废轮胎热解过程中的动力学与热力学特性及热解油组分分析

摘要：

废轮胎作为一种典型的城市固体废物,由于具有耐酸、耐碱和耐生物特性,其清洁化处理难度较大.通过热解技术研究废轮胎的热解反应机理及热解油组分特性,进而可实现废轮胎的资源化利用.采用热重分析技术(TGA)对不同升温速率(5℃/min、10℃/min、15℃/min和 20℃/min)下废轮胎的热解特性进行了系统研究,发现废轮胎热解过程主要发生在 200～500℃温度区间,随着升温速率的增加,失重曲线(TG曲线)和失重速率曲线(DTG曲线)逐渐向高温方向偏移.采用 3 种等转化率法模型(Kissinger-Akahira-Sunose(KAS)模型、Ozawa-Flynn-Wall(OFW)模型和Friedman(FM)模型)对热失重数据进行了动力学分析.拟合结果表明,3种模型对应的表观活化能(Ea)分别为148～221 kJ/mol、150～221 kJ/mol和156～232 kJ/mol.随着转化率的升高,Ea和指前因子(A)呈先增大后减小趋势.在此基础上,通过OFW模型计算了不同转化率下的热力学参数(焓变(ΔH)、吉布斯自由能变(ΔG)和熵变(ΔS)).结果表明,随着转化率增加,ΔS和ΔH不断增大,在转化率达 0.9 时稍有降低,而对应的ΔG变化趋势与之相反.升温速率对热力学参数影响不明显.此外,利用气相色谱-质谱联用技术(GC-MS)对废轮胎热解油组分进行了分析,发现D-柠檬烯含量高达 62.42%,具有较好的利用前景.研究结果对于废轮胎的资源化利用及热解技术的优化具有一定的指导意义.

关键词：废轮胎、热解、活化能、动力学、热力学、热解油

所属期刊栏目：48

分类号：TQ09;X784(一般性问题)

资助基金：江西省自然科学基金;江西省教育厅科学技术研究资助项目;陕西省自然科学基金;江西理工大学大学生创新创业训练项目

在线出版日期：2023-09-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：36-45