화학공학소재연구정보센터
홈 로그인 로그아웃 연락처 사이트맵
Journal of the Korean Industrial and Engineering Chemistry, Vol.17, No.3, 296-302, June, 2006
Export Citation
폐폴리우레탄의 열적 산화분해에 대한 속도론적 연구
A Kinetic Study of Thermal-Oxidative Decomposition of Waste Polyurethane
전현철, 오세천1, 이해평2, 김희택†
  • 한양대학교 화학공학과
  • 1공주대학교 환경공학과
  • 2강원대학교 소방방재학부
Hyun Chul Jun, Sea Cheon Oh1, Hae Pyeong Lee2, and Hee Taik Kim†
  • Department of Chemical Engineering, Hanyang University, Kyunggi-do 425-791, Korea
  • 1Department of Environmental Engineering, Kongju National University, Chungnam 330-717, Korea
  • 2School of Fire & Disaster Prevention, Kangwon National University, Gangwon-do 245-711, Korea
E-mail:
초록
산소농도에 따른 폐폴리우레탄의 열적 산화분해에 관한 속도론적 연구를 10～50 ℃/min 사이의 여러 가열속도에서 비등온 질량감소 기술을 이용하여 수행하였다. 폐폴리우레탄의 열적 산화분해를 묘사하기 위하여 Arrhenius식에 근거한 미분법과 적분법을 이용하여 산소농도에 대한 영향을 고려할 수 있는 속도론 모델을 제시하였으며 활성화 에너지 및 반응차수 그리고 pre-exponential 인자와 같은 속도 상수들에 대한 정보를 얻기 위하여 본 연구에서 제시한 속도론 해석 방법을 이용하여 질량감소 곡선 및 그 미분값을 해석하였다. 본 연구로부터 산소농도에 대한 반응차수는 모두 음의 값을 나타내었으며 활성화 에너지는 산소농도가 증가함에 따라 감소함을 확인할 수 있었다. 또한 단일 가열속도에서의 실험값을 이용하는 적분법의 경우 가열속도에 따라 반응속도 상수의 값이 변화함을 알 수 있었다. 따라서 여러 가열속도에서의 실험값을 이용하는 미분법이 폐폴리우레탄의 열적 산화분해 반응을 보다 효율적으로 나타내고 있는 것으로 판단된다.
The kinetics of the thermal-oxidative decomposition of waste polyurethane (PU) according to oxygen concentration has been studied using a non-isothermal thermogravimetric technique at several heating rates from 10 to 50 ℃/min. A kinetic model accounting for the effects of the oxygen concentration by the differential and integral method based on Arrhenius equation was proposed to describe the thermal-oxidative decomposition of waste PU. To obtain the information on the kinetic parameters such as activation energy, reaction order, and pre-exponential factor, the thermogravimetric analysis curves and its derivatives have been analyzed using the kinetic analysis method proposed in this work. From this work, it was found that reaction orders for oxygen concentration had a negative sign, and activation energy decreased as the oxygen concentration increased. It was also found that the kinetic parameters obtained from the integral method using the single heating rate experiments varied with heating rates. Therefore, it is thought that the differential method using the multiple heating rate experiments more effectively represents the thermal-oxidative decomposition of waste polyurethane.
Keywords:kinetic analysis;thermal-oxidative degradation;waste polyurethane
  1. Wu CH, Chang CY, Hor JL, Shih SM, Chen LW, Chang FW, Waste Manage., 12, 221 (1993)
  2. Masuda T, Miwa T, Tamagawa A, Mukai SR, Hashimoto K, Ikeda Y, Polym. Degrad. Stabil., 58, 315 (1997) 
  3. Hein KRG, Bemtgen JM, Fuel Process. Technol., 54(1), 159 (1998) 
  4. Oh SC, Lee CY, Jang HJ, Jun HC, Lee HP, Kim HT, J. Korean Ind. Eng. Chem., 14(8), 1149 (2003)
  5. Kim KM, Kim YS, Jeong SU, Kim SH, J. Korean Ind. Eng. Chem., 13(6), 583 (2002)
  6. Taralas G, Kontominas MG, Fuel, 83, 1235 (2004) 
  7. Song BH, J. Ind. Eng. Chem., 11(3), 361 (2005)
  8. Jin G, Iwaki H, Arai N, Kitagawa K, Energy, 30(7), 1192 (2005) 
  9. Malkow T, Waste Manage., 24, 53 (2004) 
  10. Thakur DS, Wilkins ES, Nuttall HE, Fuel, 63, 401 (1984) 
  11. Williams PFV, Fuel, 64, 540 (1985) 
  12. Jaber JO, Probert SD, Appl. Energy, 63(4), 269 (1999) 
  13. Denq BL, Chiu WY, Lin KF, J. Appl. Polym. Sci., 66, 1855 (1983) 
  14. Westerhout RW, Waanders J, Kuipers JA, Vanswaaij WP, Ind. Eng. Chem. Res., 36(6), 1955 (1997) 
  15. Oh SC, Lee HP, Kim HT, Yoo KO, Korean J. Chem. Eng., 16(4), 543 (1999)
  16. Cooney JD, Day M, Wiles DM, J. Appl. Polym. Sci., 28, 2887 (1983)