Müşteri BAŞARI HİKAYESİ
Katı Atıkları Enerji Maddelerine Dönüştürmek için NETZSCH Eşzamanlı Termal Analizörlerin Kullanılması
Çin, Dalian Teknoloji Üniversitesi'nden Profesör Guozhao Ji'nin son müşteri başarı hikayesini okuyun! NETZSCH Simultaneous Thermal Analyzer (STA) aracılığıyla katı atıkların değerli ürünlere dönüştürülmesi ile ilgilidir. Bu konuda çok sayıda bilimsel makale yayınlanmıştır.
1986'da doğanDr. Guozhao Ji, kimya mühendisliği alanındaki doktora derecesini 2014 yılında Avustralya'daki Queensland Üniversitesi'nden almıştır. Yüksek lisans ve lisans eğitimini sırasıyla 2010 ve 2008 yıllarında Çin Halk Cumhuriyeti'ndeki Northeastern Üniversitesi'nde makine mühendisliği alanında tamamlamıştır. Halen Doçent olarak Çin'deki Dalian Teknoloji Üniversitesi Çevre Bilimi ve Teknolojisi Okulu'nda çalışmaktadır. Dr. Ji'nin araştırma alanları arasında katı atık gazlaştırma, termokimyasal dönüşümlerin kinetik modellemesi, yüksek sıcaklıktaCO2 yakalama ve termokimyasal süreçlerde hesaplamalı akışkanlar dinamiği uygulamaları yer almaktadır. 100'den fazla hakemli dergi yayını, iki kitap ve üç kitap bölümü yazmış, 3200'den fazla atıf almış ve 35 H-indeksine sahiptir.
Aşağıda Dr. Guozhao Ji bize katı atıkların enerjiye dönüştürülmesi konusundaki araştırmaları hakkında bilgi verecektir.
“NETZSCH STA cihazları aracılığıyla yapılan doğru ölçüm sayesinde, hazırladığımız malzemelerin güvenilir bir karşılaştırmasını elde ederiz; bu da sadece malzeme seçimini kolaylaştırmakla kalmaz, aynı zamanda işlevsel malzeme hazırlama için rehberlik veya yönlendirme sağlar.”
Dr. Guozhao Ji: "DUT'taki katı atık geri dönüşüm laboratuvarı, katı atıkları termokimyasal reaksiyonlar yoluyla enerji, çevre ve malzeme endüstrilerinde kullanılabilecek yüksek değerli ürünlere dönüştürmeye adanmıştır. Laboratuvar, katı atık arıtımı ile ilgili çözümler, ekipman ve malzemeler sağlamaktadır.
2019 yılında, NETZSCH Scientific Instruments Trading (Shanghai) Ltd. şirketine bazıCO2 sorbent örnekleri gönderdik ve NETZSCH çok profesyonel bir test hizmeti sağladı. Bu harika deneyim, NETZSCH ile daha fazla işbirliği yapmamızı teşvik etti. 2020'de laboratuvarımız, esas olarak organik katı atıkların Ayrışma reaksiyonuBir ayrışma reaksiyonu, katı ve/veya gaz ürünler oluşturan kimyasal bir bileşiğin termal olarak indüklenen reaksiyonudur. ayrışma davranışını test etmek için tasarlanmış bir NETZSCH STA 449 F3 sipariş etti. 2021 yılında laboratuvarımız, katı atık gazlaştırmanın geliştirilmesinde kullanılacak fonksiyonel malzemelerimizinCO2 Sorpsiyon SüreciSorpsiyon, bir maddenin (tipik olarak bir gaz veya sıvı) başka bir faz içinde veya iki fazın faz sınırında biriktiği fiziksel ve kimyasal bir süreçtir. Birikme yerine bağlı olarak, absorpsiyon (bir fazda birikme) ve adsorpsiyon (faz sınırında birikme) arasında bir ayrım yapılır.sorpsiyon davranışını test etmek için bir STA 2500 satın aldı. 2023 yılında, organik atık pirolizi sırasında termodinamik bilgileri ölçmemize ve termal arıtma işlemi sırasında inorganik atıkların faz geçişini belirlememize yardımcı olacak bir NETZSCH DSC 404 F3 satın alındı."
