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热分析是在程序控温的条件下,测量物质的物理性质与温度关系的一类技术。热分析动力学的目的在于定量表征化学反应或相变过程,确定其遵循的最概然机理函数,求出动力学参数,算出速率常数,提出模拟热分析曲线的热分解反应速率表达式。
本文以热分析为手段研究-水草酸钙的热脱水过程动力学,试样为分析纯-水草酸钙,研究目标是求得-水草酸钙的热脱水过程的动力学参数和反应机理函数,建立-水草酸钙热脱水过程的反应动力学模型。-水草酸钙的热脱水过程较为典型,对草酸钙的热分析动力学进行研究,得到的结果可以验证传统的热分析动力学处理方法的可靠性,同时也为进一步改进或提出新的热分析动力学处理方法提供了依据。
本文首先利用热分析仪在氮气气氛下,作出-水草酸钙在不同升温速率时热脱水过程的热重和微商热重曲线,然后采用Model-free法和Model-fitting法这两类不同的动力学分析方法,处理一水草酸钙热脱水过程的动力学实验数据。用Ozawa法计算-水草酸钙热脱水过程的活化能,因为Ozawa法基于等转化率原则,反映了活化能对反应进行程度的依赖关系,排除了动力学模型对计算的影响,所以得到的结果比较可靠。同时用Coats-Redfem方程和Achar方程进行数据处理以确定反应机理。不同的方法相互补充和印证,得到了较为可信的结果。
将一水草酸钙热脱水过程的动力学实验数据代入Ozawa方程:logβ=-0.4567E/RT+常数得到一水草酸钙热脱水过程的活化能为E=112.48kJ·mol<-1>。代入Coats-Redfern方程和Achar方程:
得到一水草酸钙热脱水过程的反应机理函数为: G(α)=1-(1-α)<1/2>,f(α)=2(1-α)<1/2>一水草酸钙热脱水过程的反应速率为: