Поиск

Полнотекстовый поиск:
Где искать:
везде
только в названии
только в тексте
Выводить:
описание
слова в тексте
только заголовок

Рекомендуем ознакомиться

'Документ'
Как человек, родившийся в Херсоне, я знала имя Миколы Братана с детства. Поэт Микола Братан был известен каждому жителю Херсона. Он был не только зам...полностью>>
'Документ'
1. Краткое описание предлагаемого метода (технологии) повышения энергоэффективности, его новизна и информированность о нём, наличие программ развития;...полностью>>
'Документ'
«Роль игры в развитии ребёнка» - это тема, по которой я работаю. По этой теме я работаю не один год, так как дети каждый год разные. Дети- первокласс...полностью>>
'Документ'
Группа компаний «Домостроитель» - крупное строительное предприятие Московской области. ГК «Домостроитель» объединила в себе Щелковкский ДСК, Электрос...полностью>>

Исследование сложных процессов методом дта

Главная > Исследование
Сохрани ссылку в одной из сетей:

УДК 546.175

ИССЛЕДОВАНИЕ СЛОЖНЫХ ПРОЦЕССОВ МЕТОДОМ ДТА

Клякин Г.Ф., Таранушич В.А., Хоружий И.А.

Южно-Российский государственный технический университет

г. Новочеркасск.

Большинство химических процессов, протекающих при нагревании вещества и регистрируемых при помощи дифференциально-термического анализа (ДТА), состоят из ряда параллельных и последовательных реакций, в результате наложения которых получается сложная кривая, весьма трудная для анализа. Одним из следствий наложения реакций является сдвиг температуры пиков, которая служит одним из основных параметров, фиксируемых ДТА. Другим следствием является невозможность расчета кинетических и термодинамических характеристик пиков по кривым ДТА.

Разработан метод анализа сложных кривых ДТА, записанных в системе координат температура образца – разность температур образца и эталона, в основе которого лежит моделирование кривой ДТА путем сложения моделей простых процессов.

В основе метода лежит уравнение, предложенное в работе [1] как математическая модель для описания участка кривой ДТА, характеризующегося экстремальным отклонением от базисной линии:

(1)

где: аi – величина, характеризующая высоту пика, bi и сi – величины, характеризующие форму соответственно переднего и заднего фронтов пика, di – величина, соответствующая положению вершины пика на оси абсцисс. Подобное уравнение применялось также для аппроксимации опытных данных, образующих прямую линию с выступом, например вязкости растворов разбавленных солей, а также теплопроводности разбавленных растворов глицерина [2].

Для описания группы процессов, протекающих при дифференциально-термическом анализе вещества, использовали следующее уравнение:

Y = yi + yi+1 + …yn (2)

где i – порядковый номер простого процесса, изменяющийся от 1 до значения общего количества предполагаемых простых процессов (n).

Расчет модели осуществляли методом наименьших квадратов с использованием итерационной процедуры в среде Mathcad.

Обработка термограмм ДТА состоит из нескольких стадий:

  1. Сканирование термограммы ДТА.

  2. Проведение базисной линии.

  3. Оцифровка выбранных участков кривой ДТА.

  4. Визуальный подбор начальных значений коэффициентов модели.

  5. Итерационная процедура подгонки коэффициентов модели.

Предлагаемым методом был исследован процесс термического разложения нитрата аммония марки ХЧ. Скорость подъема температуры составляла 5оС/мин. при навеске около 0,1 г. Запись кривых производилась на двухкоординатном самопишущем потенциометре.

На рис. 1 в координатах температура (t, оС) - размер (l, мм) представлена часть термограммы ДТА нитрата аммония от плавления до полного разложения, и результат ее моделирования. Результирующая кривая модели представлена сплошной линией с расположенными на ней экспериментальными точками.

Рис.1. Модель кривой ДТА

Как следует из рисунка, процесс экзотермического разложения нитрата аммония носит двустадийный характер (кривые 2 и 3) и начинается при температуре около 220оС на некотором расстоянии от пика плавления (кривая 1). Экзотермические реакции протекают параллельно. При температуре около 240оС становится заметным эндотермический процесс разложения жидкой конденсированной фазы (кривая 4), при этом начинается «кипение» расплава.

