【正文】 的情況下，高溫下 KMnO4 的催化性能表現(xiàn)的 更明顯， 生物質(zhì)燃料燃燒的更充分。檢測(cè)質(zhì)量的變化最常用的辦法就是用熱天平，測(cè)量的原理有兩種，可分為變位法和零位法。 試樣在程序控溫下工作。 記錄天平根 據(jù)動(dòng)作方式可以分為兩大類：偏轉(zhuǎn)型和指零型，無(wú)論哪種方式都是將測(cè)量到的重量變化用適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換器變成與重量變化成比例的電信號(hào)，并可以將得到的連續(xù)記錄轉(zhuǎn)換成其他方式，如原始數(shù)據(jù)的微分、積分、對(duì)數(shù)或者其他函數(shù)等，用來(lái)對(duì) 試驗(yàn) 的多方面熱分析。河南科 技大學(xué)畢業(yè) 設(shè)計(jì)（ 論文 ） 21 燃燒失重速率曲線 DTG 可以通過(guò)對(duì)曲線的數(shù)學(xué)分析得到。 熱重分析 試驗(yàn) 將破碎后的鋸末過(guò) 40目篩。通過(guò)熱重分析 試驗(yàn) ， 對(duì) 鋸末 添加MnO2和不添加 (空白 )時(shí)的不同燃燒過(guò)程均作了研究 ， 得到了它們?nèi)紵^(guò)程的特性曲線 。min 和 321℃ ；添加 催化劑MnO2 后， 鋸末 的燃燒主要集中發(fā)生在 212315℃ 之間，整個(gè)熱解 燃燒過(guò)程平均速 率 mg/mg 167。每種對(duì) X 射線產(chǎn)生衍射的物質(zhì)其 X 射線衍射圖譜決定于該物質(zhì)的結(jié)構(gòu)，可以說(shuō)，每種物質(zhì)的 X 射線衍射圖里攜帶著豐富的該物質(zhì)結(jié)構(gòu)的信息 。而物質(zhì)材料的性能，包括力學(xué)性能、物理性能、化 學(xué)性能等等，這些種種外在的表觀性能、屬性歸根到底都是由材料的廣義結(jié)構(gòu)所決定的。只要樣品是可以制成粉末的固態(tài)樣品或者是能夠加工出一處小平面的塊狀樣品，都可 以用它進(jìn)行分析測(cè)定。 樣品及樣品位置取向的調(diào)整機(jī)構(gòu)系統(tǒng) ：樣品須是單晶、粉末、多晶或微晶的固體塊。所以高功率 X射線衍射儀又稱為高功率旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極 X射線衍射儀 。如：半導(dǎo)體致冷的高能量分辨率硅檢測(cè)器，正比位敏檢測(cè)器，固體硅陣列檢測(cè)器， CCD面積檢測(cè)器等等，都是高檔衍射儀的可選配置。步進(jìn)馬達(dá)加光學(xué)編碼器確保測(cè)角儀快速而準(zhǔn)確定位，入射及衍射光路的各種附件均安 裝在高 精度導(dǎo)軌上。 物相分析過(guò)程 任何結(jié)晶物質(zhì)都有其特定的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)參數(shù) (包括點(diǎn)陣類型、晶胞大小、晶胞中質(zhì)點(diǎn)的數(shù)目及坐標(biāo)等 )。不同物相混在一起時(shí)，它們各自的衍射數(shù)據(jù)將同時(shí)出現(xiàn)，互不干擾地疊加在一起。本 試驗(yàn) 采用圖譜直接對(duì)比法 。 物相分析 試驗(yàn) (1)取未經(jīng)煅燒的試劑 MnO2 研磨后做樣品，在 X 射線衍射儀的樣品板上壓片后，裝入樣品位置進(jìn)行衍射分析。 河南科 技大學(xué)畢業(yè) 設(shè)計(jì)（ 論文 ） 26 圖 35 MnO2 粉末的 XRD 圖譜 (2)取 MnO2 與鋸末的混合物經(jīng) 900℃煅燒后的 產(chǎn)物做樣品，在 X 射線衍射儀的樣品板上壓片后，裝入樣品位置進(jìn)行衍射分析。說(shuō)明經(jīng)高溫燃燒后， MnO2 被hg2M n3O4 Y: 29. 