【正文】 (2)與燃燒工藝配套的燃燒裝置有待于研制。 167。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)通過熱重分析試驗可知，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 過程更集中 。以鋸末為生物質(zhì)燃料時，溫度越高其催化性能越好， 生物質(zhì)燃料燃燒的更充分。 結(jié)論 本試驗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、催化劑單獨燃燒的情況進(jìn)行了研究分析。說明 MnO2 經(jīng) 600℃煅燒后被還原為 Mn3O4，同時存在半穩(wěn)定狀態(tài)的 MnO。其 X 射線衍射圖譜如圖 39 所示。而 2 號樣與 3 號樣的煅燒溫度同為 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，其自身的燃燒相對于其單獨燃燒時更充分，其還原產(chǎn)物均為 Mn3O4。將 2 號樣與 3 號樣 XRD圖譜 中的一個峰進(jìn)行比較，比較的圖譜如圖 38 所示。說明經(jīng)高溫燃燒后， MnO2 被還原為 Mn3O4。 其 X 射線衍射圖譜如圖 37 所示 。說明經(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（ 論文 ） 27 還原為 Mn3O4。 圖 36 900℃ 煅燒后混合物的 XRD 圖譜 對其 XRD 圖譜進(jìn)行分析，黑色代表樣品，藍(lán)色代表 Mn3O4。 河南科 技大學(xué)畢業(yè) 設(shè)計（ 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。 對其 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。 物相分析 試驗 (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。每一物相都有一系列特定的衍射數(shù)據(jù)，在對物相進(jìn)行鑒定時，為了迅速在幾萬張標(biāo)準(zhǔn)卡片中找到所需的卡片，就必須對標(biāo)準(zhǔn)卡片及相應(yīng)的檢索資料有所了解。本 試驗 采用圖譜直接對比法 。 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， 衍射峰的強度是物相對 X射線吸收強弱和在混合物中含量多少的反映 [27]。不同物相混在一起時，它們各自的衍射數(shù)據(jù)將同時出現(xiàn)，互不干擾地疊加在一起。其中 d與晶 胞形狀及大小有關(guān)， I/I1與質(zhì)點的種類及位置有關(guān)。 物相分析過程 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) (包括點陣類型、晶胞大小、晶胞中質(zhì)點的數(shù)目及坐標(biāo)等 )。 陶瓷 X 光管為國際標(biāo)準(zhǔn)尺寸具有壽命長，焦斑位置穩(wěn)定的 特點，閃爍記數(shù)器具有時間分辨率高，計數(shù)損失小，線形范圍大的特點 ， GOEBEI 鏡的應(yīng)用帶來了衍射應(yīng)用的技術(shù)革命。步進(jìn)馬達(dá)加光學(xué)編碼器確保測角儀快速而準(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。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。如：半導(dǎo)體致冷的高能量分辨率硅檢測器，正比位敏檢測器，固體硅陣列檢測器， CCD面積檢測器等等，都是高檔衍射儀的可選配置。 X射線衍射儀使用的 X射線檢測器一般是 NaI閃爍檢測器或正比檢測器，已經(jīng)有將近半個世紀(jì)的歷史了。所以高功率 X射線衍射儀又稱為高功率旋轉(zhuǎn)陽極 X射線衍射儀 。 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算機系統(tǒng) ， 它們的特點是自動化和智能化 。 樣品及樣品位置取向的調(diào)整機構(gòu)系統(tǒng) ：樣品須是單晶、粉末、多晶或微晶的固體塊。 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]。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)行分析測定。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]。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。 這里說的 “ 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。每種對 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，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 。 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方向被改變了但是波長仍保持不變的現(xiàn)象。 167。min。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，整個熱解 燃燒過程平均速 率 mg/mg 圖 32 鋸末空白試驗的熱解 燃燒過程特性曲線 河南科 技大學(xué)畢業(yè) 設(shè)計（ 論文 ） 22 圖 33 鋸末與 MnO2 混合 時的熱解 燃燒過程特性曲線 分析 鋸末 試樣兩種不同熱解 燃燒過程的特性曲線圖 32 和 33，可以看出，未添 加 MnO2 的空白試驗中， 鋸末 的燃燒明顯分為揮發(fā)分和焦炭燃燒兩個階段 ,發(fā)生在 224496℃ 溫度范圍內(nèi) ,平均熱解 燃燒速率 mg/mg通過熱重分析 試驗 ， 對 鋸末 添加MnO2和不添加 (空白 )時的不同燃燒過程均作了研究 ， 得到了它們?nèi)紵^程的特性曲線 。 將 5mg過篩后的鋸末與 10 mgMnO2混合均勻，做樣品 二 。 熱重分析 試驗 將破碎后的鋸末過 40目篩。已在無機物、有機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 面積的測定；氧化穩(wěn)定性和還原穩(wěn)定性的研究；反應(yīng)機制的研究等諸多方面得到廣泛的應(yīng)用 。河南科 技大學(xué)畢業(yè) 設(shè)計（ 論文 ） 21 燃燒失重速率曲線 DTG 可以通過對曲線的數(shù)學(xué)分析得到。 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)式微電天平來測量，當(dāng)試樣因分解作用 或 化學(xué)反應(yīng)發(fā)生重量變化時，天平梁發(fā)生偏轉(zhuǎn)，梁中心的紐帶同時被拉緊，光電檢測元件的偏轉(zhuǎn)輸出變大，導(dǎo)致吸引線圈中電流的改變。 記錄天平根 據(jù)動作方式可以分為兩大類：偏轉(zhuǎn)型和指零型，無論哪種方式都是將測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，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、對數(shù)或者其他函數(shù)等，用來對 試驗 的多方面熱分析。 在 天平檢測部分 ， 試樣質(zhì)量變化 ， 通過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，經(jīng)稱重放大器放大， 再由記錄儀或微處理機加以記錄。 試樣在程序控溫下工作。零位法是采用差動變壓器法、光學(xué)法測定天平梁的傾斜度，然后去調(diào)整安裝在天平 系統(tǒng)和磁場中線圈的電流，使線圈轉(zhuǎn)動恢復(fù)天平梁的傾斜 。檢測質(zhì)量的變化最常用的辦法就是用熱天平，測量的原理有兩種，可分為變位法和零位法。 熱重分析 167。 比較表 330 與 表 327 可以看出，在高溫下鋸末的燃燒相對低溫來說更充分， 在本 試驗 所得數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上， 可以認(rèn)為當(dāng)以 KMnO4 為催化劑，鋸末作為生物質(zhì)燃 料的情況下，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。 試驗數(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 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 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