Advertisement

Journal of thermal analysis

, Volume 15, Issue 1, pp 11–24 | Cite as

Kinetic study of the thermal dehydration of syngenite K2Ca(SO4)2·H2O under non-isothermal conditions

  • J. Dankiewicz
  • K. Wieczorek-Ciurowa
Article

Abstract

Different calculation methods applied to TG, DTG and DTA curves obtained with a Mettler Thermoanalyzer at one or several heating rates have been tested. It has been shown that the dehydration of syngenite can best be described by the Avrami equation I [−1n(1−α)]1/2=3.46·1021exp (−2.73·104/T)·t where α is the degree of decomposition,T the absolute temperature, andt the time.

The mean value of the activation energy is 54 kcal·mole−1. This is in good agreement with the results obtained under isothermal conditions. The method of Šatava and Škvára, supplemented by the numerical tables of Zsakó, is most useful in obtaining the kinetic equations describing the thermal decomposition of solids.

Keywords

Activation Energy Dehydration Thermal Decomposition Kinetic Equation Condition Isothermes 
These keywords were added by machine and not by the authors. This process is experimental and the keywords may be updated as the learning algorithm improves.

Résumé

Divers procédés de calcul appliqués aux courbes TG, TGD et ATD obtenues à l'aide d'un thermoanalyseur Mettler, avec une ou plusieurs vitesses de chauffage, conduisent à l'équation cinétique suivante pour exprimer le processus de déshydratation de la syngénite: [−1n (1−α)]1/2=3.46·1021exp (−2.73·104/T)·t

où α=degré de décomposition,T=température absolute,t=temps. La valeur moyenne de l'énergie d'activation est 54 kcal·mol−1, en bon accord avec les résultats des études en conditions isothermes. La méthode de Šatava et Škvára, combinée avec les tables numériques de Zsakó, s'est révélée la plus efficace pour l'obtention de l'équations décrivant la cinétique de la décomposition thermique des corps solides.

Zusammenfassung

Mit verschiedenen Berechnungsmethoden wurde anhand der TG, DTG und DTA-Kurven, die bei einer und mehreren Aufheizgeschwindigkeiten der Probe im Thermoanalysator der Firma “Mettler” erhalten wurden bewiesen, daß die kinetische Gleichung zur Beschreibung des Dhydratisierungsprozesses des Syngenits folgende Gestalt hat: [−1n(1−α)]1/2=3.46·1021 exp (−2.73·104/T)·t

(α-Zersetzungsgrad,T absolute Temperatur,t-Zeit) Der Mittelwert der Aktivierungsenergie beträgt: 54 kcal·mol−1. Die Gleichung und die Werte der kinetischen Parameter stimmen gut mit den Ergebnissen der isothermen Experimente überein. Bei den Untersuchungen thermischer Reaktionen der Zersetzung von Festkörpern hat sich die Methode von Šatava und Škvára, ergänzt durch die numerische Tabelle von Zsakó als besonders geeignet erwiesen.

Резюме

С помощью термоанали затора фирмы «Меттле р» были измерены при одн ой какой-либо, а также при различных скоростях нагрева кривые ТГ, ДТГ и ДТА син генита. Используя различные методы расчета, показ ано, что кинетика дегидратац ии сингенита может быть описана ур авнением: [−1n(1−α)]1/2=3.46·1021 exp (−2.73·104/T)·t

где α-степень превращ ения,Т— абсолютная температура,t — время. Найдено, что среднее значение энергии акт ивации равно 54 ккал.мол ъ−1. Как кинетическое уравне ние, так и значение энергии активации хо рошо согласуются с ре зультатми изотермических данн ых. Установлено, что при и сследовании реакций термического разлож ения твердых тел, наиб олее удовлетворительные результаты могут быт ь получены применяя предложенн ые Жако значения-logр(х) к методу IIIатавы и IIIквары.

Preview

Unable to display preview. Download preview PDF.

Unable to display preview. Download preview PDF.

