Povestea de succes a clientului
Utilizarea analizoarelor termice simultane NETZSCH pentru a transforma deșeurile solide în materiale energetice
Citiți cea mai recentă poveste de succes a clientului nostru de către profesorul Guozhao Ji, Universitatea de Tehnologie Dalian, China! Este vorba despre transformarea deșeurilor solide în produse valoroase cu ajutorul Analizorului termic simultan (STA) NETZSCH. Au fost publicate mai multe lucrări științifice pe această temă.
Dr. Guozhao Ji, născut în 1986, a primit titlul de doctor în inginerie chimică în 2014 de la Universitatea din Queensland, Australia. Și-a finalizat masteratul și licența în inginerie mecanică la Universitatea Northeastern, Republica Populară Chineză, în 2010 și, respectiv, 2008. În prezent, în calitate de profesor asociat, lucrează la Școala de Știința și Tehnologia Mediului de la Universitatea de Tehnologie Dalian din China. Interesele de cercetare ale Dr. Ji includ gazeificarea deșeurilor solide, modelarea cinetică a conversiilor termochimice, captareaCO2 la temperaturi ridicate și aplicațiile dinamicii fluidelor computaționale în procesele termochimice. Este autorul a peste 100 de publicații în reviste de specialitate, două cărți și trei capitole de carte, cu peste 3 200 de citări și un indice H de 35.
În cele ce urmează, Dr. Guozhao Ji ne va oferi o perspectivă asupra cercetărilor sale privind conversia deșeurilor solide în energie.
“Prin măsurarea precisă cu ajutorul instrumentelor STA NETZSCH, obținem o comparație fiabilă a materialelor noastre preparate, care nu numai că facilitează selecția materialelor, dar oferă și îndrumare sau direcție pentru pregătirea materialelor funcționale.”
Dr. Guozhao Ji: "Laboratorul de reciclare a deșeurilor solide din cadrul DUT este dedicat transformării prin reacții termochimice a deșeurilor solide în produse de mare valoare care ar putea fi utilizate în industriile energiei, mediului și materialelor. Laboratorul oferă soluții, echipamente și materiale legate de tratarea deșeurilor solide.
În 2019, am trimis câteva probe de sorbentCO2 la NETZSCH Scientific Instruments Trading (Shanghai) Ltd., iar NETZSCH a furnizat un serviciu de testare foarte profesionist. Această experiență grozavă ne-a promovat continuarea cooperării cu NETZSCH. În 2020, laboratorul nostru a comandat un NETZSCH STA 449 F3 destinat în principal testării comportamentului de Reacția de descompunereO reacție de descompunere este o reacție indusă termic a unui compus chimic care formează produse solide și/sau gazoase. descompunere a deșeurilor solide organice. În 2021, laboratorul nostru a achiziționat un STA 2500 pentru testarea comportamentului de Procesul de sorbțieSorbția este un proces fizic și chimic prin care o substanță (de obicei un gaz sau un lichid) se acumulează într-o altă fază sau la limita de fază a două faze. În funcție de locul de acumulare, se face o diferențiere între absorbție (acumulare într-o fază) și adsorbție (acumulare la limita de fază).sorbție aCO2 al materialelor noastre funcționale care vor fi utilizate în ameliorarea gazeificării deșeurilor solide. În 2023, a fost achiziționat un NETZSCH DSC 404 F3 pentru a ne ajuta să măsurăm informațiile termodinamice în timpul pirolizei deșeurilor organice, precum și să identificăm tranziția de fază a deșeurilor anorganice în timpul procesului de tratare termică."
Dr. Ji, care au fost provocările specifice pe care compania dvs. le-a avut înainte de a utiliza soluțiile noastre și/sau ce aspecte sau probleme doreați să rezolvați cu ajutorul acestora?
- "Controlul precis al temperaturii: Am dezvoltat un material funcțional care este utilizat pentru gazeificarea deșeurilor organice. Acest material trebuie să captezeCO2 în condiții de gazeificare și eliberareaCO2 în condiții de regenerare. Principala diferență între condițiile de gazeificare și cele de regenerare este temperatura. Pentru gazeificare, temperatura este de aproximativ 700°C, iar pentru regenerare, este de aproximativ 900°C. Pentru a măsura performanța materialului nostru funcțional, trebuie să schimbăm temperatura frecvent, rapid și precis.
