SUCCESVERSLAG VAN KLANT
NETZSCH Simultane thermische analysers gebruiken om vast afval om te zetten in energiegrondstoffen
Lees ons meest recente succesverhaal van professor Guozhao Ji, Dalian University of Technology, China! Het gaat over de omzetting van vast afval in waardevolle producten met behulp van de NETZSCH Simultaneous Thermal Analyzer (STA). Er zijn verschillende wetenschappelijke artikelen over dit onderwerp gepubliceerd.
Dr. Guozhao Ji, geboren in 1986, behaalde zijn PhD-graad in chemische technologie in 2014 aan de Universiteit van Queensland, Australië. Hij voltooide zijn MS en BS in werktuigbouwkunde aan de Northeastern University, Volksrepubliek China, respectievelijk in 2010 en 2008. Momenteel werkt hij als Associate Professor aan de School of Environmental Science and Technology van de Dalian University of Technology in China. Dr. Ji's onderzoeksinteresses omvatten vergassing van vast afval, kinetische modellering van thermochemische omzettingen,CO2-opvang bij hoge temperatuur en computationele vloeistofdynamische toepassingen in thermochemische processen. Hij is auteur van meer dan 100 refereed journal publicaties, twee boeken en drie boekhoofdstukken, met meer dan 3200 citaties en een H-index van 35.
In wat volgt zal Dr. Guozhao Ji ons inzicht geven in zijn onderzoek naar het omzetten van vast afval in energie.
“Met de nauwkeurige meting door middel van de NETZSCH STA-instrumenten krijgen we een betrouwbare vergelijking van onze voorbereide materialen, wat niet alleen de selectie van materialen vergemakkelijkt, maar ook een leidraad of richting geeft voor de voorbereiding van functionele materialen.”
Dr. Guozhao Ji: "Het laboratorium voor recycling van vast afval in DUT richt zich op het omzetten van vast afval in hoogwaardige producten die gebruikt kunnen worden in de energie-, milieu- en materiaalindustrie via thermochemische reacties. Het lab biedt oplossingen, apparatuur en materialen met betrekking tot de behandeling van vast afval.
In 2019 stuurden we enkele monsters vanCO2-sorbent naar NETZSCH Scientific Instruments Trading (Shanghai) Ltd., en NETZSCH bood een zeer professionele testservice. Deze geweldige ervaring bevorderde onze verdere samenwerking met NETZSCH. In 2020 bestelde ons laboratorium een NETZSCH STA 449 F3 die voornamelijk bedoeld is voor het testen van het afbraakgedrag van organisch vast afval. In 2021 kocht ons laboratorium een STA 2500 voor het testen van hetCO2-sorptiegedrag van onze functionele materialen die gebruikt zouden worden bij het verbeteren van de vergassing van vast afval. In 2023 werd een NETZSCH DSC 404 F3 aangeschaft om ons te helpen de thermodynamische informatie te meten tijdens de PyrolysePyrolyse is de thermische ontbinding van organische verbindingen in een inerte atmosfeer.pyrolyse van organisch afval, evenals Identify FaseovergangenDe term faseovergang (of faseverandering) wordt meestal gebruikt om overgangen tussen de vaste, vloeibare en gasvormige toestand te beschrijven.faseovergang van anorganisch afval tijdens het thermische behandelingsproces."
Dr. Ji, wat waren de specifieke uitdagingen voor uw bedrijf voordat u onze oplossingen gebruikte en/of welke problemen wilde u ermee oplossen?
- "Nauwkeurige temperatuurregeling: We hebben een functioneel materiaal ontwikkeld dat wordt gebruikt voor de vergassing van organisch afval. Dit materiaal moetCO2 afvangen onder vergassingsomstandigheden en deCO2 die vrijkomt onder regeneratieomstandigheden. Het belangrijkste verschil tussen vergassingsomstandigheden en regeneratieomstandigheden is de temperatuur. Voor vergassing is de temperatuur ongeveer 700°C en voor regeneratie ongeveer 900°C. Om de prestaties van ons functionele materiaal te meten, moeten we de temperatuur regelmatig, snel en nauwkeurig veranderen.
- Large massamonster: We werken voornamelijk aan de thermische behandeling van organisch afval en de eigenschappen van het organisch afval variëren binnen een bepaald bereik. Vanwege de slechte uniformiteit van echt organisch afval kunnen de TGA-testresultaten variëren als we telkens een monstermassa van slechts een paar milligram nemen. Om de representativiteit van de afvalvoorraad te verbeteren, moeten we een grotere monsterhoeveelheid nemen die meer elk deel van het organisch afval omvat."