18 % d x by : 1. W L: 1. 5406 T et ragonal a 5. 76210 b 5. 76210 c 9. 46960 alpha 90. 000 bet a 90. 000 gam m a 90. 000 Body c ent ered I 41/ am d (141) 4 314. 408 I / I c PD F 1. 5 Operat ions : I m portF ile: gh2. raw T y pe: 2T h/ T h loc k ed St art : 10. 000 ? End: 80. 000 ? St ep: 0. 020 ? St ep t im e: 0. 3 s T em p. : 25 癈 (R oom ) T im e St art ed: 10 s 2T het a: 10. 000 ? T het a: 5. 000 ? C hi: 0. 00 ? Phi: 0Lin (Cps)010020030040050060070080090010002 Th e ta Sc a le10 20 30 40 50 60 70 80hg1eps ilonM nO2 Y: 100. 00 % d x by : 1. W L: 1. 5406 H ex agonal a 2. 80000 b 2. 80000 c 4. 45000 alpha 90. 000 bet a 90. 000 gam m a 120. 000 Prim it iv e P63/ m m c (194) 1 30. 2139 I / I c PD F gam m aM nO2 Y: 34. 23 % d x by : 1. W L: 1. 5406 Ort horhom bic a 6. 36000 b 10. 15000 c 4. 09000 alpha 90. 000 bet a 90. 000 gam m a 90. 000 264. 026 I / I c PD F 1. SQ 17. 3 % F 15= 1(0. 1M n Y: 46. 38 % d x by : 1. W L: 1. 5406 C ubic a 8. 91290 b 8. 91290 c 8. 91290 alpha 90. 000 bet a 90. 000 gam m a 90. 000 Body c ent ered I 43m (217) 58 708. 039 I / I c PD F 1. SQ 23. 5 %M nO2 Y: 57. 55 % d x by : 1. W L: 1. 5406 Ort horhom bic a 9. 37200 b 2. 85080 c 4. 47060 alpha 90. 000 bet a 90. 000 gam m a 90. 000 Prim it iv e Pnm a (62) 4 119. 444 I / I c PD F 1. SQ 29. 2Operat ions : I m portF ile: gh1. raw T y pe: 2T h/ T h loc k ed St art : 10. 000 ? End: 77. 060 ? St ep: 0. 020 ? St ep t im e: 0. 3 s T em p. : 25 癈 (R oom ) T im e St art ed: 12 s 2T het a: 10. 000 ? T het a: 5. 000 ? C hi: 0. 00 ? Phi: 0Lin (Cps)01020304050607080901001101201301401501601702 Th e ta Sc a le10 20 30 40 50 60 70河南科 技大學(xué)畢業(yè) 設(shè)計(jì)（ 論文 ） 27 還原為 Mn3O4。說(shuō)明經(jīng)高溫燃燒后， MnO2 被還原為 Mn3O4。