以描述.本实验分析草酸钙的热分解过程，发生了如下三步：()()()242242CaC O H O s CaC O s H O g ⋅−−→+△()()()243CaC O s CaCO s CO g −−→+△()()()32CaCO s CaO s CO g −−→+△1 实验部分1.1 试剂及仪器Ca 2C 2O 4·H 2O 、N 2、STA 449F3热分析仪、恒温水浴. 1.2 实验内容打开恒温水浴、STA 449F3主机与计算机电源.在水浴与热天平打开2～3小时后，可以开始测试，如果配有低温系统，打开冷却控制器CC200电源，打开电脑中的操作软件.调整保护气体及吹扫气体的输出压力和流速.参比使用空坩埚，参比物与样品使用相同的坩埚且参比物坩埚应置于传感器的后方. 进入测量运行程序，选文件菜单中的打开选项，打开所需的测试基线进入编程文件.选择测量模式，输入识别号、样品名称与样品质量.选择标准温度校正文件和标准灵敏度校正文件后，仪器开始测量直到测量结束.2 数据处理实验得到差示扫描量热曲线(DSC)、热重曲线（TG ）和升温曲线等.现由TG 曲线计算脱水及分解各步反应所失重量百分数，并与理论值相比较，如下：化学反应过程百分失重测量值百分失重理论值()()()242242CaC O H O s CaC O s H O g ⋅−−→+△12.21% 12.33% ()()()243CaC O s CaCO s CO g −−→+△18.18%19.18%()()()32CaCO s CaO s CO g −−→+△29.93% 30.14%表一 各步反应过程所失重量百分数这些数据显示了试样在不同温度范围内发生的各个过程中，挥发组分的挥发量，测量值与理论值差距不大.下面由DSC 曲线计算过程中的热效应化学反应过程焓变J/g 理论吸热量kJ/mol()()()242242CaC O H O s CaC O s H O g ⋅−−→+△372.0 136.9 ()()()243CaC O s CaCO s CO g −−→+△215.1 300.2 ()()()32CaCO s CaO s CO g −−→+△902.6275.5表二 各步反应过程的热效应实验得到的热重曲线，有三个非常明显的失重阶段，相应地DSC 曲线有三个吸热峰.分别对应失去结晶水与C 2O 42-和CO 32-的分解过程.3 讨论3.1 影响热分析的因素主要有：1.试样因素，如颗粒尺寸，热传导性，试样重量，试样化学成分和晶体结构，试样空隙度和表面特性等；2.条件因素，如试样装填状况，试样稀释情况，加热或冷却速度，环境气氛、压力、流量，参比材料等；3.仪器因素，如炉子的形状和尺寸，坩埚材料、形状、尺寸，坩埚和热电偶接触情况等.4.挥发物的再次冷凝[2]等其它因素. 3.2 DSC 曲线第二个峰向下DSC 曲线的第二个峰有时会出现与文献值方向相反的情况，即出现放热过程，这主要是由于在第二个峰处的过程为CaC 2O 4 分解为CaCO 3并放出CO ，放出的CO 与N 2中带有的O 2反应放出热量，这个热量要比CaC 2O 4 分解为CaCO 3所吸收的热量要大，所以便出现了与文献上相反的峰.3.3 TG 曲线开始阶段上升在温度刚开始升高，物质还未发生变化前，TG 曲线应该是水平的，但实际上是一条向上斜的线，原因是N 2气在升温过程中密度减小，天平在N 2中受到的浮力也减小，表现在天平上就相当于反应物质量增加，导致曲线上斜. 参考文献：[1] 邱金恒,高卫等.氮气氛下CaC 2O 4·H 2O 热分解过程的综合研究[J].广西师范大学学报,2003. [2] 张仲礼,黄兆铭,李选培.热学式分析仪器[M]. 北京:机械工业出版社,1984. [3] 陈镜泓,李传儒编,热分析及其应用[M],科学出版社,1985. [4] 神户博太郎著,刘振海等译.热分析[M]. 北京：化学工业出版社.[5] 日本化学会编,无机化合物合成手册[M],第三卷,北京:化学工业出版社,1988. [6] 徐国华,袁靖等编,常用热分析仪器[M],上海科技出版社. [7] 李余增主编,热分析[M],清华大学出版社.[8] 胡小安, 管春平, 王浩华. 热分析的现状及进展[J]. 楚雄师范学院学报,2005.。
不同粒径磷石膏的脱水动力学
2018年第37卷第1期 CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS·53·化 工 进展不同粒径磷石膏的脱水动力学杨萍1，杨林1，刘力2，罗通1，曹建新1（1贵州大学化学与化工学院，贵州 贵阳550025；2贵州大学药学院，贵州 贵阳 550025）摘要：为研究粒径对磷石膏脱水反应动力学的影响，测定了流动N 2气氛中，不同粒径磷石膏脱水反应的TG-DSC 同步热分析数据。