Литературные данные [3] свидетельствуют о четырех основных реакциях, имеющих место при термическом разложении нитрата аммония: эндотермическая реакция распада конденсированной фазы на аммиак и азотную кислоту, экзотермические процессы взаимодействия молекул N2O5 и HNO3 c ионом NH4+ и протекающий только в присутствии большого избытка азотной кислоты распад N2O5

Энергии активации, рассчитанные по модельным кривым, для экзотермических процессов 2 и 3 соответственно равны 140 кДж/моль и 111 кДж/моль. По литературным данным [3] энергии активации процессов взаимодействия HNO3 и N2O5 с ионом аммония, определенные по данным кинетических экспериментов, соответственно составляют 126 кДж/моль и 101 кДж/моль, что позволяет с большой долей вероятности идентифицировать полученные модельные эффекты.

Реакция (кривая 3) заканчивается значительно раньше реакции, моделируемой кривой 2, что можно объяснить тем, что в процессе термораспада нитрата аммония, по мере накопления воды, реакция окисления иона аммония пентоксидом азота затухает и дальнейшее тепловыделение обусловливается взаимодействием между ионом аммония и HNO3.

Интересно отметить несовпадение температур, соответствующих вершинам пиков 2 и 4, что создает видимость прекращения реакции экзотермического распада до наступления полного израсходования вещества. Это явление может иметь место в том случае, когда в результате усиливающегося «кипения» происходит вынос реагирующих компонентов из расплава, экзотермические процессы протекают преимущественно в газовой фазе и не регистрируются термопарой.

Литература.

  1. Горшков B.С., Тимашев В.В, Савельев В.Г. Методы физико-химического анализа вяжущих веществ. – М.: Высш. школа, 1981. - С. 15

  2. Батунер Л.М., Позин М.Е. Математические методы в химической технике. – М.: Химия, 1968, - С. 733.

  3. Манелис Г.Б., Назин Г.М., Рубцов Ю.И., Струнин В.А. Термическое разложение и горение взрывчатых веществ и порохов. – М.:Наука, 1996. с.116.



Скачать документ

Похожие документы:

  1. Окисление и галогенирование действием галогенов и галогенидов: экспериментальное и теоретическое исследование реакций, новые методы синтеза вицинальных ди-, поликарбонильных соединений и арилгалогенидов 02. 00. 03 органическая химия

    Исследование
    Окисление и галогенирование действием галогенов и галогенидов: экспериментальное и теоретическое исследование реакций, новые методы синтеза вицинальных ди- ,
  2. Программа фундаментальных исследований Президиума ран

    Программа
    Болезнь Альцгеймера характеризуется многофакторной этиологией и поэтому для успешной терапии применяется комплекс препаратов с различными свойствами, влияющими на различные звенья токсического каскада, приводящего к гибели нейронов.
  3. Российская академия наук Программа фундаментальных исследований Президиума ран фундаментальные науки – медицине (2)

    Программа
    В сборник материалов конференции включены тезисы докладов ученых из институтов РАН и организаций академической системы здравоохранения по полученным в рамках Программы фундаментальных исследований Президиума РАН «Фундаментальные науки
  4. Процессы детоксикации и утилизации высокотоксичных соединений мышьяка 02. 00. 01 неорганическая химия

    Автореферат
    на заседании диссертационного совета ДС 212.166.08. по химическим наукам при Нижегородском государственном университете им. Н. И. Лобачевского по адресу 603950, г.
  5. Гетерофазные границы в поликристаллических пленках селенида и цирконата-титаната свинца, а также структурах на их основе 01. 04. 10  Физика полупроводников

    Автореферат
    Работа выполнена в Государственном общеобразовательном учреждении высшего профессионального образования «Санкт – Петербургский государственный электротехнический университет ЛЭТИ»

Другие похожие документы..