Ιστορία επιτυχίας πελάτη
Χρήση των ταυτόχρονων θερμικών αναλυτών NETZSCH για τη μετατροπή στερεών αποβλήτων σε ενεργειακά υλικά
Διαβάστε την τελευταία ιστορία επιτυχίας του πελάτη μας από τον καθηγητή Guozhao Ji, Dalian University of Technology, Κίνα! Πρόκειται για τη μετατροπή στερεών αποβλήτων σε πολύτιμα προϊόντα μέσω του ταυτόχρονου θερμικού αναλυτή (STA) NETZSCH. Έχουν δημοσιευτεί αρκετές επιστημονικές εργασίες για το θέμα αυτό.
ΟΔρ Guozhao Ji, γεννημένος το 1986, έλαβε το διδακτορικό του δίπλωμα στη χημική μηχανική το 2014 από το Πανεπιστήμιο του Queensland της Αυστραλίας. Ολοκλήρωσε τα μεταπτυχιακά του και πτυχία μηχανολόγου μηχανικού στο Πανεπιστήμιο Northeastern της Λαϊκής Δημοκρατίας της Κίνας το 2010 και το 2008, αντίστοιχα. Επί του παρόντος, ως αναπληρωτής καθηγητής, εργάζεται στη Σχολή Περιβαλλοντικής Επιστήμης και Τεχνολογίας του Τεχνολογικού Πανεπιστημίου Dalian στην Κίνα. Τα ερευνητικά ενδιαφέροντα του Δρ Ji περιλαμβάνουν την αεριοποίηση στερεών αποβλήτων, την κινητική μοντελοποίηση θερμοχημικών μετατροπών, τη δέσμευσηCO2 σε υψηλές θερμοκρασίες και τις υπολογιστικές εφαρμογές δυναμικής ρευστών σε θερμοχημικές διεργασίες. Έχει συγγράψει πάνω από 100 δημοσιεύσεις σε περιοδικά με κριτές, δύο βιβλία και τρία κεφάλαια βιβλίων, με πάνω από 3200 αναφορές και δείκτη H-index 35.
Στη συνέχεια, ο Dr. Guozhao Ji θα μας δώσει πληροφορίες για την έρευνά του σχετικά με τη μετατροπή στερεών αποβλήτων σε ενέργεια.
“Με την ακριβή μέτρηση μέσω των οργάνων NETZSCH STA, έχουμε μια αξιόπιστη σύγκριση των παρασκευασμένων υλικών μας, η οποία όχι μόνο διευκολύνει την επιλογή των υλικών, αλλά παρέχει επίσης καθοδήγηση ή κατεύθυνση για την προετοιμασία λειτουργικών υλικών.”
Δρ Guozhao Ji: "Το εργαστήριο ανακύκλωσης στερεών αποβλήτων στο DUT είναι αφιερωμένο στη μετατροπή στερεών αποβλήτων σε προϊόντα υψηλής αξίας που θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν στις βιομηχανίες ενέργειας, περιβάλλοντος και υλικών μέσω θερμοχημικών αντιδράσεων. Το εργαστήριο παρέχει λύσεις, εξοπλισμό και υλικά σχετικά με την επεξεργασία στερεών αποβλήτων.
Το 2019, στείλαμε κάποια δείγματα απορροφητικούCO2 στο NETZSCH Scientific Instruments Trading (Shanghai) Ltd. και το NETZSCH παρείχε μια πολύ επαγγελματική υπηρεσία δοκιμών. Αυτή η φοβερή εμπειρία προώθησε την περαιτέρω συνεργασία μας με το NETZSCH. Το 2020, το εργαστήριό μας παρήγγειλε ένα NETZSCH STA 449 F3 που προορίζεται κυρίως για τη δοκιμή της συμπεριφοράς αποσύνθεσης οργανικών στερεών αποβλήτων. Το 2021, το εργαστήριό μας αγόρασε ένα STA 2500 για τη δοκιμή της συμπεριφοράς απορρόφησηςCO2 των λειτουργικών μας υλικών που θα χρησιμοποιούνταν για την ενίσχυση της αεριοποίησης στερεών αποβλήτων. Το 2023 αγοράστηκε ένα NETZSCH DSC 404 F3 για να μας βοηθήσει να μετρήσουμε τις θερμοδυναμικές πληροφορίες κατά την πυρόλυση οργανικών αποβλήτων καθώς και να προσδιορίσουμε τη μετάβαση φάσης των ανόργανων αποβλήτων κατά τη διαδικασία θερμικής επεξεργασίας"
Δρ Ji, ποιες ήταν οι συγκεκριμένες προκλήσεις που αντιμετώπιζε η εταιρεία σας πριν από τη χρήση των λύσεών μας ή/και ποια ζητήματα ή προβλήματα θέλατε να λύσετε με αυτές
- "Ακριβής έλεγχος της θερμοκρασίας: Αναπτύξαμε ένα λειτουργικό υλικό το οποίο χρησιμοποιείται για την αεριοποίηση οργανικών αποβλήτων. Το υλικό αυτό πρέπει να δεσμεύειτο CO2 σε συνθήκες αεριοποίησης και την απελευθέρωσηCO2 σε συνθήκες αναγέννησης. Η κύρια διαφορά μεταξύ των συνθηκών αεριοποίησης και των συνθηκών αναγέννησης είναι η θερμοκρασία. Για την αεριοποίηση, η θερμοκρασία είναι περίπου 700°C και για την αναγέννηση είναι περίπου 900°C. Προκειμένου να μετρήσουμε την απόδοση του λειτουργικού μας υλικού, πρέπει να αλλάζουμε τη θερμοκρασία συχνά, γρήγορα και με ακρίβεια.