而 2 號(hào)樣與 3 號(hào)樣的煅燒溫度同為 900℃，所以可以推斷，當(dāng) MnO2 以催化劑的形式與生物質(zhì)燃料共燃時(shí)，其自身的燃燒相對(duì)于其單獨(dú)燃燒時(shí)更充分，其還原產(chǎn)物均為 Mn3O4。說(shuō)明 MnO2 經(jīng) 600℃煅燒后被還原為 Mn3O4，同時(shí)存在半穩(wěn)定狀態(tài)的 MnO。以鋸末為生物質(zhì)燃料時(shí)，溫度越高其催化性能越好， 生物質(zhì)燃料燃燒的更充分。經(jīng) 900℃煅燒后，混合樣與純樣中的 MnO2 均被還原為 Mn3O4，其自身起到氧化劑的作用。 (2)與燃燒工藝配套的燃燒裝置有待于研制。 167。 (2)通過(guò)熱重分析試驗(yàn)可知，添加 MnO2能顯著改善生物質(zhì)燃料 鋸末 的燃燒性能 ，降低生物 質(zhì)燃料的著火溫度，提高生物質(zhì)燃料的燃燒速度，使生物質(zhì)燃料 的 燃燒 過(guò)程更集中 。 結(jié)論 本試驗(yàn)分別采用初步熱失重分析法、熱重分析法及 X 射線衍射分析法對(duì)生物質(zhì)燃料（鋸末 、玉米秸稈）與催化劑（ MnO Fe2O KMnO4）混合燃燒的情況，生物質(zhì)燃料、催化劑單獨(dú)燃燒的情況進(jìn)行了研究分析。其 X 射線衍射圖譜如圖 39 所示。將 2 號(hào)樣與 3 號(hào)樣 XRD圖譜 中的一個(gè)峰進(jìn)行比較，比較的圖譜如圖 38 所示。 其 X 射線衍射圖譜如圖 37 所示 。 圖 36 900℃ 煅燒后混合物的 XRD 圖譜 對(duì)其 XRD 圖譜進(jìn)行分析，黑色代表樣品，藍(lán)色代表 Mn3O4。 對(duì)其 XRD 圖譜進(jìn)行分析，黑色代表樣品，紅色代表 MnO2，藍(lán)色代表Mn，綠色代表 gammaMnO2，紫紅色代表 epsilonMnO2。每一物相都有一系列特定的衍射數(shù)據(jù)，在對(duì)物相進(jìn)行鑒定時(shí)，為了迅速在幾萬(wàn)張標(biāo)準(zhǔn)卡片中找到所需的卡片，就必須對(duì)標(biāo)準(zhǔn)卡片及相應(yīng)的檢索資料有所了解。 XRD不同于一般的元素分析 (AES、 AAS、 XFA)，它能確定元素所處的化學(xué)狀態(tài) (FeO， Fe2O3，F(xiàn)e3O4)，能區(qū)別同分異構(gòu)體，能區(qū)別是混合物還是固溶體， 衍射峰的強(qiáng)度是物相對(duì) X射線吸收強(qiáng)弱和在混合物中含量多少的反映 [27]。其中 d與晶 胞形狀及大小有關(guān)， I/I1與質(zhì)點(diǎn)的種類及位置有關(guān)。 陶瓷 X 光管為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)尺寸具有壽命長(zhǎng)，焦斑位置穩(wěn)定的 特點(diǎn)，閃爍記數(shù)器具有時(shí)間分辨率高，計(jì)數(shù)損失小，線形范圍大的特點(diǎn) ， GOEBEI 鏡的應(yīng)用帶來(lái)了衍射應(yīng)用的技術(shù)革命。它的基本功能是按照指令完成規(guī)定的控制操作、數(shù)據(jù)采集，并成為操作者的得力的數(shù)據(jù)處理、分析的輔導(dǎo)員或助手。 X射線衍射儀使用的 X射線檢測(cè)器一般是 NaI閃爍檢測(cè)器或正比檢測(cè)器，已經(jīng)有將近半個(gè)世紀(jì)的歷史了。 衍射圖的處理分析系統(tǒng)： 現(xiàn)代 X射線衍 射儀都附帶安裝有專用衍射圖處理分析軟件的計(jì)算機(jī)系統(tǒng) ， 它們的特點(diǎn)是自動(dòng)化和智能化 。 X射線衍射儀的形式多種多樣 ， 用途各異 ， 但其基本構(gòu)成很相似 ,圖 34為 X射線衍射儀的基本構(gòu)造原理圖 ， 主要部件包括 4部分 [25]。