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Título : Estudio cinético de la descomposición térmica de plásticos de polietileno tereftalato (PET) reciclado
Autor : Rivadeneira Lliquín, Liz Gisell
Director(es): Palmay Paredes, Paúl Gustavo
Tribunal (Tesis): Chuiza Rojas, Marco Raúl
Palabras claves : TECNOLOGÍA Y CIENCIAS DE LA INGENIERÍA;INGENIERÍA QUÍMICA;POLIETILENO;TEREFTALATO (PET);TERMOGRAVIMETRÍA;PIRÓLISIS TÉRMICA;ECUACIÓN DE ARRHENIUS;MODELO CINÉTICO
Fecha de publicación : 16-dic-2021
Editorial : Escuela Superior Politécnica de Chimborazo
Citación : Rivadeneira Lliquín, Liz Gisell. (2021). Estudio cinético de la descomposición térmica de plásticos de polietileno tereftalato (PET) reciclado. Escuela Superior Politécnica de Chimborazo. Riobamba.
Identificador : UDCTFC;96T00700
Abstract : The objective of the present investigation was to determine the kinetic parameters of the thermal decomposition of recycled polyethylene terephthalate (RPT) plastics. The samples were characterized by infrared spectroscopy and analyzed by thermogravimetry, with heating rates of 5, 10 and 15 degrees Celsius min-1, in a nitrogen atmosphere. They were used the isoconversional kinetic methods of Friedman, Kissinger-Akahira-Sunose and Flynn-WallOzawa that allow modeling the reaction mechanism during thermal cracking of RPT waste. The results indicate conformations of the oxyethylene, carboxyl and ester groups; which during the pyrolysis of RPT, result in the formation of oligomers. Thermal degradation of recycled RPT occurs between 400 to 470 degrees Celsius and with a maximum degradation temperature of 427 degrees Celsius. With the kinetic modeling of Friedman and Kissinger-Akahira-Sunose, an activation energy of 223.34 kJmol-1 and a pre-exponential factor of 1.29 x 10e16 and 2.76 x 10e15 s-1 were determined respectively; While, with the Flynn-Wall-Ozawa kinetic model, an activation energy of 249.26 kJmol-1 and a pre-exponential factor of 1.46 x 10e19 s-1 was determined. Statistical analysis of variance showed with 95% confidence that the theoretical models fit the experimental model correctly. The kinetic study shows the need for an adequate kinetic model based on the adjustment of the calculated data based on the experimental data, prior to implementation in a pilot or industrial scale reactor. It is recommended to perform an in situ gaseous emission detection of polyethylene terephthalate pyrolysis by coupling a mass spectrometer to the thermobalance to identify and quantify the products generated during the thermal degradation process.
Resumen : El objetivo de la presente investigación fue determinar los parámetros cinéticos de la descomposición térmica de plásticos de polietileno tereftalato (PET) reciclado. Las muestras fueron caracterizadas por espectroscopía infrarroja y analizadas por termogravimetría, con tasas de calentamiento de 5, 10 y 15 grados Celsius min-1, en una atmósfera de nitrógeno. Se emplearon los métodos cinéticos isoconversionales de Friedman, Kissinger-Akahira-Sunose y Flynn–Wall- Ozawa que permiten modelar el mecanismo de reacción durante el craqueo térmico de los residuos de PET. Los resultados indican conformaciones de los grupos oxietileno, carboxilo y éster; que durante el pirólisis del PET, dan como resultado la formación de oligómeros. La degradación térmica del PET reciclado ocurre entre 400 a 470 grados Celsius y con una temperatura máxima de degradación de 427 grados Celsius. Con el modelado cinético de Friedman y de Kissinger-Akahira-Sunose se determinó una energía de activación de 223,34 kJmol-1 y un factor pre exponencial de 1,29 x 10e16 y 2,76 x 10e15 s-1 respectivamente; mientras que, con el modelo cinético de Flynn-Wall-Ozawa se determinó una energía de activación de 249,26 kJmol-1 y factor pre exponencial de 1,46 x 10e19 s-1. Un análisis estadístico de la varianza evidenció con un 95% de confianza que los modelos teóricos se ajustan correctamente al modelo experimental. El estudio cinético evidencia la necesidad de disponer de un modelo cinético adecuado y fundamentado en el ajuste de los datos calculados en función de los datos experimentales, previo a la implementación en un reactor a escala piloto o industrial. Se recomienda realizar una detección de emisiones gaseosas in situ del pirólisis de polietileno tereftalato acoplando a la termobalanza un espectrómetro de masas para identificar y cuantificar los productos generados durante el proceso de degradación térmica.
URI : http://dspace.espoch.edu.ec/handle/123456789/16786
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