废旧纺织物的CO2气化特性研究(3)
（1）多种废旧纺织物的CO2气化反应特性和机理研究：以涤纶质布料、棉质布料、羊毛质布料为研究对象，利用热重分析仪-红外光谱分析联用分析系统，将涤纶质布料、棉质布料、羊毛质布料进行CO2气化特性研究。在CO2气氛下，对不同布料进行程序升温控制，可获得废旧纺织物在升温过程中的失重曲线，结合红外光谱分析，获得不同温度区间内，不同布料的气化反应情况，如挥发分析出-气化反应、固定碳气化等的反应过程以及相应的气化产物。通过改变气化温度，获得不同布料在不同温度下的气化特性，为后续的催化气化试验提供基础数据。并利用SEM、FTIR、EDX等表征手段，对气化反应前后的废旧纺织物进行化成学分、孔隙结构、表面微观形貌等物化特性的变化，获得废旧纺织物气化后的物化参数，得出相应的CO2气化机理。
（2）废旧纺织物的CO2催化气化反应特性和机理研究：以CaO、MgO、Fe2O3、CuO、ZnO、Al2O3、NiO、ZrO2和La2O3等碱金属、碱土金属、过渡金属等化合物的一种或多种为催化剂，利用热重-红外联用分析仪，研究各种催化剂对涤纶质布料、棉质布料、羊毛质布料的催化特性及机理，结合SEM测试表征手段，对反应后的催化剂表面形貌进行相关的表征分析，获得相应的催化机制，从而筛选出适用于相应布料的催化剂。
2 实验系统与实验方法
2.1 实验样品的制备与分析
2.1.1 三种纺织物样品的制备与分析
实验选用了涤纶、羊毛和棉质三种布料，将三种布料进行清洁干燥后，剪成粒径小于1mm的碎末即得实验样品。三种样品的工业分析和元素分析［22］见表2.1。
表2.1 三种纺织品的元素分析和工业分析
元素分析
布料 N（wt %） C(wt %) S(wt %) H(wt %)
涤纶 0.70 62.57 0.82 3.84
棉花 0.81 48.96 0.88 4.02
羊毛 22.85 66.22 6.09 5.61
工业分析
布料 水分（wt%） 灰分（wt %） 挥发物（wt %） 固定碳（wt %）
涤纶 2.17 2.28 88.94 6.61
棉花 0.59 1.11 88.97 9.33
羊毛 1.88 1.51 88.94 7.67
由表2.1可以看出，三种纺织物含有的元素种类相同，但成分不同，但其中C和H的比例都很高，且挥发分固定碳的比例之和达到90%以上，因此可以确定废旧纺织物具有很高的能源化利用价值，但是S和N比重也不低，直接燃烧会造成环境污染问题。
2.1.2 催化剂的制备
我们选择了CaO、MgO、Fe2O3、CuO、ZnO、Al2O3、NiO、ZrO2和La2O3作为催化剂进行研究。催化剂的制备使用的是浸渍法［23］。浸渍法是将一种或几种活性组分通过浸渍载体负载在载体上，它是制造固体催化剂的方法之一。实验开始时分别取催化剂质量为5mg，催化剂所占质量比为5%。用蒸馏水将样品与催化剂混合，再将混合物进行搅拌，使混合均匀。然后将搅拌好的混合物置于90℃的干燥箱里干燥4个小时，再取出样品进行热解和气化实验。
2.2 实验设备与方法
2.2.1 热重分析系统
热重分析仪是一种利用热重分析法检测物质质量随温度变化情况的仪器。热重分析法是指控制温度，测量物质质量与温度之间的变化关系的技术。通过记录分析温度控制过程中的热重曲线，就可以知道被测物质在多少度时产生变化，并且根据失重曲线，可以计算失去了多少物质。热重分析包括静态法和动态法两种［24］。静态法是指等压质量变化测定和等温质量变化测定。而动态法就是我们常说的热重分析（失重曲线）和导数热重分析（失重率曲线），导数热重分析是热重分析曲线对温度（或时间）的一阶导数。以物质的质量变化速率（dm/dt） 对温度（或时间）作图，就得失重率曲线。