- Large eșantion de masă: Lucrăm în principal la tratarea termică a deșeurilor organice, iar proprietatea deșeurilor organice variază într-un anumit interval. Din cauza uniformității slabe a deșeurilor organice reale, rezultatele testelor TGA pot varia dacă prelevăm un eșantion de masă de numai câteva miligrame de fiecare dată. Pentru a spori reprezentativitatea stocului de deșeuri, trebuie să prelevăm o cantitate mai mare de probe, care să includă fiecare parte a deșeurilor organice."
De ce ați ales NETZSCH?
"Marca NETZSCH are o bună reputație în domeniul cercetării. Citim articole de cercetare masive în timpul activității noastre zilnice, iar NETZSCH este marca cea mai des întâlnită în secțiunile de analiză termogravimetrică din articolele revistelor de cercetare.
În plus, instrumentele NETZSCH dispun de un control precis al temperaturii, al ratei de rampă și al mediului gazos, ceea ce a permis teste ciclice eficiente ale materialului nostru funcțional. Pe baza studiului nostru limitat, NETZSCH a permis cea mai mare cantitate de probe, ceea ce a oferit rezultate mai stabile sau repetabile ale descompunerii deșeurilor solide."
Vă rugăm să oferiți un exemplu specific al modului în care ați utilizat soluțiile noastre.
Un exemplu este comportamentul de degradare termică a anvelopelor uzate.
"Pe măsură ce automobilele deveneau mai răspândite, iar fabricarea anvelopelor la nivel mondial avansa, se producea o cantitate semnificativă de deșeuri de anvelope după ce acestea erau uzate. Din cauza toxicității lor ecologice și a rezistenței la degradare, deșeurile de anvelope ar putea reprezenta o amenințare la adresa sănătății umane și a mediului. O cale promițătoare de tratare a anvelopelor uzate este PirolizaPiroliza este descompunerea termică a compușilor organici într-o atmosferă inertă.piroliza, care nu numai că realizează minimizarea deșeurilor, dar generează și produse valoroase, cum ar fi gaz de sinteză, păcură și cărbune. Analiza termogravimetrică (TGA) este considerată o tehnologie eficientă pentru investigarea comportamentului termic al pirolizei anvelopelor uzate, inclusiv temperatura inițială, temperatura finală și temperatura de vârf a reacției de piroliză etc.; aceasta ne ajută să înțelegem procesul de piroliză și contribuie la proiectarea reactorului de piroliză și la optimizarea procesului. Experimentele TGA au fost efectuate cu ajutorul unui NETZSCH STA 2500 și al unui NETZSCH STA 449 F3 . Aproximativ 6 mg de materie primă au fost încărcate într-un creuzetceramic din Al2O3și încălzite de la temperatura camerei la 600°C la trei viteze de încălzire de 10, 20 și 30°C-min-1. Azotul a fost utilizat ca gaz purtător la un debit de 200 ml-min-1."
Comportamentul de degradare termică a anvelopelor uzate este prezentat în figura 1. În mod clar, principala reacție de piroliză a anvelopelor uzate a avut loc în intervalul de temperatură 200°C - 500°C, cu o fracție de pierdere de masă de 64%. Două vârfuri observate în curbele DTG, situate în intervalele de temperatură 300°C ~ 410°C și 410°C ~ 450°C, corespund degradării principalului component al anvelopei uzate, cauciucul natural și cauciucul sintetic. Pe măsură ce viteza de încălzire crește, temperatura inițială(Ts) a reacției de piroliză, temperatura corespunzătoare ratei maxime de pierdere în greutate(Tmax) și temperatura finală(Te) a reacției de piroliză prezintă toate o tendință de creștere (tabelul 1).
Tabelul 1. Caracteristicile pirolizei; parametrii pirolizei anvelopelor uzate la trei viteze de încălzire diferite
Rata de încălzire (◦C-min-1) | Ts(◦C) | Tmax(◦C) | Te(◦C) |
10 | 288 | 375 | 524 |
20 | 298 | 388 | 530 |
30 | 308 | 395 | 544 |
Sorbenții pe bază de CaO au perspective largi de aplicare în captarea carbonului înainte de combustie. Într-o reacție tipică de producere a hidrogenului prin reformare cu aburi, adăugarea de sorbenți pe bază de CaO poate eliminaCO2 generat in situ, rupând echilibrul termodinamic și crescând forța motrice a reacției, orientând astfel reacția către producerea de hidrogen. Acest lucru îmbunătățește concentrația și randamentul deH2. Cu toate acestea, din cauza tendinței lor de SinterizareSinterizarea este un proces de producție pentru formarea unui corp rezistent din punct de vedere mecanic dintr-o pulbere ceramică sau metalică. sinterizare, este necesar să se dopeze stabilizatori inerți care au o temperatură Tamman ridicată.
