黑龙江地区10种常见树叶的热重的方式分析

在森林里所有活的物质都具有潜在的燃烧性和释放能量的能力[1]，而这些物质被定义为森林可燃物。森林里的火灾发生的物质基础就是森林可燃物，并且它也是森林大火传播的主要因素和防火灭火的理论依据[2]。因此，在分析森林能否被引燃，其火势如何蔓延、蔓延速度以及防火行为过程时，可燃物是一个非常重要的因素。在森林火灾中最开始的阶段是森林可燃物的分解，它为引发森林着火和火的蔓延提供了必需的可燃材料，而且对随后的着火是否发生和火蔓延的整个过程的持续都起到了非常重要的作用[3]。故森林里的可燃物的热解特征是其燃烧性的重要组分部分[4]。为了更直接、更精确的展示森林可燃物的热解过程，把热分析技术应用到其研究中，并达到更进一步地探讨其热解机理[5]。利用热分析技术计算所得到的热解动力学参数（A、E）可以为森林可燃物、林火的模型等一系列科研工作提供更加确切的基础数据，而且也为森林防火树种的选择提供了依据。 　　目前，国内外研究者大部分推荐用热分析方法研究森林可燃物的热学性质[6，7，8]。去评价森林可燃物的相对燃烧性能，可以利用所学的热重分析法和微商热重分析法，因为可以参考这两种方法的燃烧分布曲线[9，10]。舒立福[11]等应用热分析技术，得到了不同树种的热解参数，并比较其热稳定性，计算出各树种热反应的活化能E和反应速率A，进而解释了不同有阻火能力的树种热解特性上的不同。可是目前我国还没有建立一个完整的可燃物着火特性数据库，所以，去研究可燃物的热解与着火特性以及去确定其着火特性参数，对建立完整的数据库有着重要的意义[12]。 简历大全 /html/jianli/ 　　1 材料与仪器 　　1.1 材料来源 　　供试验分析的植物于2011年12月采自黑龙江省东北林业大学的林场内。选择白桦、黑皮油松、红皮云杉、胡桃楸、蒙古栎、水曲柳、兴安落叶松、榆树、樟子松、长白落叶松等有代表性的10种树木，因为树叶在树木的所有器官中是最容易烧燃的部分，所以选取树叶为研究对象。进而对树种的叶子进行采集，采集的样品储存在信封里，并且把信封敞口放置，并且统一在试验室环境条件下风干，这样可以使样品的含水率完全处于风干的状态下，进而避免由于温差而引起的热降解。风干以后用高速旋转万能粉碎机粉碎样品，随后用60目的筛子筛取（粒径0.25mm）样品，然后保存在信封里以备试验所用。 　　1.2 实验方法 　　热重分析实验在美国TA公司的TGAQ500型分析仪上进行。载气为高纯氮气，其流量是60mL/min，样品用量约5mg，在空气气氛下，以10℃/min的加热速率从室温（约25℃）到700℃。该系统自动采样，并且计算机自动给出数据及热重（TG）、微商热重（DTG）曲线，最后会得到相关的热解试验数据。 　　1.3 热解的动力学原理 　　生物质的热分析动力学研究大部分都基于一个最基本的假设，即： 作文 /zuowen/ 　　A（固）B（固）+C（气） （1） 　　其反应速率与温度和反应速率时间的关系都符合反应动力学Arrhenius方程，可表示为：　　（2） 　　式中，为t时刻的分解程度又称转化率。 　　，和分别为样品的原始质量与热解结束后的质量，m为在某一时刻热解时样品的质量；k为 　　Arrhenius反应速率常数，可表示为，E为反应活化能，kJ/mol；A为频率因子，s—1；R为气体通用常数，8.314J/（molK）；T为反应温度，K。为分解的固体反应物与反应速率的函数关系。将代人式（2），运用单条升温速率曲线Coats—Red fem法积分得到： 　　（3） 　　g（）=—ln（1—） （4） 　　因为，2RT/E项较小并可以忽略，所以（12RT/E）1，则式（3）近似可以变换为： 　　（5） 　　其中，，动力学方程可简化为：设，，，故可以做相应的拟合方程，进而可以从曲线方程的截距项求出频率因子（A），斜率项求出样品的活化能（E）。 　　2 结果与分析 　　2.1 热失重曲线的特征分析 　　本文应用的是热重分析法和微商热重法。热重分析技术是测量物质在程序温度下的质量与温度关系的一种技术[13]，它的曲线的横坐标是温度，纵坐标是失重率。微商热重法是记录热重曲线对温度或时间的一阶导数的一[提供代写论文的服务]种技术，它的曲线横坐标代表的是温度，而纵坐标代表的是重量变化速率。以热重分析为基础，去研究微商热重分析，由于两者的曲线图是相互对应的，所以当热重曲线上出现明显的质量变化时，微商热重曲线上也会相应的出现比较明显的失重速率峰。故能在微商热重曲线清楚的看到所测样品的热解和整个燃烧过程体系的失重情况。

开题报告 /html/lunwenzhidao/kaitibaogao/ 　　TG曲线反映了样品质量变化与温度的关系，DTG曲线反映了样品质量随温度的变化率。从图1上可以看出，所研究的10种植物样品在空气气氛下的DTG曲线上有两个明显的热失重峰，这与文献中报道的生物质燃烧过程是吻合的[14，15]。同样在TG曲线上相对应的也有两个失重坡。样品的水分减少主要发生在150℃之前，在这个阶段主要是样品里面的自由水挥发和结合水解吸附脱水的过程，而且此时样品内部也伴随解聚、重组和玻璃化转变，不过这些都是比较少量的，但是这些少量的变化为下一阶段提起做了准备，在该阶段样品的失重率在5%左右，显而易见不是样品的主要热失重阶段。　　在不同树种的树叶中，纤维素、半纤维素和木质素含量不同，而这三者是树叶的主要成分，所以在他们各自TG—DTG的曲线上峰值大小和出峰温度肯定也不同。第1个明显的失重峰主要是由于大量的纤维素和大量的半纤维素的热分解，还有部分木质素的软化和分解，这是样品主要的热解失重阶段，失重率在50%左右。在图1上可以看出，在150℃左右到350℃左右，10种植物在DTG曲线上出现了不同程度波峰，红皮云杉、兴安落叶松、蒙古栎及长白落叶松出现了两个不同分离程度的峰，这可能是因为纤维素、半纤维素的热解出现两个DTG峰，而这两个峰分离导致了上述现象。因为是否会出现这种分离现象取决于半纤维素相对于纤维素组分的含量，所以，这说明红皮云杉、兴安落叶松、蒙古栎及长白落叶松中的半纤维素组分含量相对比较多，而这一现象符合前人的研究，则分离的程度则取决于温度下的失重速率的变化。对于白桦、黑皮油松、胡桃楸、水曲柳、榆树及樟子松来说，只看到了一个峰，是因为这6种植物中的 思想汇报 /sixianghuibao/。