ИСТОРИЯ ЗА УСПЕХ НА КЛИЕНТА
Използване на NETZSCH Симултанни термични анализатори за превръщане на твърди отпадъци в енергийни материали
Прочетете най-новата ни история за успех на клиент от професор Гуожао Джи, Технологичен университет Далян, Китай! Става дума за превръщането на твърди отпадъци в ценни продукти с помощта на симултанния термичен анализатор (STA) на NETZSCH. По тази тема са публикувани няколко научни статии.
Д-р Гуожао Джи, роден през 1986 г., получава докторската си степен по химично инженерство през 2014 г. от Университета на Куинсланд, Австралия. Завършва магистратура и бакалавърска степен по машинно инженерство в Североизточния университет, Китайска народна република, съответно през 2010 г. и 2008 г. Понастоящем като доцент работи в Училището по науки за околната среда и технологии в Технологичния университет в Далян, Китай. Изследователските интереси на д-р Джи включват газификация на твърди отпадъци, кинетично моделиране на термохимични преобразувания, високотемпературно улавяне наCO2 и изчислителни приложения на флуидната динамика в термохимичните процеси. Той е автор на над 100 публикации в реферирани списания, две книги и три глави от книги, с над 3200 цитирания и H-индекс 35.
В следващите редове д-р Гуожао Джи ще ни запознае с изследванията си в областта на превръщането на твърди отпадъци в енергия.
“С точните измервания с помощта на инструментите NETZSCH STA получаваме надеждно сравнение на подготвените от нас материали, което не само улеснява избора на материали, но и дава насоки или насоки за подготовката на функционални материали.”
Д-р Гуожао Джи: "Лабораторията за рециклиране на твърди отпадъци в DUT е посветена на превръщането на твърди отпадъци в продукти с висока стойност, които могат да се използват в енергетиката, околната среда и материалната индустрия чрез термохимични реакции. Лабораторията предлага решения, оборудване и материали, свързани с обработката на твърди отпадъци.
През 2019 г. изпратихме някои проби отСО2 сорбент на NETZSCH Scientific Instruments Trading (Shanghai) Ltd. и NETZSCH предостави много професионална услуга за тестване. Този страхотен опит насърчи по-нататъшното ни сътрудничество с NETZSCH. През 2020 г. лабораторията ни поръча NETZSCH STA 449 F3 , предназначен основно за изпитване на поведението при разлагане на органични твърди отпадъци. През 2021 г. лабораторията ни закупи STA 2500 за тестване на поведението на сорбция наCO2 на нашите функционални материали, които ще се използват за подобряване на газификацията на твърди отпадъци. През 2023 г. беше закупен NETZSCH DSC 404 F3 , който ни помага да измерваме термодинамичната информация по време на пиролиза на органични отпадъци, както и да идентифицираме фазовия преход на неорганични отпадъци по време на процеса на термична обработка."
Д-р Джи, какви бяха конкретните предизвикателства пред Вашата компания, преди да използва нашите решения, и/или какви въпроси или проблеми искахте да решите с тях?
- "Точен контрол на температурата: Разработихме функционален материал, който се използва за газификация на органични отпадъци. Този материал трябва да улавяCO2 в условията на газификация и освобождаването наCO2 в условията на регенерация. Основната разлика между условията на газификация и условията на регенерация е температурата. При газификацията температурата е около 700°C, а при регенерацията - около 900°C. За да измерим ефективността на нашия функционален материал, трябва да превключваме температурата често, бързо и точно.
- Large масова проба: Ние работим основно върху термична обработка на органични отпадъци, а свойствата на органичните отпадъци варират в определен диапазон. Поради слабата еднородност на истинските органични отпадъци резултатите от TGA теста могат да се различават, ако всеки път вземаме проба с маса само няколко милиграма. За да подобрим представителността на суровината от отпадъци, трябва да вземем по-голямо количество проба, което да включва в по-голяма степен всяка част от органичните отпадъци."
Защо избрахте NETZSCH?
"Марката NETZSCH има добра репутация в областта на научните изследвания. По време на ежедневната си работа четем огромни количества изследователски статии и NETZSCH е най-често срещаната марка в разделите за термогравиметричен анализ в статиите в изследователските списания.
Освен това уредите на NETZSCH се отличават с точен контрол на температурата, скоростта на нарастване и газовата среда, което даде възможност за ефективни циклични тестове на нашия функционален материал. Въз основа на нашето ограничено проучване NETZSCH позволи да се вземе най-голямото количество проби, което осигури по-стабилни или повтарящи се резултати от разлагането на твърдите отпадъци."
Моля, посочете конкретен пример за това как сте използвали нашите решения.
Пример за това е поведението на отпадъчните гуми при термично разграждане.
"Тъй като автомобилите стават все по-разпространени, а производството на гуми в световен мащаб напредва, се произвежда значително количество отпадъчни гуми след тяхното износване. Поради своята екологична токсичност и устойчивост на разграждане, отпадъчните гуми могат да представляват заплаха за човешкото здраве и околната среда. Обещаващ начин за третиране на отпадъчни гуми е пиролизата, при която не само се постига минимизиране на отпадъците, но и се генерират ценни продукти като сингаз, мазут и дървени въглища. Термогравиметричният анализ (ТГА) се счита за ефективна технология за изследване на термичното поведение на пиролизата на отпадъчни гуми, включително началната температура, крайната температура и пиковата температура на пиролизната реакция и т.н.; това ни помага да разберем процеса на пиролиза и допринася за проектирането на пиролизния реактор и оптимизирането на процеса. Експериментите TGA бяха проведени с помощта на NETZSCH STA 2500 и NETZSCH STA 449 F3 . Около 6 mg от суровината бяха заредени вкерамичен тигел от Al2O3и нагряти от стайна температура до 600 °C при три скорости на нагряване от 10, 20 и 30 °C-min-1. Азотът е използван като газ носител със скорост на потока 200 ml-min-1."
