DTA study of thermal degradation of bagasse and rice straw hemicelluloses

Abstract

DTA curves of the title substances were recorded up to 773 K, in static air. Bagasse hemicellulose (B) exhibited three overlapping exothermic effects, at 545, 618 and 700 K, while rice straw hemicellulose (R) displayed two exothermic effects, at 548 and 635 K. The absence of the third effect for R is ascribed to the catalytic effect of silica ash in promoting volatilization of the degradation products without allowing a “char residue” intermediate. The activation energy associated with each stage was derived by applying the Borchardt-Daniels general method, the Prout-Tompkins law, and integrated peak areas plotted as logg(α) vs. 1/T. A second-order linearization of the data proved best, with apparent activation energies of 143, 249 and 289 kJ mol⁻¹ for B, and 131 and 189 kJ mol⁻¹ for R. The total peak areas for R, when normalized to ash-free mass, were equal to those evaluated for B, indicating that approximately identical energies are evolved in the temperature range studied.

Zusammenfassung

In statischer LuftatmosphÄre wurden die DTA-Kurven der Titelsubstanzen bis 773 K aufgenommen. Bagasse-Hemizellulose (B) zeigte bei 545, 618 und 800 K drei überlappende exotherme Effekte, wÄhrend sich bei Reisstroh-Hemizellulose (R) zwei exotherme Effekte bei 548 und 635 K ergaben. Das Fehlen des dritten Effektes für R wird dem katalytischen Effekt von Kieselerdeasche bei der Förderung des Freisetzen der Abbauprodukte zugeschrieben, ohne “koksige” Zwischenprodukte zuzulassen. Die zu den einzelnen Stufen gehörenden Aktivierungsenergien wurden durch Anwendung der allgemeinen Borchardt-Daniels-Methode, des Prout-Tompkinsschen Gesetzes und der graphischen Darstellung der integrierten PeakflÄchen in einem logg(α) vs. 1/T Diagramm erhalten. Eine quadratische Linearisierung der Daten ergab die besten Ergebnisse mit den scheinbaren Aktivierungsenergien von 143, 249 und 289 kJmol⁻¹ für B und mit 131 und 189 kJmol⁻¹ für R. Die totalen PeakflÄchen für R zeigen nach Normalisierung auf aschefreie Massen die gleichen Werte, die auch für B erhalten wurden.