这。为此，在含碳耐火材料结合剂用中间相沥青的研究问题上，研究开发原料成本低廉，制备工艺简单的制备方法已成为亟须解决的问题。本章主要介绍了整个研究工作的实验方案及试验方法和实验过程，以及所运用到的各种分析测试手段。同时对实验的原理，以及所用到的原料和仪器都有提及。实验原料原料沥青本课题采用武钢焦化厂生产的工业品中温煤沥青，性能指标见表。表煤沥青的基本性能甲苯不溶物喹啉不溶物软化点灰分挥发分水分化学试剂甲苯分析纯，，天津市化学试剂三厂喹啉分析纯，，天津市化学试剂三厂实验方案本课题的目的是采用反应性能低的中温煤沥青为原料制备碳材料用的高性能的环保沥青。实验方案是在国内外已有的煤沥青的生产工艺上，加以改进而来，实验步骤较多，反应的影响因素复杂，综合各因素的实验方案如下图所示。图实验方案流程图将用去离子水进行表面清洗，干燥粉碎处理后的原料沥青放入反应釜中密封，打开控制箱电源并设置各项基本参数后，加热进行聚合反应。其中加热速度控制在，搅拌速度为，Ⅰ段的初始设定温度为。煤沥青在高温下裂解和低分子挥发产生气体形成压力，低分子物在高温高压下又发生热聚合，使中温煤沥青裂解聚合反应不断发生。在温度达到，进行初次减压蒸馏以后简称闪蒸，约，然后继续加热，当温度达到后开始保温，恒定温度。待保温结束，进行第二次闪蒸，直至无蒸出物为止。然后停止加热，自然冷却至左右，将沥青从釜底放出，釜底为干净的水，沥青在其中迅速冷却，即得热聚合沥青。当热聚合反应在氮气环境时，在加热前，充放氮气三次，氮气压力控制在，每次抽真空约，然后每次闪蒸后都在充入氮气，开釜时先放出氮气，待其自然冷却。在该热聚合反应中保温时间压强和是否充入氮气作为考察参数。其中热聚合的保温时间选择在几个水平，然后采用批次实验对考察的参数进行优化。表分别为原料中温煤焦油沥青制备热聚合沥青的实验批次设计表。表不同保温时间，相同的初始压强和最终压强实验序号初始压强最终压强保温时间煤沥青表面清洗去水粉碎热聚合工艺参数优化结焦值测定热聚合煤沥青族组分测定高压反应釜中聚合反应闪蒸，然后急冷至室温热行为分析结构分析中间相的形成表不同保温时间，相同的初始压强和最终压强实验序号初始压强最终压强保温时间表不同初始压强，相同的保温时间和最终压强实验序号初始压强最终压强保温时间此外，对制备的热聚合沥青进行了族组成分析和微观结构分析，以及热性能分析检测，并与的相应性能进行了对比分析。实验仪器及实验原理煤沥青的热处理仪器煤沥青的热聚合实验装置由型强磁力偶合搅拌高压反应釜。该仪器的加热功率为可调，有效容积为，最高工作温度为，设计压力为,工作压力为，转速为，密封性高和搅拌能力强。适用于气液高压搅拌反应或气液固混合高压搅拌反应，加氢或热反应。减压蒸馏的处理仪器以系旋片式真空泵为主体，从反应釜开始依次接缓冲瓶冷却管干燥瓶。真空泵本身自带捕集器能有效将油雾从废气中分离出来，并能较快达到搞真空度。使用时检查仪器室否漏气，三通管与外界相通，真空泵油面合适，冷却管中加入冰块。打开电源，按下真空泵的开关，再将三通管与仪器联通。实验结束时，先使三通管与外界相通，再关闭电源。热聚合沥青的制备原理在反应釜内，原料沥青进行着复杂的反应室温，煤沥青主要是脱除水分和低分子化合物，不稳定轻组分缓慢挥发，即树脂挥发较多，此时分子的分解反应很少。，此阶段的反应比较复杂激烈，煤沥青内部成分的变化也比较大，是煤沥青热解的主要过程。以后煤沥青热分解速度加快，随着温度的升高，挥发物大量排出。剧烈的热分解导致不稳定化学键的断裂，产生大量的自由基。这样方面低分子化合物大量逸出，同时残留产物脱氢缩聚，炭化产物的含量增加较快，稠环芳烃分子不断长大。在温度范围内，煤沥青的变化将经历中间相小球体形成阶段，自由基发生定程度的聚合反应，稠环芳烃平面逐渐长大，并借助范德华力互相重叠堆砌，炭化产物的含量也有较大提高。在热聚合过程中原料沥青的芳香分子在加热过程中发生脱氢断链缩合聚合等反应，综合效应使得芳香分子不断长大，且其平面度也变大。