- Large δείγμα μάζας: Εργαζόμαστε κυρίως στη θερμική επεξεργασία οργανικών αποβλήτων και η ιδιότητα των οργανικών αποβλήτων ποικίλλει εντός ενός συγκεκριμένου εύρους. Λόγω της κακής ομοιομορφίας των πραγματικών οργανικών αποβλήτων, τα αποτελέσματα της δοκιμής TGA ενδέχεται να διαφέρουν εάν λαμβάνουμε κάθε φορά δείγμα μάζας λίγων χιλιοστογραμμαρίων. Για να ενισχύσουμε την αντιπροσωπευτικότητα του υλικού τροφοδοσίας των αποβλήτων, πρέπει να πάρουμε μεγαλύτερη ποσότητα δείγματος που θα περιλαμβάνει περισσότερο κάθε μέρος των οργανικών αποβλήτων"
Γιατί επιλέξατε το NETZSCH
"Η μάρκα NETZSCH έχει καλή φήμη στον τομέα της έρευνας. Διαβάζουμε τεράστια ερευνητικά άρθρα κατά τη διάρκεια της καθημερινής μας εργασίας και το NETZSCH είναι η μάρκα που συναντάται συχνότερα στα τμήματα θερμοβαρυμετρικής ανάλυσης σε άρθρα ερευνητικών περιοδικών.
Επιπλέον, τα όργανα NETZSCH διαθέτουν ακριβή έλεγχο της θερμοκρασίας, του ρυθμού αύξησης και του περιβάλλοντος αερίου, γεγονός που επέτρεψε αποτελεσματικές κυκλικές δοκιμές του λειτουργικού μας υλικού. Με βάση την περιορισμένη έρευνά μας, το NETZSCH επέτρεψε τη μεγαλύτερη ποσότητα δείγματος, η οποία παρείχε πιο σταθερά ή επαναλαμβανόμενα αποτελέσματα της αποσύνθεσης των στερεών αποβλήτων"
Παρακαλείστε να δώσετε ένα συγκεκριμένο παράδειγμα για το πώς χρησιμοποιήσατε τις λύσεις μας.
Ένα παράδειγμα είναι η συμπεριφορά θερμικής αποικοδόμησης των ελαστικών αποβλήτων.
"Καθώς τα αυτοκίνητα γίνονταν όλο και πιο διαδεδομένα και η παγκόσμια παραγωγή ελαστικών προχωρούσε, μια σημαντική ποσότητα αποβλήτων ελαστικών παρήχθη μετά τη φθορά τους. Λόγω της οικολογικής τοξικότητάς τους και της ανθεκτικότητάς τους στην αποικοδόμηση, τα απόβλητα ελαστικών θα μπορούσαν να αποτελέσουν απειλή για την ανθρώπινη υγεία και το περιβάλλον. Μια πολλά υποσχόμενη οδός για την επεξεργασία των αποβλήτων ελαστικών είναι η πυρόλυση, η οποία όχι μόνο επιτυγχάνει την ελαχιστοποίηση των αποβλήτων, αλλά παράγει επίσης πολύτιμα προϊόντα, όπως συν-αέριο, μαζούτ και κάρβουνο. Η θερμοβαρυτομετρική ανάλυση (TGA) θεωρείται ως μια αποτελεσματική τεχνολογία για τη διερεύνηση της θερμικής συμπεριφοράς της πυρόλυσης των ελαστικών αποβλήτων, συμπεριλαμβανομένης της αρχικής θερμοκρασίας, της τελικής θερμοκρασίας και της μέγιστης θερμοκρασίας της αντίδρασης πυρόλυσης κ.λπ. αυτό μας βοηθά στην κατανόηση της διαδικασίας πυρόλυσης και συμβάλλει στο σχεδιασμό του αντιδραστήρα πυρόλυσης και στη βελτιστοποίηση της διαδικασίας. Τα πειράματα TGA πραγματοποιήθηκαν με τη βοήθεια ενός NETZSCH STA 2500 και ενός NETZSCH STA 449 F3 . Περίπου 6 mg πρώτης ύλης φορτώθηκαν σεκεραμικό χωνευτήρι Al2O3και θερμάνθηκαν από τη θερμοκρασία δωματίου στους 600°C με τρεις ρυθμούς θέρμανσης 10, 20 και 30°C-min-1. Ως φέρον αέριο χρησιμοποιήθηκε άζωτο με ρυθμό ροής 200 ml-min-1"
