Термическое разложение полиэтилена высокой плотности: кинетическое исследование с применением данных TGA и DTG
Ключевые слова:
термическое разложение, полиэтилен высокой плотности (LDPE); пиролиз; кинетика; энергия активации; предэкспоненциальный множитель, термогравиметрический анализ (TGA), дифференциальный термический анализ (DTG), изоконверсионный метод Фридмана, изоконверсионный метод Флинна-Уолла-Озавы, изоконверсионный метод Киссинджера-Акахира-Суносе, метод подгонки модели Аррениуса, метод подгонки модели Коутса-РедфернаАннотация
Термическое разложение или пиролиз отходов полимеров считается одним из перспективных методов переработки полимерных отходов. Целью данной работы движет исследование кинетики термического разложения полиэтилена высокой плотности (HDPE) с применением изоконверсионных методов (Фридмана, Флинна-Уолла-Озавы, Киссинджера-Акахиры-Суносе) и применением методов подгонки моделей (Аррениуса, Коутса-Редферна). Термогравиметрические кривые (TGA) и дифференциальные термогравиметрические кривы (DTG) получены при скоростях нагрева 5, 10, 15 и 20 К мин−1 показали линейную зависимость кривой в стандартно применяемом конверсионном диапазоне, что свидетельствует о протекающих реакциях первого порядка и одном механизме реакции. Полученные значения энергии активации для полиэтилена высокой плотности были рассчитаны в конверсионном диапазоне 0,1 – 0,9 с шагом 0,1 изоконверсионными методами с диапазоном средних значений от 138,3 до 155,0 кДж/моль. Дополнительный расчет кинетических параметров был проведен при помощи двух методов подгонки модели со значением энергии активации в диапазоне 135,3-139,5 кДж/моль.
Библиографические ссылки
Горбовский К.Г., Казаков А.И., Норов А.М., Пагалешкин Д.А., Михайличенко А.И. Исследование кинетики термического разложения NPK-удобрений на основе нитрата аммониия. // Труды Кольского научного центра РАН. 2019. Т. 10. № 1(3). С. 64-71.
Давренбеков С.Ж., Тулеуов У.Б., Болатбай А.Н., Хавличек Д., Жакупбекова Э.Ж., Хамитова Т.О. Исследование термического разложения сополимера полиэтиленгликольфумарата с метакриловой кислотой // Химический журнал Казахстана. 2022. Гл. 4. № 80(2022). С. 110-119.
Садритдинов А.Р., Глазырин А.Б., Псянчин А.А., Захарова Е.М., Хуснуллин А.Г., Захаров В.П. Влияние условий переработки полипропилена на его термические и физико-механические характеристики // Пластические массы. 2021. № 3-4.
Табакаев Р.Б., Алтынбаева Д.Б., Ибраева К.Т., Заворин А.С. Кинетические характеристики пиролиза биомассы // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2020. Т. 331. № 12. 11-130.
Фетисова О.Ю., Кузнецов П.Н., Пуревсурен Б., Авид Б. Кинетическое изучение стадийности термического разложения различных углей Монголии // Химия твердого топлива. 2021. № 1. C. 3-10.
Хуснуллин А.Г., Захарова Е.М., Псянчин А.А., Захаров В.П. Теплофизические свойства полимерных компаундов на основе вторичного полипропилена и полиэтилена // Letters on materials. 2022. № 12(1). pp. 59-64.
Aboulkas A., El harfi K., El Bouadili A. Thermal degradation behaviors of polyethylene and polypropylene // Energy conversion and management. Part I: Pyrolysis kinetics and mechanisms. 2010. Vol. 51. Iss. 7. pp. 1363-1369.
Alfurhood J.А., Alsewailem F., Al-mutabaqani L. Activation energy for the pyrolysis of polymer wastes // European chemical bulletin. 2014. № 3(1). рр. 93-97.
Costa C.S., Fernandes A., Munoz M., Rosário Ribeiro M., Silva J.M. Analyzing HDPE thermal and catalytic degradation in hydrogen atmosphere: A model-free approach to the activation energy // Catalysts. 2024. № 14(8). Р. 514.
Li H., Mašek O., Harper A., Ocone R. Kinetic study of pyrolysis of high-density polyethylene (HDPE) waste at different bed thickness in a fixed bed reactor // The Canadian journal of chemical engineering. 2021. pp. 1732-1744.
Riaz Sh., Ahmad N., Farooq W., Ali I., Sajid M., Akhtar M.N. Catalytic pyrolysis of HDPE for enhanced hydrocarbon yield: A boosted regression tree assisted kinetics study for effective recycling of waste plastic // Digital chemical engineering. 2025. Vol. 14. pp. 100-213.
