КИНЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕРМИЧЕСКОГО РАЗЛОЖЕНИЯ ЛУЗГИ ГРЕЧИХИ:

Светлана Ивановна Исламова; Светлана Сергеевна  Тимофеева; Юлия Викторовна Караева

doi:10.14258/jcprm.20260217624

Светлана Ивановна Исламова Институт энергетики и перспективных технологий ФИЦ КазНЦ РАН Email: isvetulia@mail.ru
Светлана Сергеевна Тимофеева Институт энергетики и перспективных технологий ФИЦ КазНЦ РАН Email: zvezdochka198512@mail.ru
Юлия Викторовна Караева Институт энергетики и перспективных технологий ФИЦ КазНЦ РАН Email: julieenergy@list.ru

https://doi.org/10.14258/jcprm.20260217624

Ключевые слова: сельскохозяйственные отходы, гречневая лузга, пиролиз, ТГА, кинетический анализ, кинетический триплет

Аннотация

В работе проведено комплексное исследование процесса пиролиза лузги гречихи для получения информации о кинетических параметрах и механизме реакции. Процесс термического разложения гречневой лузги при трех скоростях нагрева 5, 10, 20 °С/мин исследован с использованием методов термогравиметрии, ИК-Фурье-спектроскопии и кинетического анализа. Пиролиз гречневой лузги включал стадии сушки, удаления летучих веществ и карбонизации. Большая часть газообразных продуктов (CO₂, CO) выделялась на основной стадии пиролиза при температуре разложения 270–440 °С, что сопровождалось наибольшей потерей массы. Для расчета кинетических параметров термического разложения гречневой лузги использован интегральный изоконверсионный метод Озава-Флинн-Уолла, а для определения механизма разложения – метод Коутса – Редферна. Средние значения энергии активации для скоростей нагрева 5, 10 и 20 °С/мин составляли 29.88–37.04 кДж/моль. Установлено, что термохимическая деструкция гречневой лузги лучше всего описывается моделью химической реакции первого и второго порядка. Визуальное изучение корреляций кинетических параметров пиролиза гречневой лузги проводили с помощью геостатистического интерполяционного метода Кригинга. Данный метод характеризуется высокой точностью по сравнению с другими методами интерполяции и позволяет учесть пространственную автокорреляцию данных. Полученные трехмерные поверхности распределения нормализованных значений содержали как линейные области, так и локальные экстремумы. Область максимальных значений соответствовала диапазону степеней конверсии 0.7–0.8.

Скачивания

Данные скачивания пока недоступны.

Биографии авторов

Светлана Ивановна Исламова, Институт энергетики и перспективных технологий ФИЦ КазНЦ РАН

кандидат технических наук, старший научный сотрудник лаборатории энергетических систем и технологий

Светлана Сергеевна Тимофеева, Институт энергетики и перспективных технологий ФИЦ КазНЦ РАН

кандидат технических наук, старший научный сотрудник лаборатории энергетических систем и технологий

Юлия Викторовна Караева, Институт энергетики и перспективных технологий ФИЦ КазНЦ РАН

кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории энергетических систем и технологий

Литература

Pocienė O., Šlinkšienė R. Proceedings, 2023, vol. 92, 53. https://doi.org/10.3390/proceedings2023092053.

Corporate Statistical Database (FAOSTAT). Buckwheat Production in 2022, Crops/Regions/World list/Production Quantity (PickLists). URL: https://www.fao.org/faostat/en/#data/QCL.

Klintsevich V.N., Flyurik Ye.A. Trudy BGTU, 2020, no. 1, pp. 68–81. (in Russ.).

Kuznetsova Ye.A., Klimova Ye.V., Shayapova L.V., Shuvayeva Ye.G., Fesenko A.N. Zernobobovyye i krupyanyye kul'tury, 2021, no. 1 (37). https://doi.org/0.24412/2309-348X-2021-1-69-75. (in Russ.).

Yildiz M.J., Cwalina P., Obidziński S. Biomass Conversion and Biorefinery, 2024, vol. 14, pp. 27925–27942. https://doi.org/10.1007/s13399-022-03552-4.

Pocienė O., Šlinkšienė R. Agriculture, 2022, vol. 12, 193. https://doi.org/10.3390/agriculture12020193.

Kuznetsova E., Uchasov D., Jarovan N., Klimova E., Motyleva S., Brindza J., Berezina N., Bychkova T., Gavrilina V., Piyavchenko G. Potravinarstvo Slovak Journal of Food Sciences, 2018, vol. 12, pp. 735–743. https://doi.org/10.5219/981.