Dr. Ji, çözümlerimizi kullanmadan önce şirketinizin karşılaştığı belirli zorluklar nelerdi ve/veya çözümlerimizle hangi konuları veya sorunları çözmek istediniz?
- "Doğru sıcaklık kontrolü: Organik atık gazlaştırma için kullanılan işlevsel bir malzeme geliştirdik. Bu malzemenin gazlaştırma koşulları altındaCO2' yi ve rejenerasyon koşulları altındaCO2 salınımını yakalaması gerekiyor. Gazlaştırma koşulları ile rejenerasyon koşulları arasındaki temel fark sıcaklıktır. Gazlaştırma için sıcaklık yaklaşık 700°C, rejenerasyon için ise yaklaşık 900°C'dir. Fonksiyonel malzememizin performansını ölçmek için sıcaklığı sık sık, hızlı ve doğru bir şekilde değiştirmemiz gerekir.
- Large kütle örneği: Esas olarak organik atık ısıl işlemi üzerinde çalışıyoruz ve organik atık özelliği belirli bir aralıkta değişiyor. Gerçek organik atıkların homojen olmaması nedeniyle, her seferinde sadece birkaç miligramlık bir numune kütlesi alırsak TGA test sonuçları değişebilir. Atık besleme stokunun temsil kabiliyetini arttırmak için, organik atığın her parçasını daha fazla kapsayacak daha büyük bir numune miktarı almalıyız."
Neden NETZSCH'u seçtiniz?
" NETZSCH markası araştırma alanında iyi bir üne sahip. Günlük çalışmalarımız sırasında çok sayıda araştırma makalesi okuyoruz ve NETZSCH araştırma dergisi makalelerindeki termogravimetrik analiz bölümlerinde en sık bulunan marka.
Ayrıca, NETZSCH cihazları, fonksiyonel malzememizin verimli döngüsel testlerini mümkün kılan doğru sıcaklık kontrolü, rampa hızı ve gaz ortamı özelliklerine sahiptir. Sınırlı araştırmamıza dayanarak, NETZSCH katı atık ayrışmasına ilişkin daha istikrarlı veya tekrarlanabilir sonuçlar sağlayan en büyük örnek miktarına izin verdi."
Lütfen çözümlerimizi nasıl kullandığınıza dair spesifik bir örnek verin.
Atık lastiklerin termal bozunma davranışları buna bir örnektir.
"Otomobiller yaygınlaştıkça ve küresel lastik üretimi ilerledikçe, aşındıktan sonra önemli miktarda atık lastik üretiliyordu. Ekolojik toksisiteleri ve bozunmaya karşı dirençleri nedeniyle atık lastikler insan sağlığı ve çevre için tehdit oluşturabilir. Atık lastiklerin işlenmesinde umut verici bir yol olan PirolizPiroliz, organik bileşiklerin inert bir atmosferde termal olarak ayrışmasıdır.piroliz, yalnızca atık minimizasyonu sağlamakla kalmaz, aynı zamanda sentez gazı, fuel oil ve kömür gibi değerli ürünler de üretir. Termogravimetrik analiz (TGA), PirolizPiroliz, organik bileşiklerin inert bir atmosferde termal olarak ayrışmasıdır.piroliz reaksiyonunun ilk sıcaklığı, son sıcaklığı ve tepe sıcaklığı vb. dahil olmak üzere atık lastik pirolizinin termal davranışını araştırmak için etkili bir teknoloji olarak kabul edilir; bu, PirolizPiroliz, organik bileşiklerin inert bir atmosferde termal olarak ayrışmasıdır.piroliz sürecini anlamamıza yardımcı olur ve PirolizPiroliz, organik bileşiklerin inert bir atmosferde termal olarak ayrışmasıdır.piroliz reaktörü tasarımına ve süreç optimizasyonuna katkıda bulunur. TGA deneyleri bir NETZSCH STA 2500 ve bir NETZSCH STA 449 F3 aracılığıyla gerçekleştirilmiştir. Yaklaşık 6 mg hammadde bir Al2O3seramik krozeye yüklenmiş ve oda sıcaklığından 600°C'ye kadar 10, 20 ve 30°C-dk-1 olmak üzere üç ısıtma hızında ısıtılmıştır. Taşıyıcı gaz olarak 200 ml-dk-1 akış hızında azot kullanılmıştır."
