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铂坩埚尺寸对不同炭黑样品燃烧的影响分析

 发布时间:2021-10-27 点击量:20
  铂坩埚是常用仪器,热重分析法(TGA)十分适合研究燃烧过程。通过热重分析,能够快速得到大多数固体燃料的热稳定性、反应温度和燃烧动力学,还能够定量分析燃烧过程中的质量损失和不可燃的无机灰分含量。相比于其他反应,如分解、脱水或者溶剂挥发,燃烧属于气-固反应。因此,除了所有传统的测量参数如样品质量、升温速率以及吹扫气流量必须保持一致,测量结果还受样品表面积、氧气浓度和坩埚尺寸的影响,这些因素都会影响固体和反应气氛的接触。
 
  为了研究这个问题,本文在其他条件相同的情况下,使用不同几何尺寸的铂坩埚进行了一系列的测试。
 
  使用氧气作为吹扫气,通过燃烧温度和燃烧速率(DTG曲线)便能够区分不同坩埚测试结果的微小差异。
 
  如果吹扫气中氧气浓度从20%降低至5%,由铂坩埚尺寸带来的影响越发显著。使用和平台测试,样品与反应气氛的接触更充分,反应温度相对较低(DTG峰值温度较低)。固体样品和反应气氛的接触面积越小,反应温度向高温漂移的倾向性越大,且反应速率降低(DTG曲线)。
 
  当氮气浓度与氧气浓度比例为95:5时,坩埚测试的反应速率几乎和平台坩埚测试的一样。从反应过程上看,坩埚与短DTA坩埚的测试结果和平台坩埚接近,但这两种坩埚使用起来比平台更为便捷。
 
  使用同种坩埚测试不同类型的炭黑并进行比较结果,发现热稳定性、燃烧温度、燃烧速率以及残余质量等特征值都有显著差异。
 
  上述测试结果表明,坩埚尺寸对样品与吹扫气的反应有显著影响,在其他测试条件相同的情况下,只要使用同一种类型的坩埚,就能够对一系列的测试结果进行比较。进行动力学研究时,所有基本的测量条件,包括坩埚尺寸对反应速率的影响都必须加以考虑。
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