运用Flynn-wall-Ozawa 法、Kissinger 法和Satava-Sestak 法相结合计算动力学参数，得出不同粒径（105～125μm 、125～150μm 、150～200μm 和200～300μm ）磷石膏脱水动力学模型，利用动力学方程对不同粒径磷石膏在相同条件下等温热分解进行预测，得出不同粒径、不同温度下磷石膏脱水率与时间的关系。
结果表明：当磷石膏粒径由200～300μm 减小到105～125μm 时，磷石膏第一步脱水活化能从114.62kJ/mol 减小到82.55kJ/mol ，第二步脱水活化能由96.30kJ/mol 减小到78.5kJ/mol 。
磷石膏脱水活化能随粒径的减小而减小，机理函数均符合Avrami-Erofeev 方程。
在相同的煅烧温度下，粒径小的磷石膏完全脱水所需时间缩短。
关键词：磷石膏；粒径；脱水反应；动力学中图分类号：TQ09 文献标志码：A 文章编号：1000–6613（2018）01–0053–07 DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2017-0744Kinetics of the thermal dehydration of phosphogypsum with differentparticle sizeYANG Ping 1，YANG Lin 1，LIU Li 2，LUO Tong 1，CAO Jianxin 1（1School of Chemistry and Chemical Engineering ，Guizhou University ，Guiyang 550025，Guizhou ，China ；2College of Pharmacy ，Guizhou University ，Guiyang 550025，Guizhou ，China ）Abstract: To study the effect of particle sizes on the kinetics of the thermal dehydration of phosphogypsum ，the TG-DSC simultaneous thermal analysis data of different sizes of phosphogypsum dehydration in the flowing N 2 atmosphere were measured. The Flynn-wall-Ozawa method ，Kissinger method ，and Satava-Sestak method were used to calculate the kinetic parameters of phosphogypsum dehydration kinetics model with different particle sizes （105—125µm ，125—150µm ，150—200µm and 200~300µm ）. The isothermal decomposition of phosphogypsum with different particle sizes under the same experimental conditions was predicted by the kinetic equation developed. The results showed that ，while the phosphogypsum particle sizes decreased from 200—300µm to 105—125µm ，the phosphogypsum dehydration activation energy in the first step fell from 114.62kJ/mol to 82.55kJ/mol ，and then the second step declined from 96.30kJ/mol to 78.5kJ/mol. The phosphogypsum dehydration activation energy decreased with the reduction of its particle size and the mechanism function accords with the Avrami-Erofeev equation. At the same calcination temperature ，the small particle sizes of phosphogypsum took less time to fully be dehydrated. Key words ：phosphogypsum ；particle size ；dehydration ；kinetics第一作者：杨萍（1991—），女，硕士研究生，研究方向为材料科学与工程。
