【正文】 學(xué)試劑廠 KMnO4 天津市凱通化學(xué)試劑有限公司 河南科 技大學(xué)畢業(yè) 設(shè)計(jì)（ 論文 ） 7 167。 167。 以 MnO2 為催化劑的初步熱失重 分析 選 MnO2 為催化劑，以鋸末為生物質(zhì)燃料，取催化劑與生物質(zhì)燃料質(zhì)量比為 2。 再在 900℃溫度條件下按照以上步驟做三組平行試驗(yàn)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)如下： 表 35 900℃ 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 MnO2 表 36 以鋸末為燃料 MnO2 為催化劑 900℃ 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 河南科 技大學(xué)畢業(yè) 設(shè)計(jì)（ 論文 ） 11 表 36（續(xù)） 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) 3 5 6 7 10 11 12 對(duì)鋸末、 MnO2， 900℃ 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： 表 37 純樣與混合 樣質(zhì)量變化 數(shù)據(jù)對(duì)比 坩堝編號(hào) 變化量 (g) 1+5 10 2+6 11 3+7 12 由表 37 同樣可以看出加入催化劑后生物質(zhì)燃料燃燒前后質(zhì)量變化大，說(shuō)明加入催化劑使生物質(zhì)燃料燃燒的更充分。由 本試驗(yàn)所 得數(shù)據(jù) 看 出 ， 當(dāng)以 MnO2 為催化劑，玉米秸稈作為生物質(zhì)燃料的情況下，低溫時(shí)生物質(zhì)燃料煅燒前后的失重量變化大。 試驗(yàn)數(shù)據(jù)如下： 河南科 技大學(xué)畢業(yè) 設(shè)計(jì)（ 論文 ） 14 表 315 900℃ 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 Fe2O3 表 316 以鋸末為燃料 Fe2 O3 為催化劑 900℃ 煅燒數(shù)據(jù) 對(duì)鋸末、 Fe2O3， 900℃ 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： 表 317 純樣與混合 樣質(zhì)量變化 數(shù)據(jù)對(duì)比 坩堝編號(hào) 變化量 （ g） 1+5 10 2+6 11 3+7 12 由表 317 可以看出催化劑的加入對(duì)生物質(zhì)燃料燃燒過(guò)程的影響不是很明顯，加入催化劑后生物質(zhì)燃料燃燒前后的質(zhì)量變化只比不加催化劑時(shí) 生物坩堝編號(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 河南科 技大學(xué)畢業(yè) 設(shè)計(jì)（ 論文 ） 15 質(zhì)燃料的質(zhì)量變化稍大 一點(diǎn)。 結(jié)合表317，在 Fe2O3 做催化劑，鋸末為生物質(zhì)燃料試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上 ，可以河南科 技大學(xué)畢業(yè) 設(shè)計(jì)（ 論文 ） 17 認(rèn)為 溫度越高， Fe2O3 催化性能才會(huì)得到體現(xiàn)。 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 ） 18 表 327 純樣與混合 樣質(zhì)量變化 數(shù)據(jù)對(duì)比 坩堝編號(hào) 變化量 (g) 1+5 10 2+6 11 3+7 12 由表 327 可以看出催化劑的加入有助于生物質(zhì)燃料的燃燒，使生物質(zhì)燃料燃燒的更充分。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 。 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。 將 5mg過(guò)篩后的鋸末與 10 mgMnO2混合均勻，做樣品 二 。min。 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]。 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。 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。 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]。 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。 其 X 射線衍射圖譜如圖 37 所示 。其 X 射線衍射圖譜如圖 39 所示。 (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 。 (2)與燃燒工藝配套的燃燒裝置有待于研制。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。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。 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。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。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。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 。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。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 。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 熱重分析 試驗(yàn) 將破碎后的鋸末過(guò) 40目篩。 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。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。 采用三組平行試驗(yàn)同時(shí)進(jìn)行的方法，編號(hào)為 3 的坩堝均裝生物質(zhì)燃料，編號(hào)為 7 的坩堝均裝同一催化劑，編號(hào)為 1 12 的坩堝均裝生物質(zhì)燃料與催化劑的混合物。其中， 200℃ 下煅燒的坩堝編號(hào) 為 3， 400℃下煅燒的坩堝編號(hào)為 7， 600℃下煅燒的坩堝編號(hào)為 1 12，此步驟不進(jìn)行平行試驗(yàn)，數(shù)據(jù)如下： 表 318 200℃ 下 各 坩堝所加填料量 坩堝編號(hào) 1 2 3 秸稈 (g) Fe2O3(g) 表 319 200℃ 下以 Fe2O3 為催化劑的煅燒數(shù)據(jù) 坩堝