TGA-601S热重分析仪基于水蒸气平台的碳酸钙热重分析

在煤气化制取氢气、吸收争强式甲烷重整、吸收增强式水汽变换过程中二氧化碳（CO₂）与煅烧后的石灰石的碳酸化反应是重要的步骤。因反应的特性，该方法也在烟尘中的CO₂捕获中也被广泛应用。具体的反应为碳酸钙（石灰石）分解为氧化钙与二氧化碳（CO₂），以及氧化钙与二氧化碳（CO₂）发生碳酸化反应生成碳酸钙。

近几年许多学者发现在碳酸化反应过程中加入水蒸气能影响碳酸化反应，现象表现为添加水蒸气后吸收剂对CO₂的吸收能力明显提升。因此可以采用添加水蒸气的方法提高吸收CO₂的能力，无需对吸收剂本身进行预处理或者改性，降低吸收CO₂的成本。在吸收增强式甲烷重整、吸收增强式水汽变换中，由于存在一定含量的水蒸气，而水蒸气对碳酸化反应的促进作用增强，有利于在更宽泛的范围选择反应温度。

为深入探索水蒸气对碳酸化反应的影响，我们借助南京汇诚仪器仪表有限公司的热重分析仪 TGA-601S 开展了专项实验。实验选用 5-20mg 的碳酸钙样品，采用氧化铝敞口坩埚以确保反应气体与样品充分接触，避免使用密封坩埚造成气体接触不充分的问题。实验所用气体氛围为高纯度氮气、二氧化碳及水蒸气，气体流速严格控制在 50-100mL/min 并保持稳定，升温与降温程序精准设定为：以 20℃/min 升温至 800℃恒温 20min，随后降温至 300℃恒温 60min，最后再以 20℃/min 升温至 800℃，全程通过 TGA-601S 精准捕捉样品的失重与增重数据。

实验过程中，TGA-601S 展现出优异的检测性能，清晰呈现了三个关键阶段的样品质量变化：

第一次升温至 800℃恒温时，氮气氛围的惰性环境降低了碳酸钙分解温度，碳酸钙煅烧生成氧化钙并释放二氧化碳，炉体内二氧化碳含量增加，样品出现明显失重；

降温至 300℃恒温后，氧化钙逐渐吸收水分生成氢氧化钙，样品开始增重，当环境气压低于平衡分压时，增重停止，样品重量趋于稳定；

第二次升温至 800℃过程中，从 418.90℃开始氢氧化钙分解重新转化为氧化钙，样品再次失重，至 601.73℃后无明显失重现象。

实验结果通过汇诚仪器TGA-601S热重分析仪的精准检测得到充分验证：碳酸钙升温分解达平衡后质量稳定，降温阶段受水蒸气影响生成氢氧化钙导致增重，再次升温后氢氧化钙分解，样品质量与第一次失重后相近。汇诚仪器 TGA-601S热重分析仪以稳定的性能和精准的检测能力，为水蒸气对碳酸化反应的影响研究提供了可靠支撑，助力相关领域实验探索高效推进。