作為物質(zhì)結(jié)構(gòu)表征的必不可少的手段 ， X射線衍射分析在材料學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、地質(zhì)、環(huán)境、納米材料、 生物等領(lǐng)域均具有重要的應(yīng)用 [2224]。 這里說(shuō)的 “ 結(jié)構(gòu) ” 一詞是廣義的 “ 結(jié)構(gòu) ” 的概念，它包括：物質(zhì)材料的元素組成、成分 ， 構(gòu)造、組織 ,結(jié)構(gòu) ,狀態(tài)等含義 ； 狹義的 “ 結(jié)構(gòu) ” ，又分為微觀、介觀與宏觀結(jié)構(gòu) ,包括電子結(jié)構(gòu)、晶體結(jié)構(gòu)，各種缺陷結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)應(yīng)變，晶粒尺寸，結(jié)晶度，材料的織構(gòu)等等。 X 射線衍射分析法原理 所謂衍射，即入射到物體的一小部分射線出射時(shí)方向被改變了但是波長(zhǎng)仍保持不變的現(xiàn)象。min。 圖 32 鋸末空白試驗(yàn)的熱解 燃燒過(guò)程特性曲線 河南科 技大學(xué)畢業(yè) 設(shè)計(jì)（ 論文 ） 22 圖 33 鋸末與 MnO2 混合 時(shí)的熱解 燃燒過(guò)程特性曲線 分析 鋸末 試樣兩種不同熱解 燃燒過(guò)程的特性曲線圖 32 和 33，可以看出，未添 加 MnO2 的空白試驗(yàn)中， 鋸末 的燃燒明顯分為揮發(fā)分和焦炭燃燒兩個(gè)階段 ,發(fā)生在 224496℃ 溫度范圍內(nèi) ,平均熱解 燃燒速率 mg/mg 將 5mg過(guò)篩后的鋸末與 10 mgMnO2混合均勻，做樣品 二 。已在無(wú)機(jī)物、有機(jī)物及聚合物的熱分解；礦物質(zhì)的煅燒和冶煉；煤、石油和木材的熱解過(guò)程；液體的蒸餾和氣化；爆炸材料的研究；發(fā)展新化合物；吸附和解析；表 面積的測(cè)定；氧化穩(wěn)定性和還原穩(wěn)定性的研究；反應(yīng)機(jī)制的研究等諸多方面得到廣泛的應(yīng)用 。 爐體是熱重分析儀的主要部分，承載樣品的坩堝置于支 撐架上，樣品的重量變化用扭轉(zhuǎn)式微電天平來(lái)測(cè)量，當(dāng)試樣因分解作用 或 化學(xué)反應(yīng)發(fā)生重量變化時(shí)，天平梁發(fā)生偏轉(zhuǎn)，梁中心的紐帶同時(shí)被拉緊，光電檢測(cè)元件的偏轉(zhuǎn)輸出變大，導(dǎo)致吸引線圈中電流的改變。 在 天平檢測(cè)部分 ， 試樣質(zhì)量變化 ， 通過(guò)零位平衡原理的稱重變換器 ， 把與質(zhì)量變化成正比的輸出電流信號(hào)，經(jīng)稱重放大器放大， 再由記錄儀或微處理機(jī)加以記錄。零位法是采用差動(dòng)變壓器法、光學(xué)法測(cè)定天平梁的傾斜度，然后去調(diào)整安裝在天平 系統(tǒng)和磁場(chǎng)中線圈的電流，使線圈轉(zhuǎn)動(dòng)恢復(fù)天平梁的傾斜 。 熱重分析 167。 試驗(yàn)數(shù)據(jù)如下： 表 325 600℃ 條件下 各坩堝所加填料量 單位 (g) 坩堝 編號(hào) 1 2 3 5 6 7 10 11 12 鋸末 KMnO4 表 326 以鋸末為燃料 KMnO4 為催化劑 600℃ 煅燒數(shù)據(jù) 坩堝編號(hào) 煅燒前總質(zhì)量 (g) 煅燒后總質(zhì)量 (g) 質(zhì)量變化量 (g) 1 2 3 5 6 7 10 11 12 對(duì)鋸末、 KMnO4， 600℃ 煅燒前后質(zhì)量變化量之和與混合樣煅燒前后質(zhì)量變化量進(jìn)行對(duì)比，數(shù)據(jù)如下： 河南科 技大學(xué)畢業(yè) 設(shè)計(jì)（ 論文 ） 1