非等温反应动力学模型参数拟合研究
非等温反应动力学模型参数拟合研究反应动力学是化学反应中的关键因素，对于理解反应过程、控制反应速度、优化反应条件等方面都有着重要的意义。
动力学模型描述了反应物浓度、反应温度、反应物质的化学性质等因素对反应速率的影响关系，使得反应机理得以探究。
以非等温反应动力学模型为例，探讨动力学模型参数拟合方法。
非等温反应动力学模型的推导过程基本是在确定反应体系中化学反应的控制步骤后，得到反应率表达式，化学反应速率表达式中存在不确定因素，如反应活化能、反应指数等。
其中，反应活化能是反应过程能量的门槛，是反应过程中最慢步骤的活化能，主要影响反应速率常数；反应指数是反应速率与温度之间的关系，反应指数在反应过程中是恒定的。
以上两个因素的准确性影响着动力学模型的精确度。
在实际研究中，考虑到反应条件的多样性与组合，单一实验难以评估所有反应参数，因此需要用不同的实验数据拟合反应动力学模型参数。
在全面掌握反应动力学特征之前，选择恰当的动力学模型是十分关键的。
在确定好动力学模型后，如何合理地拟合动力学模型参数是研究的核心问题。
常用的拟合方法有最小二乘法、非线性最小二乘法、全局优化算法等，下面以非线性最小二乘法为例进行介绍。
非线性最小二乘法是一种通过最优化算法来拟合温度对反应速率的影响关系的方法。
以Arrhenius模型为例，模型可以表述为：K=Ae^(-Ea/RT)其中，K为化学反应速率常数，A为指数常数，Ea为反应活化能，R为气体常数，T为温度。
通过实验数据，温度T可以测量，但是K、A、Ea都是未知参数，需要拟合得到。
我们令y=log(K)，x=1/T，那么上述式子就能被表示为：y=log(A)-Ea/(R*x)对于N组实验数据来说，y和x都是已知的，只有Ea和log(A)需要我们来寻找。
由于y=log(K)，y=log(A)-Ea/(R*x)，因此：y=log(A)-Ea/(R*x) = f(x,p)在f()函数中，p包含了需要寻找的两个未知参数logA和Ea。
湿法烟气脱硫系统石膏脱水研究 卢淋
湿法烟气脱硫系统石膏脱水研究卢淋发表时间：2019-09-15T17:43:39.110Z 来源：《电力设备》2019年第8期作者：卢淋[导读] 摘要：近几年，我国经济发展迅速，电厂为我国发展做出了很大贡献。
（中电广西防城港电力有限公司广西防城港 538002）摘要：近几年，我国经济发展迅速，电厂为我国发展做出了很大贡献。
针对电厂石灰石－石膏湿法烟气脱硫工艺中石膏无法正常脱水的问题，分析了运行工况、运行管理、设备出力、浆液品质等对石膏脱水的影响，并对各种情况提出了相应的处理措施，保障了火电厂脱硫系统安全运行、环保达标，可为电厂在运行过程中的类似问题处理提供参考。
关键词：湿法烟气脱硫；石膏脱水；研究引言石灰石－石膏湿法烟气脱硫是目前应用很广泛的一种脱硫技术，其脱硫原理是采用石灰石颗粒制作成浆液作为脱硫吸收剂，与进入吸收塔的烟气逆流接触，烟气中的ＳＯ２与浆液中的碳酸钙及鼓入的氧化空气进行化学反应，最终产生石膏，浆液中的石膏由真空皮带脱水系统脱水后外运综合利用或到灰场贮存。
石膏脱水环节会出现脱水困难、石膏含水率过高等问题，这对脱硫系统安全运行和污染物达标排放造成了很大影响。
笔者通过分析影响石膏脱水的各个环节，分析了一些主要影响石膏脱水的因素，并对相关问题提出了处理措施。
1石膏脱水常见故障及原因1.1石膏旋流器故障石膏旋流器故障一般会出现旋流器的“溢流跑粗”和“底流夹细”现象。
石膏旋流器“溢流跑粗”现象，即石膏浆液经石膏旋流器一级脱水后，溢流中含固量超标且固体颗粒较粗重。
这主要是由两方面原因引起的，一方面，来自吸收塔的石膏浆液密度过大，含固量超出旋流器脱水工作阈值。
另一方面，旋流器因选型或长时间高强度运行，使得旋流器底流出口堵塞。
石膏旋流器“底流夹细”现象，即经旋流器一级脱水后，底流中含固量较低且包含较多细微颗粒物。
这可能是由于石膏旋流器进料泵出力不足或旋流器入口管道阻塞，导致进入旋流器流量压力低，使得石膏浆液分级效果较差，同时也可能是旋流器底流出口磨损严重所致。
一水草酸钙热脱水非等温动力学研究
一水草酸钙热脱水非等温动力学研究宗封琦;孙云昊;金秋【摘要】In this paper, dynamics process of thermal dehydration of calcium oxalate monohydrate was studied based on thermogravimetric analysis.The activation energy E and its uncertainty were calculated using the Ozawa method known as model-free method.The dehydration activation energy is determined to be