Термическое разложение полиэтилена низкой плотности: кинетическое исследование с применением данных TGA и DTG

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

пиролиз отходов полиэтилена низкой плотности (LDPE) считается высокоэффективным и перспективным методом переработки. Целью данной работы является исследование кинетики пиролиза с применением трех безмодельных методов (Фридмана, Флинна-Уолла-Озавы (FWO) и Киссинджера-Акахиры-Сунозе (KAS)) и двух методов подгонки моделей (Аррениуса и Коутса-Редферна). Термогравиметрические (TGA) и дифференциальные термогравиметрические (DTG) термограммы при 5, 10, 20 и 40 К мин−1 показали линейную кривую, что подразумевает протекающие реакции первого порядка. Значения кинетических параметров (E_A и A) LDPE были рассчитаны при различных конверсиях тремя безмодельными методами, и средние значения полученных энергий активации хорошо согласуются и находятся в диапазоне от 190,23 до 191,89 кДж/моль. Данные кинетические параметры были рассчитаны дополнительно при различных скоростях нагрева с применением методов Аррениуса и Коутса-Редферна.

Об авторах

Р. А Карасев

Омский государственный университет им. Ф.М. Достоевского

Автор, ответственный за переписку.
Email: roman_karasyov@mail.ru

Список литературы

  1. Abdullahi Shagali A. and others. Fast co-pyrolysis of corncob with plastics: Evaluation of thermal behavior using deconvolution procedure, kinetic analysis and product characterization // Fuel. 2025. Vol. 381. P. 1333002.
  2. Abedeen A., Hossain M.S., Rahman A.N.M.M. and others. Characterization and energy recovery of fuels from medical waste via thermal pyrolysis // Heliyon. 2025. Vol. 11. № 4. P. e425993.
  3. Ai Z., Zhang W., Yang L. et al. Investigation and prediction of co-pyrolysis between oily sludge and high-density polyethylene via in-situ DRIFTS, TGA, and artificial neural network // Journal of Analytical and Applied Pyrolysis. 2022. Vol. 166. P. 1056104.
  4. Altarawneh S., Al-Harahsheh M., Dodds C.et al. Thermodynamic, pyrolytic, and kinetic investigation on the thermal decomposition of polyvinyl chloride in the presence of franklinite // Process Safety and Environmental Protection. 2022. Vol. 168. P. 558 – 5695.
  5. Aniśko-Michalak J., Kosmela P., Barczewski M. On the use of black tea waste as a functional filler for manufacturing self-stabilizing polyethylene composites: In-depth thermal analysis // Industrial Crops and Products. 2025. Vol. 223. P. 1201816.
  6. Chen B., Xie D., Jiang Y. Co-pyrolysis of corn stalk and high-density polyethylene with emphasis on the fibrous tissue difference on thermal behavior and kinetics // Science of The Total Environment. 2024. Vol. 957. P. 1778477.
  7. Enyoh C.E., Ovuoraye P.E., Rabin M.H. Thermal degradation evaluation of polyethylene terephthalate microplastics: Insights from kinetics and machine learning algorithms using non-isoconversional TGA data // Journal of Environmental Chemical Engineering. 2024. Vol. 12. № 2. P. 1119098.
  8. Guo S., Wang Z., Chen G. Co-pyrolysis characteristics of forestry and agricultural residues and waste plastics: Thermal decomposition and products distribution // Process Safety and Environmental Protection. 2023. Vol. 177. P. 380 – 3909.
  9. Mahapatra P.M., Pradhan D., Kumar S., Panda A.K. Influence of polypropylene and high-density polyethylene on isothermal pyrolytic degradation of discarded bakelite: Kinetic analysis and batch pyrolysis studies // Process Safety and Environmental Protection. 2024. Vol. 191. P. 769 – 77910.
  10. Najafi H., Rezaei Z. Laye, Sobati M.A. Deep insights on the Co-pyrolysis of tea stem and polyethylene terephthalate (PET): Unveiling synergistic effects and detailed kinetic modeling // Journal of Environmental Chemical Engineering. 2024. Vol. 12. № 5. P. 11390611.
  11. Natesakhawat S., Weidman J., Garcia S. et al. Pyrolysis of high-density polyethylene: Degradation behaviors, kinetics, and product characteristics // Journal of the Energy Institute. 2024. Vol. 116. P. 10173812.
  12. Nazari M.A., Haydary J. Pyrolysis behavior of densified refuse-derived fuels (d-RDFs) via TGA: Investigating the impact of densification degree on thermal kinetics and thermodynamics // Journal of the Energy Institute. 2024. Vol. 115. P. 10170013.
  13. Ong M.Y., Milano J., Nomanbhay S. et al. Insights into algae-plastic pyrolysis: Thermogravimetric and kinetic approaches for renewable energy // Energy. 2025. Vol. 314. P. 13432214.
  14. Roy A., Panda S., Gupta J. Effects of interfacial interactions on structural, optical, thermal degradation properties and photocatalytic activity of low-density polyethylene/BaTiO3 nanocomposite // Polymer. 2023. Vol. 276. P. 12593215.
  15. Shagali A.A., Hu S., Li H. Thermal behavior, synergistic effect and thermodynamic parameter evaluations of biomass/plastics co–pyrolysis in a concentrating photothermal TGA // Fuel. 2023. Vol. 331. P. 12572416.
  16. Stanley J., Tarani E., Ainali N.M. Thermal decomposition kinetics and mechanism of poly(ethylene 2,5-furan dicarboxylate) Nanocomposites for food packaging applications // Thermochimica Acta. 2024. Vol. 733. P. 17970017.
  17. Tee M.Y., Wang D., Wong K.-L. Investigating waste valorization potential through the co-pyrolysis of waste activated sludge and polyethylene terephthalate: Analysis on thermal degradation behavior, kinetic properties and by-products // Energy Conversion and Management. 2025. Vol. 325. P. 11941218.
  18. Yousef S., Eimontas J., Meile K. Co-pyrolysis of Baltic wheat straw and low-density polyethylene bags and its kinetic and thermodynamic behaviour // Industrial Crops and Products. 2024. Vol. 218. P. 11897019.
  19. Zhang S., Yao Q., He L. Correction and validation of the Master-plots method for the thermal cracking kinetic mechanism of solvent-swollen polypropylene // Chemical Engineering Science. 2025. Vol. 306. P. 12130420.
  20. Żukowski W., Berkowicz-Płatek G., Wrona J. Thermal decomposition of polyolefins under different oxygen content. Kinetic parameters evaluation // Energy. 2024. Vol. 293. P. 130565

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать


Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).