表3 由“整體兩步四反應模型”計算得到的動力學參數Table 3 Kinetic parameters obtained by two2step , four2reaction ,comprehensive model
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從表3 結果看,所選模型不但能描述兩步的熱解過程,也能描述一步的熱解過程,模型的適用性較強. 圖2 和圖3 以輸液管試樣(兩步熱解) 和紗布試樣(一步熱解) 為例給出計算值與實驗值的比較結果,其它試樣的比較結果類似. 從圖2、圖3 中可以看出,計算曲線與實驗曲線符合非常好,并且能較好地再現DTG峰的不對稱性. 圖2、圖3 中w0 、wf 分別為計算區間內樣品的初始質量與最終剩余質量, w為t 時刻反應溫度為θ的坩堝內固體物質量(θ為攝氏溫度) . 該“整體兩步四反應模型”還可計算原始物質和各階段產物的質量隨溫度的變化,用以預測物料的熱解行為.
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圖2 輸液管樣品TG( a)2DTG( b) 的計算值和實驗值Fig. 2 Experimental and calculated TG(a)2DTG( b) curves in thedecomposition of tube for transfusion
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圖3 紗布樣品TG( a)2DTG( b) 的計算值和實驗值Fig. 3 Experimental and calculated TG( a)2DTG( b) curves in thedecomposition of gauze
4 結論( Conclusions)
1) 醫療廢物失水后在160~290 ℃之間開始顯著失重,經過一步或兩步熱解,當溫度升高到600 ℃時,大部分試樣幾乎完成熱解;只有導尿管在680~780 ℃之間還有一劇烈失重階段. 考慮到導尿管組分,熱解爐設計溫度應不低于800 ℃.
2) 隨著溫度的升高,垃圾樣品開始熱解的順序依次為藥品類、塑料類、蛋白質類、生物質類、合成纖維類,最后為混合類和橡膠類;而塑料類和纖維類熱解結束較晚, 熱解區間較大. 最大熱解速率出現在300~470 ℃之間,到800 ℃時絕大部分試樣失重95 %以上,減量化明顯.3) 基于醫療廢物的熱分析結果,建立了一個通用的整體兩步四反應模型,該模型得到的計算值與實驗值吻合良好,能描述所有醫療廢物樣品整體的熱解過程,具有較強的適用性. 建立的模型可描述原始物質和各階段產物的產量隨溫度的變化,對物料的熱解行為進行預測.
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