Atık lastiğin termal bozunma davranışı Şekil 1'de gösterilmektedir. Açıkça görüldüğü üzere, atık lastiğin ana PirolizPiroliz, organik bileşiklerin inert bir atmosferde termal olarak ayrışmasıdır.piroliz reaksiyonu %64'lük bir kütle kaybı oranıyla 200°C ila 500°C sıcaklık aralığında gerçekleşmiştir. DTG eğrilerinde 300°C ~ 410°C ve 410°C ~ 450°C sıcaklık aralıklarında gözlemlenen iki tepe noktası, atık lastiğin ana bileşeni olan doğal kauçuk ve sentetik kauçuğun bozunmasına karşılık gelmektedir. Isıtma hızı arttıkça, PirolizPiroliz, organik bileşiklerin inert bir atmosferde termal olarak ayrışmasıdır.piroliz reaksiyonunun başlangıç sıcaklığı(Ts), maksimum ağırlık kaybı oranına karşılık gelen sıcaklık(Tmax) ve PirolizPiroliz, organik bileşiklerin inert bir atmosferde termal olarak ayrışmasıdır.piroliz reaksiyonunun son sıcaklığı(Te) artan bir eğilim göstermektedir (Tablo 1).
Tablo 1. PirolizPiroliz, organik bileşiklerin inert bir atmosferde termal olarak ayrışmasıdır.Piroliz özellikleri. PirolizPiroliz, organik bileşiklerin inert bir atmosferde termal olarak ayrışmasıdır.Piroliz özellikleri; üç farklı ısıtma hızında atık lastik pirolizinin parametreleri
Isıtma hızı (◦C-dk-1) | Ts(◦C) | Tmax(◦C) | Te(◦C) |
10 | 288 | 375 | 524 |
20 | 298 | 388 | 530 |
30 | 308 | 395 | 544 |
CaO bazlı sorbentler, yanma öncesi karbon yakalamada geniş uygulama olanaklarına sahiptir. Tipik bir buhar reformu hidrojen üretim reaksiyonunda, CaO bazlı sorbentlerin eklenmesi, yerindeüretilen CO2' yi uzaklaştırarak termodinamik dengeyi bozabilir ve reaksiyon itici gücünü artırabilir, böylece reaksiyonu hidrojen üretimine doğru kaydırabilir. Bu daH2 konsantrasyonunu ve verimini artırır. Bununla birlikte, sinterleşme eğilimleri nedeniyle, yüksek Tamman sıcaklığına sahip inert stabilizatörlerin uyuşturulması gerekir.
Ca bazlıCO2 sorbentleri tipik olarak, malzemeninCO2 adsorpsiyon performansını ve adsorpsiyon kinetiğini yansıtmak için yüksek sıcaklıklarda (650°C-850°C) N2 veyaCO2atmosferleri altında karbonatlaşma ve kalsinasyon reaksiyonları sırasında ağırlık değişimleri üzerine çalışmalar gerektirir. Bu çalışmada, çelik cürufu ve kireçtaşı karıştırılarak çelik cürufu bazlı sorbentler hazırlanmıştır. Çelik cürufu bazlı sorbentlerin adsorpsiyon performansını TGA (NETZSCH STA 449 F5 ) kullanarak test ettik.
