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一种具有双温区的滑轨热天平系统(自主研发)
发布时间:2022-03-14

(1)背景

       热天平技术可实现在程序控温条件下自动连续记录样品重量与温度、时间的函数关系,其结构由试样支持器、传重感应器、测温热电偶、天平加热炉、程序控温系统和数据存储器等构成。热天平技术可以用于研究晶体性质的变化,如熔化、蒸发、升华和吸附等物质的物理现象;研究物质的热稳定性、分解过程、脱水、解离、氧化、还原、成份的定量分析、添加剂与填充剂影响、水份与挥发物、反应动力学等化学现象。目前,已经广泛应用于塑料、橡胶、涂料、药品、催化剂、无机材料、金属材料与复合材料等各领域的研究开发、工艺优化与质量监控,推动了我国科学技术的快速发展。

(2)技术缺陷

       目前,国内外现有热天平仪只能测量单温区内样品的线性热重变化,然而在实际应用过程中往往需要实时观察双温区内样品的热重变化,特别是对于需要在两个温区间进行多循环的热重分析实验。在生物质化学链气化制氢研究领域中,热天平系统常用于研究钙基吸附剂的循环吸附性能。然而,由于钙基吸附剂的煅烧温度与碳酸化温度之间具有100-300°C的温度差异,使得钙基吸附剂循环稳定性表征分析尤为复杂。在此过程中,传统热天平仪需通过冷却、加温等过程来达到所需的双温区。该过程耗费了大量实验时间及能源消耗,同时由于降温速率的不可控性,降低了实验数据的准确性,增加了实验操作的难度。

(3)系统优势

      该系统在使用过程中,可将样品放置在样品支持台上,然后通过滑动第一、第二滑轨炉来实现切换反应温度,通过切换气瓶组分来切换反应气氛,通过热天平技术实现在程序控温条件下自动连续记录样品重量与温度、时间的函数关系,从而实现样品在双温区内的热重变化信息。技术关键可概括为快速实时记录样品在双温区内的热重变化信息。主要技术指标包括:加热温度、升温速率、称重精度、称重量程、气氛流量、反应器尺寸等。