Поведението на отпадъчната гума при термично разграждане е представено на фигура 1. Ясно се вижда, че основната реакция на пиролиза на отпадъчната гума протича в температурния диапазон от 200°C до 500°C с дял на масовите загуби от 64%. Два пика, наблюдавани в DTG кривите, разположени в температурните диапазони 300°C ~ 410°C и 410°C ~ 450°C, съответстват на разграждането на основния компонент на отпадъчната гума, естествения каучук и синтетичния каучук. С увеличаването на скоростта на нагряване началната температура(Ts) на пиролизната реакция, температурата, съответстваща на максималната скорост на загуба на тегло(Tmax), и крайната температура(Te) на пиролизната реакция имат нарастваща тенденция (таблица 1).
Таблица 1. Характеристики на пиролизата; параметри на пиролизата на отпадъчни гуми при три различни скорости на нагряване
Скорост на нагряване (◦C-min-1) | Ts(◦C) | Tmax(◦C) | Te(◦C) |
10 | 288 | 375 | 524 |
20 | 298 | 388 | 530 |
30 | 308 | 395 | 544 |
Сорбентите на основата на CaO имат широки перспективи за приложение при улавянето на въглерод преди изгаряне. В типична реакция на производство на водород чрез парен реформинг добавянето на сорбенти на основата на CaO може да отстранигенерирания на мястоCO2 , да наруши термодинамичното равновесие и да увеличи движещата сила на реакцията, като по този начин измести реакцията към производство на водород. Това подобрява концентрацията и добива наH2. Въпреки това, поради склонността им към синтероване, е необходимо да се допират инертни стабилизатори, които имат висока температура на Тамман.
Сорбентите заСО2 на основата на Са обикновено изискват изследвания на промените в теглото по време на реакциите на карбонизация и калциниране ватмосфера на N2 илиСО2 при високи температури (650°C-850°C), за да се отразят ефективността на адсорбцията наСО2 и кинетиката на адсорбция на материала. В това изследване стоманена шлака и варовик бяха смесени, за да се приготвят сорбенти на основата на стоманена шлака. Тествахме адсорбционните характеристики на сорбентите на основата на стоманена шлака, като използвахме TGA (NETZSCH STA 449 F5 ).
Резултатите са следните:
"Както е показано на фигура 2, капацитетът наадсорбция на CO2 от чист CaO намалява бързо (0,293CO2/g сорбент до 0,097CO2/g сорбент), докато адсорбционният капацитет на сорбента, приготвен с начална концентрация на киселина от 2 mol/l, показва значително намалена скорост на спад. Освен това с увеличаване на дела на допиране на стоманена шлака се повишава и стабилността на сорбента. Сорбентите на основата на стоманена шлака също така показват по-добри общи показатели за абсорбция наCO2 в продължение на 30 цикъла. Фигура 3 илюстрира и промяната в скоростта на адсорбция. Първоначално CaO показва ясно предимство по отношение на скоростта на адсорбция. Въпреки това, с увеличаването на броя на циклите, степента на адсорбция на CaO намалява значително, като в крайна сметка се стабилизира на по-ниско ниво. За разлика от тях, сорбентите, легирани със стоманена шлака, показват значително подобрение, като ефектът става по-изразен с увеличаване на броя на циклите."
Как използвахте получените резултати?
"Системите NETZSCH STA 2500 и STA 449 F3 имат много точен и бърз контрол на температурата. Този контрол на люлеенето на температурата е много полезен и полезен при тестването на нашите функционални материали за газификация на отпадъци.
С точното измерване с помощта на устройствата NETZSCH получаваме надеждно сравнение на подготвените от нас материали, което не само улеснява избора на материали, но и дава насоки или насоки за подготовката на функционалните материали. Публикували сме над 50 научни статии в списания като Energy & Environmental Science, Environmental Science & Technology, Chemical Engineering Journal, Fuel Processing Technology, Journal of Cleaner Production и др."
Имате ли опит и с нашата поддръжка и обслужване на клиенти?
"Да, и бих казал, че това е повече от чудесен опит. Г-н Haiming Zhang и г-жа Shenjun Sheng ни оказаха неограничена помощ, преди действително да закупим инструментите на NETZSCH. След закупуването на NETZSCH STA 2500 и STA 449 F3 , винаги получавахме бърз отговор от г-н Shuaitao Zeng, когато имахме въпроси.
Семинарът на 9 май 2023 г. в Далян също беше чудесно събитие. Аз и моите ученици получихме много изчерпателна, практична и полезна информация от инженерите и експертите."
Д-р Джи, благодарим Ви много за тази положителна обратна връзка!
Как си представяте бъдещото си сътрудничество с нас? Има ли нови предизвикателства, на които бихте искали да се спрем?
"Следващата тема, по която бих искал да продължа да си сътруднича с NETZSCH, може да бъде тестът за газификация на органични отпадъци чрез добавяне на пара към пещта за TGA. Понастоящем не разполагаме с достатъчно средства за това, но рано или късно ще извършим този вид тестове при налично финансиране.
Вторият въпрос, на който бих искал да обърна внимание, е бързото нагряване, което би могло да съответства на скоростта на нагряване в реалните сценарии. Имаме желание да измерим поведението на органичните отпадъци при разлагане, когато те влизат в контакт с топлоносители в реактори. В тези ситуации скоростта на нагряване може да достигне до 102~103 K s-1. Постигането на тази скорост на нагряване с точно измерване на масата ще бъде голяма революционна стъпка за третирането на отпадъците."