当分子尺寸大到定程度时，芳香分子就会在片层间离域非共价大键的作用下堆积起来，形成中间相构筑单元。闪蒸主要是减压蒸馏出里面的空气和小分子物质，提高平均分子量。分析表征仪器及方法族组成分析按标准测定焦油和硬沥青中甲苯不溶物质含量的标准实验方法测定煤焦油沥青及制得的热聚合沥青中甲苯不溶物的含量，按标准测定焦油和硬沥青中喹啉不溶物质含量的标准实验方法测定煤焦油沥青及制得的中间相沥青中喹啉不溶物的含量。残炭率测定按对原料沥青热聚合沥青制得的热聚合沥青及德国沥青的残炭率进行测定。具体测定方法为对的恒重瓷坩埚称重，然后将左右的沥青置入恒重瓷坩埚内称重，盖上坩埚盖，再将其置入的充填焦炭的瓷坩埚内，然后将坩埚置于坩埚架上放入温差为的马弗炉内恒温。将恒温后的坩埚取出空冷后置于干燥器内冷却至室温后取出称重。则该沥青试样的残炭率如式所示残炭率红外光谱分析利用型红外光谱仪对原料沥青所制备的热聚合沥青及德国沥青进行结构分析，测试样品为压片。热分析使用型综合热分析仪分析了原料煤沥青制得的热聚合沥青及德国沥青的热性能，测试条件为气氛，升温速率为。光学结构分析采用型热台偏光显微镜观察了中间相沥青的热态液晶状态。热台升温速度为，升温至保温。观察了煤沥青热聚合沥青中间相沥青炭化后的炭化结构，样块按进行光片制备及显微镜观察。微观结构分析在型扫描电子显微镜上观察了原料沥青热聚合沥青制备的中间相沥青及德国沥青的微观结构及它们的炭化微观结构，中间相沥青粉末和德国沥青粉末均采用超声分散在玻片上再进行真空喷金后观察形貌，其他试样采用断面喷金后观察。本章小结制定了具体的实验方案。对本实验所用的原料主要实验装置及具体实验步骤进行了详细的阐述。阐述了相应的分析手段实验仪主要过程。在树脂含量提高到定限度的同时，树脂含量急剧增加，然后无论树脂含量，还是树脂含量都有下降。第三阶段以后，随着温度的升高，自由基分子的再聚合导致缩合芳烃平面分子的增长，氢和甲基逐渐脱除。在时，已经形成比较稳定的半焦结构，但时其读数延迟时间屏蔽气流速分析信号峰面积灯电流分析方法标准曲线法灌木灰分基汞含量的测定仪器测定结果为植物干基汞含量，因为汞在植物灰化过程中以气态的形式逃离，植物灰分基汞含量是无法直接测定的，因此，要通过干基汞含量与灰分含量相除求得。灰分含量的实验方法称取定质量植物样品，在马弗炉中下灰化，测定灰分质量。及的计算公式如下测定结果与分析汞是植物中的非必需元素，般在植物中的含量很低。太原地区灌木植物茎叶中汞含量的范围为。陆生植物灰分基汞含量般在之间，本文所研究的灌木均超过了这数值，平均为。这说明，汞污染的增加可以使灌木中汞含量也增加。汞在植物体内累积按照对元素的累积程度提出，可以利用生物吸收系数来表示植物对于元素吸收的强烈程度并且将此划分为个吸收序表五种灌木茎叶中的汞含量灌木测量结果平均值标准偏差相对标准偏差小榆树枝叶榆叶梅枝叶连翘枝叶紫丁香枝叶小叶黄杨枝叶表灌木及灌木灰分基汞含量植物小榆树枝小榆树叶榆叶梅枝榆叶梅叶连翘枝连翘叶紫丁香枝紫丁香叶小叶黄杨枝小叶黄杨叶列弱摄取和很弱摄取弱摄取弱累积和中等摄取强聚集类很强聚集的元素。式中，为植物灰分基汞含量为土壤或者岩石中该元素含量。在此，采用因此，表中的也即生物吸收系数。陆生植物汞生物吸收系数般应该在之间，均小于。而在研究的五种灌木中值均大于，所以汞在这些植物中均为富集状态。由表可见，五种灌木叶对汞的富积系数基本大于表现为强聚集，而灌木茎的富积系数在到之间为中摄取，这说明灌木的不同器官对汞的生物吸收能力较强，其中叶的吸收能力大于茎。在汞污染严重的环境条件下，五种灌木对汞均有较高的耐受性，表现出对汞的强累积，这些植物可以作为汞污染地区植物修复的首选物种。结合到本文中种灌木的实际情况，树叶对汞的含量明显高于树枝中的，在相同环境中树叶对汞的生物吸收系数比树茎高很多。