constant when the conversion rate was α>40% followed by kinetic processing.Non-isothermal dynamics process is studied by combination of differential and integral methods, and the kinetic parameters of the thermal dehydration of calcium oxalate monohydrate is proposed by comparing the results of differential and integral methods.The kinetic equation of the thermal dehydration process for CaC2O4·H2O is determined.%以热重分析研究一水草酸钙热脱水过程动力学,通过非模式函数法中的Ozawa法计算的活化能E及其不确定度,确定了转化率α>40%时脱水活化能为常数并以此进行动力学数据处理.采用积分-微分相结合的方法研究一水草酸钙热脱水过程非等温动力学,比较同一机理函数的微分和积分法的结果,推测了一水草酸钙热脱水过程的动力学参数,确定了一水草酸钙热脱水反应速率表达式.【期刊名称】《常州大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2017(029)002【总页数】6页(P59-64)【关键词】非等温动力学;一水草酸钙;反应机理函数【作者】宗封琦;孙云昊;金秋【作者单位】常州大学石油化工学院,江苏常州 213164;常州大学石油化工学院,江苏常州 213164;常州大学石油化工学院,江苏常州 213164【正文语种】中文【中图分类】O0657热分析动力学[1-2] (Thermal analysis kinetics)是用热分析技术研究物质的物理变化和化学反应的动力学参数和反应机理的方法。
一种研究聚合物非等温结晶动力学的方法
非等温条件下的相对结晶度 C ( T) 由下式计 算得到
C ( T)
PEEKK 是由 1 ,42二氟 ( 对苯甲酰 ) 苯和 4 ,4′ 2
∫ = ∫
T 0 T e T 0
T
d Hc dt d Hc dt
dT dT dt dT dT dt
( 12)
二苯 酚 缩 合 得 到 , 平 均 相 对 分 子 量 为 3000 , 将 PEEKK 粉料样品 ( 吉林大学化工厂提供 ) 在 410 ℃ 热压至完全熔融 ,保持 20 min 后在液氮中淬火得 到透明非晶态膜 , 将非晶态样品经不同温度退火 处理 1 h ,使其结晶 ,供实验使用 . 取样品重量约为 5 ～ 10 mg , 在 Perkin2Elmer
K ( T) Z
1Π m
,a=
n ,则有 m
( 11) lgΦ = lg F ( T) - a ・ lg t 根据所得到的新方程 ( 11) ,在某一相对结晶度下 ,
里 m 与等温结晶中的 Avrami 指数 n 物理意义相 同.
212 Jeziomy 改进的 Avrami 方程 Jeziorny
a- 1 ( K・ min ) . 参数 a =
认为 , 在由熔体非等温结晶过 程
lg Z
中 ,Avrami 结晶速率常数可用冷却速率校正
lg Zc =
Φ
( 6)
n , 其中 , n 为非等温结晶 m
式中 , Z 的物理意义同前 , Zc 为经冷却速率校正 后的 Jeziorny 结晶速率常数 . Jeziorny 方法的优点 是处理方法简单 ,只从一条 DSC 升温或降温曲线 就能获得表观 Avrami 指数 n 和表征结晶速率的
过程中的表观 Avrami 指数 , m 为非等温结晶过程 的 Ozawa 指数 .
一种确定固相反应机理函数的新方法_固态草酸镍_二水合物脱水过程的非等温动力学
第2期1999年3月 无 机 化 学 学 报CH I N ESE JOU RNAL O F I NOR GAN I C CH E M ISTR YV o l.15,N o.2M arch,1999研究简报一种确定固相反应机理函数的新方法——固态草酸镍( )二水合物脱水过程的非等温动力学Ξ潘云祥3 管翔颖 冯增媛 李秀玉 吴衍荪(天津师范大学化学系,天津 300074)关键词: 双外推法 T G2D TA 非等温过程动力学 草酸镍分类号: 6431130 序有关典型的草酸盐热分解反应动力学特点的文章相继报道过[1],它们大多着眼于反应体系在升温过程中物理性质(如体积、表面特征等)的变化,以及对热分解反应的温度区间和分解产物的确定。
近年来,有人尝试对草酸盐热分解反应的机理进行确证。