Waarom heeft u gekozen voor NETZSCH?
"Het merk NETZSCH heeft een goede reputatie op onderzoeksgebied. Tijdens ons dagelijks werk lezen we enorme hoeveelheden onderzoeksartikelen en NETZSCH is het meest voorkomende merk in de secties thermogravimetrische analyse in artikelen uit onderzoeksbladen.
Bovendien beschikken NETZSCH instrumenten over een nauwkeurige temperatuurregeling, stijgsnelheid en gasomgeving, wat efficiënte cyclische tests van ons functionele materiaal mogelijk maakte. Op basis van ons beperkte onderzoek maakte NETZSCH de grootste monsterhoeveelheid mogelijk, wat stabielere of herhaalbare resultaten opleverde van de afbraak van vast afval."
Geef een specifiek voorbeeld van hoe u onze oplossingen hebt gebruikt.
Een voorbeeld is het thermische afbraakgedrag van afvalbanden.
"Naarmate auto's steeds populairder werden en de bandenproductie wereldwijd toenam, werd een aanzienlijke hoeveelheid afvalbanden geproduceerd nadat ze versleten waren. Vanwege hun ecologische toxiciteit en weerstand tegen afbraak kunnen afvalbanden een bedreiging vormen voor de menselijke gezondheid en het milieu. Een veelbelovende manier om afvalbanden te behandelen is PyrolysePyrolyse is de thermische ontbinding van organische verbindingen in een inerte atmosfeer.pyrolyse, die niet alleen afval minimaliseert maar ook waardevolle producten genereert zoals syngas, stookolie en houtskool. Thermogravimetrische analyse (TGA) wordt beschouwd als een effectieve technologie voor het onderzoeken van het thermische gedrag van PyrolysePyrolyse is de thermische ontbinding van organische verbindingen in een inerte atmosfeer.pyrolyse van afvalbanden, inclusief de begintemperatuur, eindtemperatuur en piektemperatuur van de pyrolysereactie, etc.; dit helpt ons het pyrolyseproces te begrijpen en draagt bij aan het ontwerp van de pyrolysereactor en procesoptimalisatie. De TGA-experimenten werden uitgevoerd met een NETZSCH STA 2500 en een NETZSCH STA 449 F3 . Ongeveer 6 mg grondstof werd in eenkeramische Al 2O3-kroesgeplaatst en verhit van kamertemperatuur tot 600°C bij drie verhittingssnelheden van 10, 20 en 30°C-min-1. Stikstof werd gebruikt als draaggas voor de PyrolysePyrolyse is de thermische ontbinding van organische verbindingen in een inerte atmosfeer.pyrolyse. Stikstof werd gebruikt als draaggas bij een stroomsnelheid van 200 ml-min-1."
Het thermische afbraakgedrag van afvalband wordt weergegeven in Figuur 1. De belangrijkste pyrolysereactie van afvalband vond duidelijk plaats binnen het temperatuurbereik van 200°C tot 500°C met een massaverlies van 64%. Twee pieken in de DTG-curves, in het temperatuurbereik van 300°C ~ 410°C en 410°C ~ 450°C, komen overeen met de afbraak van het hoofdbestanddeel van de afvalband, natuurlijk rubber en synthetisch rubber. Naarmate de verwarmingssnelheid toeneemt, vertonen de begintemperatuur(Ts) van de pyrolysereactie, de temperatuur die overeenkomt met de maximale gewichtsverliessnelheid(Tmax) en de eindtemperatuur(Te) van de pyrolysereactie allemaal een stijgende trend (Tabel 1).
Tabel 1. Pyrolysekarakteristieken; parameters van PyrolysePyrolyse is de thermische ontbinding van organische verbindingen in een inerte atmosfeer.pyrolyse van afvalbanden bij drie verschillende verwarmingssnelheden
Verwarmingssnelheid (◦C-min-1) | Ts(◦C) | Tmax(◦C) | Te(◦C) |
10 | 288 | 375 | 524 |
20 | 298 | 388 | 530 |
30 | 308 | 395 | 544 |
Op CaO gebaseerde sorbentia hebben brede toepassingsmogelijkheden bij het afvangen van koolstof vóór verbranding. In een typische waterstofproductiereactie bij stoomreforming kan de toevoeging van op CaO gebaseerde sorbentia de in situgegenereerde CO2 verwijderen, waardoor het thermodynamische evenwicht wordt verbroken en de reactiestuwkracht toeneemt, waardoor de reactie verschuift in de richting van waterstofproductie. Dit verbetert de concentratie en opbrengst vanH2. Door hun neiging tot SinterenSinteren is een productieproces voor het vormen van een mechanisch sterk lichaam uit keramisch of metaalpoeder. sinteren is het echter noodzakelijk om inerte stabilisatoren met een hoge Tamman-temperatuur te coaten.