由表对比可知叶片方面，结果是中灌木中汞含量的大小依次为小叶黄杨小榆树连翘榆叶梅紫丁香，但是生物吸收系数大小为连翘榆叶梅小榆树小叶黄杨紫丁香，原因可能是树叶越小，相同质量样品中所含的叶片数量较多，汞的总量也较多小叶黄杨和榆树叶片生长时间长，吸附汞时间较长，而连翘榆叶梅和紫丁香叶片生长时间短，吸附汞量小。茎汞含量为榆叶梅小叶黄杨紫丁香小榆树连翘，茎对汞的生物吸收系数为榆叶梅小叶黄杨紫丁香小榆树连翘，两者相同。这说明植物种类不同，对同元素生物吸收的生物吸收系数可以近似等同于不同植物对元素累积效率。本文灌木中的汞生物吸收系数高于张仲胜报道的葫芦岛地区木本植物对汞的生物吸收系数，所以在汞污染城市灌木植物可以代替木本植物做为城市绿化，改善空气质量。小结灌木可将环境中的汞有由分散状态转变为富集状态，灌木的叶对环境中的汞为强聚集状态，茎为中等聚集状态，累积性总体上呈现叶枝的现象。相同生长环境下，五种灌木对汞的累积性大小依次为榆叶梅小叶黄杨紫丁香小榆树连翘。由于不同植物对汞吸收能力不同，灌木对汞的富积效率要比木本植物高。因此，以灌木为城市绿化植物将更有效的治理汞污染，而达到改善环这。为此，在含碳耐火材料结合剂用中间相沥青的研究问题上，研究开发原料成本低廉，制备工艺简单的制备方法已成为亟须解决的问题。本章主要介绍了整个研究工作的实验方案及试验方法和实验过程，以及所运用到的各种分析测试手段。同时对实验的原理，以及所用到的原料和仪器都有提及。实验原料原料沥青本课题采用武钢焦化厂生产的工业品中温煤沥青，性能指标见表。表煤沥青的基本性能甲苯不溶物喹啉不溶物软化点灰分挥发分水分化学试剂甲苯分析纯，，天津市化学试剂三厂喹啉分析纯，，天津市化学试剂三厂实验方案本课题的目的是采用反应性能低的中温煤沥青为原料制备碳材料用的高性能的环保沥青。实验方案是在国内外已有的煤沥青的生产工艺上，加以改进而来，实验步骤较多，反应的影响因素复杂，综合各因素的实验方案如下图所示。图实验方案流程图将用去离子水进行表面清洗，干燥粉碎处理后的原料沥青放入反应釜中密封，打开控制箱电源并设置各项基本参数后，加热进行聚合反应。其中加热速度控制在，搅拌速度为，Ⅰ段的初始设定温度为。煤沥青在高温下裂解和低分子挥发产生气体形成压力，低分子物在高温高压下又发生热聚合，使中温煤沥青裂解聚合反应不断发生。在温度达到，进行初次减压蒸馏以后简称闪蒸，约，然后继续加热，当温度达到后开始保温，恒定温度。待保温结束，进行第二次闪蒸，直至无蒸出物为止。然后停止加热，自然冷却至左右，将沥青从釜底放出，釜底为干净的水，沥青在其中迅速冷却，即得热聚合沥青。当热聚合反应在氮气环境时，在加热前，充放氮气三次，氮气压力控制在，每次抽真空约，然后每次闪蒸后都在充入氮气，开釜时先放出氮气，待其自然冷却。在该热聚合反应中保温时间压强和是否充入氮气作为考察参数。其中热聚合的保温时间选择在几个水平，然后采用批次实验对考察的参数进行优化。表分别为原料中温煤焦油沥青制备热聚合沥青的实验批次设计表。表不同保温时间，相同的初始压强和最终压强实验序号初始压强最终压强保温时间煤沥青表面清洗去水粉碎热聚合工艺参数优化结焦值测定热聚合煤沥青族组分测定高压反应釜中聚合反应闪蒸，然后急冷至室温热行为分析结构分析中间相的形成表不同保温时间，相同的初始压强和最终压强实验序号初始压强最终压强保温时间表不同初始压强，相同的保温时间和最终压强实验序号初始压强最终压强保温时间此外，对制备的热聚合沥青进行了族组成分析和微观结构分析，以及热性能分析检测，并与的相应性能进行了对比分析。实验仪器及实验原理煤沥青的热处理仪器煤沥青的热聚合实验装置由型强磁力偶合搅拌高压反应釜。该仪器的加热功率为可调，有效容积为，最高工作温度为，设计压力为,工作压力为，转速为，密封性高和搅拌能力强。适用于气液高压搅拌反应或气液固混合高压搅拌反应，加氢或热反应。减压蒸馏的处理仪器以系旋片式真空泵为主体，从反应釜开始依次接缓冲瓶冷却管干燥瓶。真空泵本身自带捕集器能有效将油雾从废气中分离出来，并能较快达到搞真空度。使用时检查仪器室否漏气，三通管与外界相通，真空泵油面合适，冷却管中加入冰块。