Influence of the Co₂ pressure on the kinetics of thermal decomposition of manganese carbonate

Abstract

Kinetic analysis has been performed on TG and DTG diagrams of the forward reaction MnCO₃⇌ MnO + CO₂, recorded at different pressures of CO₂ ranging form 2.6. 10⁻⁴ Pa to 26.6 kPa. The results obtained show that this reaction follows a first-order kinetic law, independently of the CO₂ pressure used in carrying out the experiments. On the other hand, the activation energy increases on increase of the CO₂ pressure, from 117 kJ/mol up to an asymptotic value of 292 kJ/mol at about 26.6 Pa. This finding cannot be explained by considering the influence of the reverse reaction of formation of MnCO₃, for under the described experimental conditions the ratio$P_{CO_2 } /P_{equil}$ to zero. A mechanism that takes into account the adsorption of CO₂ on the phase boundary has been proposed in order to interpret the results.

Zusammenfassung

Die kinetische Analyse der Reaktion MnCO₃ ⇌ MnO + CO₂ in Richtung des oberen Pfeiles wurde an Hand von TG und DTG Diagrammen durchgeführt, welche bei verschiedenen CO₂-Drucken im Bereich von 2.6·10⁻⁴ bis 26.6 kPa aufgenommen wurden. Die erhaltenen Ergebnisse zeigen, daß diese Reaktion einem kinetischen Gesetz erster Ordnung folgt, unabhängig von dem zur Durchführung der Experimente angewandten CO₂-Druck. Andererseits nimmt die Aktivierungsenergie mit steigendem CO₂-Druck von 117 kJ/mol bis zu einem asymptotischen Wert von 292 kJ/mol bei etwa 26 660 Pa zu. Dieses Ergebnis kann unter Berücksichtigung der Umkehrreaktion der MnCO₃-Bildung nicht erklärt werden, da unter den beschriebenen Versuchsbedingungen das Verhältnis$P_{CO_2 } /P_{equil}$, sehr nahe zu Null ist. Um die Ergebnisse zu deuten wurde ein Mechanismus vorgeschlagen, welcher die Adsorption des CO₂ an der Phasengrenzfläche berücksichtigt.

Резюме

На основе ТГ и ДТГ пров еден кинетический анализ реакции MnCO₃⇌ МnО + + СО₂, протекающей при д авлениях СО₂ от 2.6 · 10⁻⁴ Па до 26.6 кПа. Полученные резул ьт аты показали, что реак ция протекает соглас но кинетического закон а первого порядка, независимо от давлен ия СО₂ в данной систем е. С другой стороны, значения эне ргии акт ивации, с увеличением давления СО₂, увеличи ваются от 117 кдж/моль до 292 кдж/моль при давлении 26.6 кПа. Это т результат не может б ыть объяснен на основе пр отекания обратной реакции обр азования углекислог о марганца, поскольку в описанны х экспериментальных условиях отношение$P_{CO_2 } /P_{paBH}$. очень близко к нулю. Для объяснения э того явлен ия был предложен меха низм адсорбции СО₂ на границе фаз.