Η συμπεριφορά θερμικής αποικοδόμησης των ελαστικών αποβλήτων απεικονίζεται στο Σχήμα 1. Είναι σαφές ότι η κύρια αντίδραση πυρόλυσης των ελαστικών απορριμμάτων έλαβε χώρα στο εύρος θερμοκρασιών 200°C έως 500°C με κλάσμα απώλειας μάζας 64%. Δύο κορυφές που παρατηρήθηκαν στις καμπύλες DTG, οι οποίες εντοπίστηκαν στις περιοχές θερμοκρασιών 300°C ~ 410°C και 410°C ~ 450°C, αντιστοιχούσαν στην αποικοδόμηση του κύριου συστατικού των ελαστικών αποβλήτων, του φυσικού καουτσούκ και του συνθετικού καουτσούκ. Καθώς αυξάνεται ο ρυθμός θέρμανσης, η αρχική θερμοκρασία(Ts) της αντίδρασης πυρόλυσης, η θερμοκρασία που αντιστοιχεί στον μέγιστο ρυθμό απώλειας βάρους(Tmax) και η τελική θερμοκρασία(Te) της αντίδρασης πυρόλυσης παρουσιάζουν αυξητική τάση (Πίνακας 1).
Πίνακας 1. Χαρακτηριστικά πυρόλυσης- παράμετροι πυρόλυσης ελαστικών αποβλήτων σε τρεις διαφορετικούς ρυθμούς θέρμανσης
Ρυθμός θέρμανσης (◦C-min-1) | Ts(◦C) | Tmax(◦C) | Te(◦C) |
10 | 288 | 375 | 524 |
20 | 298 | 388 | 530 |
30 | 308 | 395 | 544 |
Τα απορροφητικά με βάση το CaO έχουν ευρείες προοπτικές εφαρμογής στη δέσμευση άνθρακα πριν από την καύση. Σε μια τυπική αντίδραση παραγωγής υδρογόνου με αναμόρφωση ατμού, η προσθήκη απορροφητικών ουσιών με βάση το CaO μπορεί να απομακρύνει τοCO2 που παράγεται επιτόπου, σπάζοντας τη θερμοδυναμική ισορροπία και αυξάνοντας την κινητήρια δύναμη της αντίδρασης, μετατοπίζοντας έτσι την αντίδραση προς την παραγωγή υδρογόνου. Αυτό βελτιώνει τη συγκέντρωση και την απόδοση τουΗ2. Ωστόσο, λόγω της τάσης τους για πυροσυσσωμάτωση, είναι απαραίτητο να ντοπάρονται αδρανείς σταθεροποιητές που έχουν υψηλή θερμοκρασία Tamman.
Τα απορροφητικάCO2 με βάση το Ca απαιτούν συνήθως μελέτες σχετικά με τις μεταβολές του βάρους κατά τη διάρκεια αντιδράσεων ενανθράκωσης και πύρωσης υπόατμόσφαιρα N2 ήCO2 σε υψηλές θερμοκρασίες (650°C-850°C), ώστε να αντικατοπτρίζεται η απόδοση προσρόφησηςCO2 του υλικού και η κινητική προσρόφησης. Στην παρούσα μελέτη, σκωρία χάλυβα και ασβεστόλιθος αναμείχθηκαν για την παρασκευή ροφητικών υλικών με βάση τη σκωρία χάλυβα. Ελέγξαμε την απόδοση προσρόφησης των απορροφητικών υλικών με βάση τη σκωρία χάλυβα χρησιμοποιώντας TGA (NETZSCH STA 449 F5 ).