Gonçalves M.A.A., Salvador R., de Francisco A.C., Piekarski C.M. Engineering Reports, 2024, vol. 6(7), 12757. https://doi.org/10.1002/eng2.12757.

Zheng H., Wang Z., Deng X., Herbert S., Xing B. Geoderma, 2013, vol. 206, pp. 32–39. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2013.04.018.

Rizhiya Ye.Ya., Boytsova L.V., Vertebnyy V.Ye., Horak J., Moskvin M.A., Dubovitskaya V.I., Khomyakov Yu.V. Sel'skokhozyaystvennaya biologiya, 2022, vol. 57, no. 3, pp. 476–485. https://doi.org/10.15389/agrobiology.2022.3.476rus. (in Russ.).

Uzun B.B., Varol E.A., Pütün E. Biochar Production. Cambridge University Press, 2016, pp. 239–265. https://doi.org/10.1017/9781316337974.013.

Vyazovkin S., Wight C.A. Thermochimica Acta, 1999, vol. 340–341, pp. 53–68.

Dhifallah I., Saadi W., Souissi-Najar S. Comptes Rendus. Chimie, 2025, vol. 28, pp. 275–288. https://doi.org/10.5802/crchim.379.

Cavinato C.D., Poletto M. Maderas.Ciencia y tecnologia, 2021, vol. 46, pp. 1–10. https://doi.org/10.4067/s0718-221x2021000100446.

Coats A.W., Redfern J.P. Nature, 1964, vol. 201, pp. 68–69.

Kuzmin M.I., Kushniruk D.I., Romanov N.S., Danilov E.A., Babkina A.N. Differential Equations and Control Pro-cesses, 2024, vol. 3, pp. 90–107. https://doi.org/10.21638/11701/spbu35.2024.306.

Islamova S., Tartygasheva A., Karaeva J., Panchenko V., Litti Y. Agriculture, 2023, vol. 13, 583. https://doi.org/10.3390/agriculture13040840.

Royle A.G., Clausen F.L., Frederiksen P. Geoprocessing, 1981, vol. 1, pp. 377–394.

Jiang G., Wei L. Phase Change Materials and Their Applications. London, 2018, 174 p.

Chen R., Li Q., Xu X., Zhang D., Hao R. Case Studies in Thermal Engineering, 2020, vol. 22, 100756. https://doi.org/10.1016/j.csite.2020.100756.

Călin C., Sîrbu E.-E., Tănase M., Gy˝orgy R., Popovici D.R., Banu I. Applied Sciences, 2024, vol. 14, 9856. https://doi.org/10.3390/app14219856.

Goovaerts P. Geostatistics for Natural Resources Evaluation. NY, USA, 1997. 483 p.

Antipov S.T., Zhuravlev A.V., Borodkina A.V., Baranov A.Yu. Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo universi-teta inzhenernykh tekhnologiy, 2013, no. 2 (56), pp. 25–27. (in Russ.).

Zhang H., Zhu Y., Liu Q., Li X. Applied Energy, 2022, vol. 306, 118131. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2021.118131.

Yuan Y., Li F., Han N., Zeng B., Imaizumi Y., Na R., Shimizu N. Fermentation, 2022, vol. 8, 573. https://doi.org/10.3390/fermentation8110573.

Sitek T., Pospíšil J., Poláčik J., Chýlek R. Energy, 2021, vol. 237, 121609. https://doi.org/10.1016/j.energy.2021.121609.

Kazimierski P., Januszewicz K., Godlewski W., Fijuk A., Suchocki T., Chaja P., Barczak B., Kardaś D. Materials, 2022, vol. 15, 1038. https://doi.org/10.3390/ma15031038.

Pena J., Villot A., Gerente C. Biomass and Bioenergy, 2020, vol. 132, 105435. https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2019.105435.

Sekyere D.T., Zhang J., Chen Y., Huang Y., Wang M., Wang J., Niwamanya N., Barigye A., Tian Y. Fuel, 2023, vol. 333, 126339. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2022.126339.

Vyazovkin S., Burnham A.K., Favergeon L., Koga N., Moukhina E., P’erez-Maqueda L.A., Sbirrazzuoli N. Ther-mochimica Acta, 2020, vol. 689, 178597. https://doi.org/10.1016/j.tca.2020.178597.

Wang B., Xu F., Zong P., Zhang J., Tian Y., Qiao Y. Renewable Energy, 2019, vol. 132, pp. 486–496. https://doi.org/10.1016/j.renene.2018.08.021.

Islamova S.I., Khamatgalimov A.R. Khimiya rastitel'nogo syr'ya, 2025, no. 1, pp. 292–303. https://doi.org/10.14258/jcprm.20250115208. (in Russ.).