Sonuçlar aşağıdaki gibidir:
"Şekil 2'de gösterildiği gibi, saf CaO'nunCO2 adsorpsiyon kapasitesi hızla düşerken (0.293CO2/g sorbentten 0.097CO2/g sorbente), 2 mol/l başlangıç asit konsantrasyonu ile hazırlanan sorbentin adsorpsiyon kapasitesi önemli ölçüde daha düşük bir düşüş oranı göstermektedir. Ayrıca, çelik cüruf katkısının oranı arttıkça, sorbentin kararlılığı da artmaktadır. Çelik cüruf bazlı sorbentler ayrıca 30 döngü boyunca daha iyi genelCO2 emme performansı sergilemektedir. Şekil 3 ayrıca adsorpsiyon oranındaki değişimi de göstermektedir. Başlangıçta, CaO adsorpsiyon hızında açık bir avantaj sergilemektedir. Bununla birlikte, döngü sayılarındaki artışla birlikte, CaO'nun adsorpsiyon oranı önemli ölçüde azalır ve sonunda daha düşük bir seviyede stabilize olur. Buna karşılık, çelik cürufu katkılı sorbentler önemli bir iyileşme göstermektedir ve döngü sayısı arttıkça etki daha belirgin hale gelmektedir."
Elde ettiğiniz sonuçları nasıl kullandınız?
" NETZSCH STA 2500 ve STA 449 F3 çok hassas ve hızlı bir sıcaklık kontrolüne sahip. Bu sıcaklık salınım kontrolü, atık gazlaştırma için fonksiyonel malzemelerimizi test ederken çok yararlı ve faydalıdır.
NETZSCH cihazları aracılığıyla yapılan doğru ölçümlerle, hazırladığımız malzemelerin güvenilir bir karşılaştırmasını elde ediyoruz; bu da yalnızca malzeme seçimini kolaylaştırmakla kalmıyor, aynı zamanda işlevsel malzeme hazırlama için rehberlik veya yönlendirme de sağlıyor. Energy & Environmental Science, Environmental Science & Technology, Chemical Engineering Journal, Fuel Processing Technology, Journal of Cleaner Production gibi dergilerde 50'den fazla araştırma makalesi yayınladık."
Müşteri desteğimiz ve hizmetimizle ilgili herhangi bir deneyiminiz var mı?
"Evet ve harika bir deneyimden daha fazlasını söyleyebilirim. Bay Haiming Zhang ve Bayan Shenjun Sheng, NETZSCH enstrümanlarını satın almadan önce sınırsız yardım sağladılar. NETZSCH STA 2500 ve STA 449 F3 satın aldıktan sonra, sorularımız olduğunda Bay Shuaitao Zeng'den her zaman hızlı bir yanıt aldık.
Dalian'da 9 Mayıs 2023 tarihinde düzenlenen seminer de harika bir etkinlikti. Öğrencilerim ve ben, mühendislerden ve uzmanlardan çok kapsamlı, pratik ve faydalı bilgiler aldık."
Dr. Ji, bu olumlu geri bildirim için çok teşekkür ederiz!
Bizimle gelecekteki işbirliğinizi nasıl öngörüyorsunuz? Ele almak istediğiniz yeni zorluklar var mı?
" NETZSCH ile daha fazla işbirliği yapmak istediğim bir sonraki konu, TGA fırınına buhar ekleyerek organik atıkların gazlaştırma testi olabilir. Şu anda bunun için yeterli finansmanımız yok, ancak er ya da geç, mevcut finansmanla bu tür testleri gerçekleştireceğiz.
Ele almak istediğim ikinci konu ise, gerçek senaryolardaki ısıtma hızıyla eşleşebilecek hızlı ısıtma. Reaktörlerdeki ısı taşıyıcılarla temas ettiğinde organik atıkların Ayrışma reaksiyonuBir ayrışma reaksiyonu, katı ve/veya gaz ürünler oluşturan kimyasal bir bileşiğin termal olarak indüklenen reaksiyonudur. ayrışma davranışını ölçmek istiyoruz. Bu durumlarda, ısıtma hızı 102~103 K s-1'e kadar ulaşabilir. Doğru kütle ölçümü ile bu ısıtma hızına ulaşmak atık arıtımı için devrim niteliğinde büyük bir adım olacaktır."