References

  1. 1.
    J. Dankiewicz andK. Wieczorek-Ciurowa, J. Thermal Anal., 13 (1978) 543.Google Scholar
  2. 2.
    D. A. Young, Decomposition of Solids, Pergamon Press, Oxford, vol. 1, 1966, p. 19.Google Scholar
  3. 3.
    P. W. N. Jacobs andF. C. Tompkins, Chemistry of the Solid State, (W. E. Garner ed.), Butterworths Sci. Publ., London, 1955, p. 184.Google Scholar
  4. 4.
    B.Delmon, Introduction á la Cinétique Hétérogéne, Éditions Technique. Paris, 1969.Google Scholar
  5. 5.
    J. Sharp, G. Brindely andB. Achar, J. Am. Ceram. Soc., 49 (1966) 379.Google Scholar
  6. 6.
    J. Šestak andG. Berggren, Thermochim. Acta, 3 (1971) 1.Google Scholar
  7. 7.
    K. Wieczorek-Ciurowa, Doctoral Thesis, (in Polish), Technological University of Cracow, Cracow, 1976.Google Scholar
  8. 8.
    J. Šestak, Silikáty, 11 (1967) 153.Google Scholar
  9. 9.
    T. Flynn andL. A. Wall, J. Res. Nat. Bur. Std., 70A (1966) 487.Google Scholar
  10. 10.
    L. Reich andD. Levi, Macromolecular Reviews, 1 (1867) 174.Google Scholar
  11. 11.
    A. W. Coats andJ. P. Redfern, Analyst, 8 (1963) 906.Google Scholar
  12. 12.
    A. W. Coats andJ. P. Redfern, Nature, 201 (1964) 68.Google Scholar
  13. 13.
    A. W. Coats andJ. P. Redfern, J. Polymer Sci., 3B (1965) 917.Google Scholar
  14. 14.
    H. H. Horowitz andG. Metzger, Anal. Chem., 35 (1963) 1464.Google Scholar
  15. 15.
    J. Zsakó, J. Phys. Chem., 72 (1968) 2406.Google Scholar
  16. 16.
    V. Šatava andF. Škvára, J. Am. Ceram. Soc., 52 (1969) 951.Google Scholar
  17. 17.
    G. Gyulai andE. J. Greenhow, J. Thermal Anal., 6 (1974) 279.Google Scholar
  18. 18.
    B. N. N. Achar, A. W. Brindley andJ. H. Sharp, Proc. Int. Clay Conf., 2 (1966) 67.Google Scholar
  19. 19.
    E. S. Freeman andB. Carroll, J. Phys. Chem., 62 (1958) 394.Google Scholar
  20. 20.
    H. L. Friedman, J. Polymer Sci., 6C (1965) 183.Google Scholar
  21. 21.
    H. C. Anderson, ibid., 6C (1965) 175.Google Scholar
  22. 22.
    L. Reich, Polym. Letters, 2 (1954) 621.Google Scholar
  23. 23.
    A. Berlin andR. J. Robinson, Anal. Chim. Acta, 27 (1962) 50.Google Scholar
  24. 24.
    T. Ozawa, Bull. Chem. Soc. Japan, 38 (1965) 1881.Google Scholar
  25. 25.
    H. J. Borchardt andF. Daniels, J. Amer. Chem. Soc., 79 (1957) 41.Google Scholar
  26. 26.
    D. Fâtu, J. Thermal Anal., 1 (1969) 285.Google Scholar
  27. 27.
    G. O. Piloyan, L. D. Ryabchikov andO. S. Novikova, Nature, 212 (1966) 1229.Google Scholar
  28. 28.
    H. E. Kissinger, J. Res Nat. Bur. Std., 57 (1956) 217.Google Scholar
  29. 29.
    H. E. Kissinger, Anal. Chem., 29 (1957) 1702.Google Scholar

Copyright information

© Wiley Heyden Ltd., Chichester and Akadémiai Kiadó, Budapest 1979

Authors and Affiliations

  • J. Dankiewicz
    • 1
  • K. Wieczorek-Ciurowa
    • 1
  1. 1.Institute of Inorganic Chemistry and TechnologyTechnological University of CracowCracowPoland

Personalised recommendations