ICS 65.020 B 04 NY 中华人民共和国农业行业标准 NY/T3496—2019 农业生物质原料热重分析法 热裂解动力学参数 Agricultural biomass raw materials by thermogravimetry- Kinetic paramaters of pyrolytic reactions 行业标准信息服务平台 2019-08-01发布 2019-11-01实施 中华人民共和国农业农村部 发布 NY/T3496—2019 品标准 VA 前 言 V 本标准由农业农村部科技教育司提出并归口。 本标准起草单位：中国农业大学。 本标准主要起草人：韩鲁佳、杨增玲、黄光群、刘贤、肖卫华、薛俊杰、周思渺。 行业标准信息服务平台 NY/T3496—2019 农业生物质原料热重分析法 热裂解动力学参数 1范围 本标准规定了基于试样热分解服从一级动力学的假设，采用Ozawa/Flynn/Wall等转化率方法计算 确定阿仑尼乌斯（Arrhenius）方程的活化能和指前因子等动力学参数的热重分析方法。 本标准适用于农作物秸秆、畜禽粪便等农业生物质原料 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。 凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修 单）适用于本文 GB/T6425 热分析术语 农业生物质原料热重分析法 NY/T3495 3术语和定义 S 界定的以及 列术语和定义适用于本文件 NY/T3495 A 3. 1 阿仑尼乌斯方程 速率常 反应速率常数和温度之 间的数学美系式·表 其中美是反店 数 是指前因 工 子，E是活化能，R是通 通用气 下是绝对温度。 3. 2 activation energy 活化能（E) 将1mol稳定态的分子 一激发成为 1mol活化分子所需的能量 3. 3 exponontial factor 指前因子（A） 阿仑尼乌斯方程指数前的母子。 3. 4 反应分数(α) fraction reacted 就论及的过程，已反应（或转变）部分与该过程司反应的总量之比。具体以初始点温度T，处对应的失 重百分比确立失重零点。 4原理 4.1该方法基于反应速率方程，表示为： dα/dT=A(1-α)exp[-E/RT]/β (1) 式中： 反应分数，无量纲； A 指前因子，单位为每分钟（min-"）； β 升温速率，单位为开尔文每分钟（K/min）； E 阿仑尼乌斯活化能，单位为焦耳每摩尔（J/mol)； R 气体常数，取值为8.314，单位为焦耳每摩尔每开尔文[J/（mol·K)]； T 绝对温度，单位为开尔文（K)； I NY/T3496—2019 以自然常数e为底的指数函数； exp da/dT——α随T的变化速率。 4.2用Ozawa/Flynn/Wall方法求解式(1)得活化能计算式，表示为： E=—(R/6)△(logβ)/△(1/T) （2） 式中： b——数值积分常数，自附录A的表A.2选取，单位为每开尔文(K-1)。 4.3获得不同升温速率的热重曲线，设定反应分数，求得对应不同升温速率的绝对温度。以升温速率的 对数（logβ)为纵坐标、绝对温度倒数（1/T）为横坐标作图，通过线性回归求得△（logβ)/△(1/T）。 4.4数值积分常数6的初始值设定为0.457。通过式（2)得到E的近似值（E'）。 4.5根据4.4得到的活化能（E'），通过表A.2查得新的6值（6'）。 4.6重复上述的选代过程，直到活化能数值稳定，即为活化能确定值（E）。 4.7假设服从一级反应(n=1),通过式(3)计算指前因子(A)。 A =—(βR/E)[ln(1-α)] 10a （3） 式中： α——数值积分常数，自表A.2选取，无量纲。 5热重分析条件 见NY/T3495。 6试样制备 见NY/T3495。 7试验步骤 7.1以至少4个升温速率进行试样测量（见NY/T3495）。每次测量应确保试样源于同一样品，且质量 误差不超过士1%。升温速率宜不大于20K/min且最大升温速率宜为最小升温速率5倍以上。 注1：升温速率过高，易导致试样挥发性成分扩散，从而影响热解速率。升温速率大于20K/min会影响温度测量的精 密度和热解的动力学特性。 注2：每次改变升温速率，应采用与试样测量相同的升温速率、气氛、气体流速进行温度校准。 7.2为提高测量的准确度，可通过对照测量进行数据校正。采用与试样测试相同的气氛、气体流速和升 温速率测量空白试样的热重曲线。用试样的热重数据减去空白试样的热重数据得到校正后的试样热重曲 8数据处理 8.1依分析目的确定反应分数α。 8.2从7.1和7.2得到的不同升温速率热重曲线求得设定反应分数α对应的绝对温度（见图A.1)。 注1：如果纵坐标记录的是质量分数，可简化计算过程。 注2：初始点温度T，对应的质量为初始质量，O，点对应的质量为终止质量。 8.3在该反应分数α下，以升温速率的对数为纵坐标、绝对温度的倒数为横坐标作图，采用最小二乘法对 上述数据进行拟合（见图A.2)。若符合线性规律，则计算直线的斜率△（logβ)/△（1/T）。若呈非线性，则 终止计算。 注：异常的非线性结果也可能是测量错误导致。建议对所有异常非线性点对应的试验进行重复试验。 8.4将斜率△（logβ)/△（1/T）和数值积分常数6的初始值0.457代人式（2),计算活化能近似值（E’）。 8.5利用8.4得到的活化能近似值（E’）,计算E/（RT.），其中T。为选定反应分数α所对应的最接近 中间点升温速率（β’）所得热重曲线上的绝对温度。 2