CO2-sorbentia op basis van Ca vereisen meestal studies naar de gewichtsveranderingen tijdens carbonatatie- en calcinatiereacties onder N2- ofCO2-atmosferen bij hoge temperaturen (650°C-850°C) om deCO2-adsorptieprestaties en adsorptiekinetiek van het materiaal weer te geven. In dit onderzoek werden staalslakken en kalksteen gemengd om sorbentia op basis van staalslakken te maken. We hebben de adsorptieprestaties van de op staalslakken gebaseerde sorbentia getest met TGA (NETZSCH STA 449 F5 ).
De resultaten zijn als volgt:
"Zoals getoond in Figuur 2, neemt deCO2 adsorptiecapaciteit van zuiver CaO snel af (0,293CO2/g sorbent tot 0,097CO2/g sorbent), terwijl de adsorptiecapaciteit van het sorbent bereid met een initiële zuurconcentratie van 2 mol/l een significant lagere dalingssnelheid vertoont. Bovendien neemt de stabiliteit van het sorbens toe naarmate het aandeel van de staalslakken in de sorbent toeneemt. De op staalslakken gebaseerde sorbentia vertonen ook betere algemeneCO2-absorptieprestaties gedurende 30 cycli. Figuur 3 toont ook de variatie in de adsorptiesnelheid. Aanvankelijk vertoont CaO een duidelijk voordeel in de adsorptiesnelheid. Met het toenemen van het aantal cycli neemt de adsorptiesnelheid van CaO echter aanzienlijk af en stabiliseert zich uiteindelijk op een lager niveau. Daarentegen laten sorbentia gedoteerd met staalslakken een significante verbetering zien, waarbij het effect meer uitgesproken wordt naarmate het cyclusgetal toeneemt."
Hoe heeft u de verkregen resultaten gebruikt?
"De NETZSCH STA 2500 en STA 449 F3 hebben een zeer nauwkeurige en snelle temperatuurregeling. Deze schommelende temperatuurregeling is erg nuttig en nuttig bij het testen van onze functionele materialen voor afvalvergassing.
Met de nauwkeurige meting door middel van de NETZSCH apparaten krijgen we een betrouwbare vergelijking van onze bereide materialen, wat niet alleen de selectie van materialen vergemakkelijkt, maar ook een leidraad of richting geeft voor de bereiding van functionele materialen. We hebben meer dan 50 onderzoeksartikelen gepubliceerd in tijdschriften zoals Energy & Environmental Science, Environmental Science & Technology, Chemical Engineering Journal, Fuel Processing Technology, Journal of Cleaner Production etc."
Heeft u ook ervaring met onze klantenondersteuning en service?
"Ja, en ik zou zeggen meer dan geweldige ervaring. Haiming Zhang en Shenjun Sheng boden onbeperkte hulp voordat we NETZSCH instrumenten kochten. Na de aankoop van de NETZSCH STA 2500 en STA 449 F3 kregen we altijd snel antwoord van Shuaitao Zeng als we vragen hadden.
Het seminar op9 mei 2023 in Dalian was ook een geweldig evenement. Mijn studenten en ik kregen zeer uitgebreide, praktische en nuttige informatie van de ingenieurs en experts."
Dr. Ji, hartelijk dank voor deze positieve feedback!
Hoe ziet u uw toekomstige samenwerking met ons? Zijn er nieuwe uitdagingen die u zou willen aanpakken?
"Het volgende onderwerp waarbij ik graag verder zou willen samenwerken met NETZSCH is misschien de vergassingstest van organisch afval door damp toe te voegen aan de TGA-oven. Op dit moment hebben we daar niet voldoende geld voor, maar vroeg of laat zullen we dit soort tests uitvoeren met de beschikbare financiering.
Het tweede punt dat ik wil behandelen is snelle verhitting, die de verhittingssnelheid in echte scenario's zou kunnen evenaren. We willen graag het afbraakgedrag van organisch afval meten wanneer het in contact komt met warmtedragers in reactoren. In deze situaties kan de verwarmingssnelheid oplopen tot 102~103 K s-1. Het bereiken van deze verwarmingssnelheid met nauwkeurige massameting zal een grote revolutionaire stap zijn voor afvalverwerking."