Sorbenții deCO2 pe bază de Ca necesită, de obicei, studii privind modificările de greutate în timpul reacțiilor de carbonatare și calcinare înatmosfere de N2 sauCO2 la temperaturi ridicate (650°C-850°C) pentru a reflecta performanța de adsorbție aCO2 și cinetica de adsorbție a materialului. În acest studiu, zgura de oțel și calcarul au fost amestecate pentru a prepara sorbenți pe bază de zgură de oțel. Am testat performanța de adsorbție a sorbentelor pe bază de zgură de oțel utilizând TGA (NETZSCH STA 449 F5 ).
Rezultatele sunt următoarele:
"După cum se arată în figura 2, capacitatea deadsorbție a CO2 a CaO pur scade rapid (0,293CO2/g sorbent la 0,097CO2/g sorbent), în timp ce capacitatea de adsorbție a sorbentului preparat cu o concentrație inițială de acid de 2 mol/l prezintă o rată de scădere semnificativ redusă. În plus, odată cu creșterea proporției de dopare cu zgură de oțel, stabilitatea sorbentului este, de asemenea, îmbunătățită. Sorbenții pe bază de zgură de oțel prezintă, de asemenea, o performanță generală mai bună de absorbție aCO2 pe parcursul a 30 de cicluri. Figura 3 ilustrează, de asemenea, variația ratei sale de adsorbție. Inițial, CaO prezintă un avantaj clar în ceea ce privește rata de adsorbție. Cu toate acestea, odată cu creșterea numărului de cicluri, rata de adsorbție a CaO scade semnificativ, stabilizându-se în cele din urmă la un nivel inferior. În schimb, sorbenții dopați cu zgură de oțel prezintă o îmbunătățire semnificativă, efectul devenind mai pronunțat odată cu creșterea numărului de cicluri."
Cum ați utilizat rezultatele obținute?
" NETZSCH STA 2500 și STA 449 F3 au un control foarte precis și rapid al temperaturii. Acest control al oscilației temperaturii este foarte util și util în testarea materialelor noastre funcționale pentru gazeificarea deșeurilor.
Datorită măsurării exacte cu ajutorul dispozitivelor NETZSCH, obținem o comparație fiabilă a materialelor noastre pregătite, ceea ce nu numai că facilitează selecția materialelor, dar oferă și îndrumare sau direcție pentru pregătirea materialelor funcționale. Am publicat peste 50 de articole de cercetare în reviste precum Energy & Environmental Science, Environmental Science & Technology, Chemical Engineering Journal, Fuel Processing Technology, Journal of Cleaner Production etc."
Aveți, de asemenea, experiență cu sprijinul și serviciile noastre pentru clienți?
"Da, și aș spune mai mult decât o experiență grozavă. Dl Haiming Zhang și dna Shenjun Sheng ne-au oferit ajutor nelimitat înainte de a cumpăra efectiv instrumentele NETZSCH. După achiziționarea NETZSCH STA 2500 și STA 449 F3 , am primit întotdeauna un răspuns rapid de la dl Shuaitao Zeng atunci când am avut întrebări.
Seminarul din9 mai 2023 din Dalian a fost, de asemenea, un eveniment extraordinar. Studenții mei și cu mine am primit informații foarte cuprinzătoare, practice și utile de la ingineri și experți."
Dr. Ji, vă mulțumim foarte mult pentru acest feedback pozitiv!
Cum vă imaginați viitoarea colaborare cu noi? Există noi provocări pe care ați dori să le abordați?
"Următorul subiect la care aș dori să colaborez în continuare cu NETZSCH ar putea fi testul de gazeificare a deșeurilor organice prin adăugarea de vapori la cuptorul TGA. În prezent, nu avem fonduri suficiente pentru acest lucru, dar, mai devreme sau mai târziu, vom efectua acest tip de teste cu fondurile disponibile.
Al doilea aspect pe care aș dori să îl abordez este încălzirea rapidă, care ar putea corespunde ratei de încălzire din scenariile reale. Ne dorim să măsurăm comportamentul de Reacția de descompunereO reacție de descompunere este o reacție indusă termic a unui compus chimic care formează produse solide și/sau gazoase. descompunere al deșeurilor organice atunci când acestea intră în contact cu purtătorii de căldură din reactoare. În aceste situații, rata de încălzire ar putea ajunge până la 102~103 K s-1. Atingerea acestei rate de încălzire cu o măsurare precisă a masei va fi un mare pas revoluționar pentru tratarea deșeurilor."