广泛采用的方法是Coats2R edfern积分法和A nderson2F reem an微分法相结合[2],从众多可能的机理函数中找出最合理的函数式,以便确定反应的机理,在大量的实践中人们发现,只依据一条T G曲线(在一个加热速率下获得)来确定机理函数的方法显然是没有考虑到诸多因素都会影响到热分析结果的这一事实。
于是提出采用几条T G曲线(在几个不同的加热速率下进行实验)来确证反应机理,如此所得的结果也只反映出样品在一定加热速率下的行为。
众所周知,固体样品在一定加热速率的热场中升温时,由于样品自身热传导所决定的温度梯度是客观存在的事实,因而样品在实验测定过程中并非时时处于热平衡状态之中。
显然,在这种非热平衡状态下得到的动力学参数与其真实值存有一定的偏差,这种偏差随样品加热速率的增大而增大。
为此,将加热速率合理地外推为零,计算出此时反应的有关参数即可视为反应体系处于热平衡状态下的行为了。
此外,固相反应的机理与气、液相反应相比要复杂得多,它通常包括如下几个基本步骤: (1)吸着现象,包括吸附和解析;(2)在界面上或均相区内原子进行反应;(3)在固体界面上或内部形成新物相的核,即成核反应;(4)物质通过界面和相区的运输,包括扩散和迁移。
磷石膏与纯石膏脱水反应的动力学对比研究
磷石膏与纯石膏脱水反应的动力学对比研究酒少武;杨爱武;陈延信【摘要】对磷石膏与纯石膏脱水反应的动力学对比进行了研究.利用同步热分析仪分别测试了磷石膏和纯石膏的脱水过程,采用热重数据计算动力学参数.结果表明:磷石膏和纯石膏脱水都分为两步进行,第一步生成半水石膏,第二步生成无水石膏;两步脱水反应都符合Avrami-Erofeev方程,反应速率受晶核形成和生长速率控制;磷石膏两步脱水活化能分别为97.67,92.6 3 kJ·mol-1,纯石膏对应的活化能是94.56,79.05 kJ·mol-1.【期刊名称】《理化检验-化学分册》【年(卷),期】2015(051)010【总页数】5页(P1373-1377)【关键词】磷石膏;纯石膏;脱水反应;动力学;热分析【作者】酒少武;杨爱武;陈延信【作者单位】国家西部建筑科技重点实验室,西安710055;西安建筑科技大学材料科学与工程学院,西安710055;北方特种能源集团西安庆华公司计量理化中心,西安710025;国家西部建筑科技重点实验室,西安710055;西安建筑科技大学材料科学与工程学院,西安710055【正文语种】中文【中图分类】O65建筑石膏是以CaSO4·0.5 H 2 O为主要成分的建筑材料，生产建筑石膏的原料有天然石膏和化学石膏（工业副产石膏）两类，其主要化学成分都是CaSO4·2 H 2 O。
将石膏原料在一定条件下脱水可以制备建筑石膏产品［1－2］。
磷石膏是磷肥工业采用湿法生产磷酸产生的固体废弃物，是一种常见的化学石膏［3－4］。
由于磷石膏的产生过程、杂质成分与天然石膏有所不同，因此，磷石膏在脱水动力学方面与天然石膏存在差异。
目前有关天然石膏的脱水动力学研究较多［5－6］，而对磷石膏的脱水动力学报道较少。
本工作以制备建筑石膏为考察对象，采用同步热分析法对磷石膏和纯石膏的脱水反应进行对比，并结合热重（TG）数据计算动力学参数，研究动力学模型，为资源化技术开发利用提供基础数据和参考。
第三节石膏脱水相的水化过程
2.半水石膏的水化过程的测定
• 结合水的测定：当半水石膏与水拌和以后，每隔一定时间测定结合水 的含量，可以定量地描述半水石膏的水化过程。
三、影响半水石膏水化过程的主要 因素
• 1.影响因素
• 影响半水石膏水化速度的因素很多，主要有：石膏的煅烧温度、粉磨细度、 结晶形态、杂质
• 情况以及水化条件等，如果其他条件相同，β型半水石膏的水化速度大于α型 半水石膏的水化速度。在常温下，β型半水石膏达到完全水化的时间为 7～ 12min,而α型半水石膏达到完全水化的时间为17～20min。
水
半水石膏
水 半水石膏
水 半水石膏
不断溶解
二水石膏
二水石膏 二水石膏
二水石膏 不断的析晶
•
根据上述理论，我们可以认为，影响水化物晶体成核和生长的一个
最重要的因素是液相过饱和度。只有在过饱和状态的母液中，晶体的形
成和生长才有可能。例如，只有在饱和的水蒸气中，水滴才能形成和生 长；只有在过热的液体中才能形成气泡。
3.半水石膏的水化机理
• 关于半水石膏的水化机理有多种说法。 但是归纳起来，主要有两个理论：
• 一是溶解析晶理论； • 一个是局部化学反应理论。
(1)半水石膏水化的溶解析晶(溶解 沉淀)论
•
半水石膏与水拌和后，首先是半水石膏在水溶液中的溶解，因为半水石膏
的饱和溶解度（在20℃时8.85g/L）对于二水石膏的平衡溶解度(在20℃时为 2.04g/L)来说是高度过饱和的，所以在半水石膏的溶液中二水石膏的晶核会自发 地形成和长大。由于二水石膏的析出，便破坏了原有半水石膏溶解的平衡状态， 这时半水石膏会进一步溶解，以补偿二水石膏析液相中减少的硫酸钙含量。如 此不断进行的半水石膏的溶解和二水石膏的析晶，直到半水石膏完全水化为止。