Τα αποτελέσματα έχουν ως εξής:
"Όπως φαίνεται στο Σχήμα 2, η ικανότηταπροσρόφησης CO2 του καθαρού CaO μειώνεται ραγδαία (0,293CO2/g ροφητικού υλικού σε 0,097CO2/g ροφητικού υλικού), ενώ η ικανότητα προσρόφησης του ροφητικού υλικού που παρασκευάστηκε με αρχική συγκέντρωση οξέος 2 mol/l παρουσιάζει σημαντικά μειωμένο ρυθμό μείωσης. Επιπλέον, καθώς αυξάνεται το ποσοστό πρόσμιξης σκωρίας χάλυβα, ενισχύεται και η σταθερότητα του ροφητικού υλικού. Τα ροφητικά με βάση τη σκωρία χάλυβα παρουσιάζουν επίσης καλύτερη συνολική απόδοση απορρόφησηςCO2 για 30 κύκλους. Το Σχήμα 3 απεικονίζει επίσης τη μεταβολή του ρυθμού προσρόφησης. Αρχικά, το CaO παρουσιάζει σαφές πλεονέκτημα στο ρυθμό προσρόφησης. Ωστόσο, με την αύξηση του αριθμού των κύκλων, ο ρυθμός προσρόφησης του CaO μειώνεται σημαντικά, σταθεροποιούμενος τελικά σε χαμηλότερο επίπεδο. Αντίθετα, τα προσροφητικά υλικά που είναι ντοπαρισμένα με σκωρία χάλυβα παρουσιάζουν σημαντική βελτίωση, με την επίδραση να γίνεται εντονότερη όσο αυξάνεται ο αριθμός κύκλων"
Πώς χρησιμοποιήσατε τα αποτελέσματα που προέκυψαν
"Τα NETZSCH STA 2500 και STA 449 F3 διαθέτουν πολύ ακριβή και γρήγορο έλεγχο της θερμοκρασίας. Αυτός ο έλεγχος ταλάντευσης της θερμοκρασίας είναι πολύ χρήσιμος και χρήσιμος στη δοκιμή των λειτουργικών υλικών μας για την αεριοποίηση αποβλήτων.
Με την ακριβή μέτρηση μέσω των συσκευών NETZSCH, έχουμε μια αξιόπιστη σύγκριση των παρασκευασμένων υλικών μας, η οποία όχι μόνο διευκολύνει την επιλογή των υλικών, αλλά και παρέχει καθοδήγηση ή κατεύθυνση για την προετοιμασία των λειτουργικών υλικών. Έχουμε δημοσιεύσει πάνω από 50 ερευνητικά άρθρα σε περιοδικά όπως Energy & Environmental Science, Environmental Science & Technology, Chemical Engineering Journal, Fuel Processing Technology, Journal of Cleaner Production κ.λπ."
.
Έχετε επίσης κάποια εμπειρία με την υποστήριξη και την εξυπηρέτηση πελατών μας
"Ναι, και θα έλεγα κάτι παραπάνω από εξαιρετική εμπειρία. Ο κ. Haiming Zhang και η κ. Shenjun Sheng παρείχαν απεριόριστη βοήθεια πριν αγοράσουμε πραγματικά τα όργανα NETZSCH. Μετά την αγορά των NETZSCH STA 2500 και STA 449 F3 , είχαμε πάντα γρήγορη απάντηση από τον κ. Shuaitao Zeng όταν είχαμε ερωτήσεις.
Το σεμινάριο στις 9 Μαΐου 2023 στο Νταλιάν ήταν επίσης ένα σπουδαίο γεγονός. Οι μαθητές μου και εγώ λάβαμε πολύ ολοκληρωμένες, πρακτικές και χρήσιμες πληροφορίες από τους μηχανικούς και τους εμπειρογνώμονες"
Dr. Ji, σας ευχαριστώ πολύ για αυτή τη θετική ανατροφοδότηση!
Πώς οραματίζεστε τη μελλοντική σας συνεργασία μαζί μας Υπάρχουν νέες προκλήσεις που θα θέλατε να αντιμετωπίσετε
"Το επόμενο θέμα για το οποίο θα ήθελα να συνεργαστώ περαιτέρω με το NETZSCH θα μπορούσε να είναι η δοκιμή αεριοποίησης οργανικών αποβλήτων με την προσθήκη ατμού στον κλίβανο TGA. Προς το παρόν δεν διαθέτουμε επαρκή χρηματοδότηση γι' αυτό, αλλά αργά ή γρήγορα θα πραγματοποιήσουμε αυτού του είδους τις δοκιμές με τη διαθέσιμη χρηματοδότηση.
Το δεύτερο που θα ήθελα να εξετάσω είναι η ταχεία θέρμανση, η οποία θα μπορούσε να ταιριάζει με τον ρυθμό θέρμανσης σε πραγματικά σενάρια. Μας ενδιαφέρει να μετρήσουμε τη συμπεριφορά αποσύνθεσης των οργανικών αποβλήτων όταν έρχονται σε επαφή με φορείς θερμότητας σε αντιδραστήρες. Σε αυτές τις περιπτώσεις, ο ρυθμός θέρμανσης θα μπορούσε να φτάσει μέχρι και 102~103 K s-1. Η επίτευξη αυτού του ρυθμού θέρμανσης με ακριβή μέτρηση μάζας θα αποτελέσει ένα μεγάλο επαναστατικό βήμα για την επεξεργασία αποβλήτων"
