Design and application of a liquid-flow adsorption micro calorimeter based on the Calvet-type DAK 1-1 microcalorimeter (USSR)

The construction and the properties of a liquid-flow adsorption microcalorimeter are described. The calorimeter is based on the commercially available Calvet-type DAK 1-1 microcalorimeter (USSR), which has been equipped with a flow system consisting of a pump, several sets of heat exchangers and an adsorption cell. The minimum detectable heat effect is 1W up to a flow rate of 30 cm³/h.Results on the application of the calorimeter to adsorption and desorption processes of nonionic (Triton X-100) and anionic (styrene phosphonic acid) surfactant solutions in water at an-Al₂O₃ surface are presented and discussed.

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Zusammenfassung Konstruktion und Eigenschaften eines Flüssigkeits-Strömungs-Adsorptions-Mikrokalorimeters werden beschrieben. Das Kalorimeter wurde weiterentwickelt aus dem Calvet-Mikrokalorimeter DAK 1-1 (USSR), das mit einem Strömungssystem aus einer Pumpe, verschiedenen Wärmeaustauschern und einer Adsorptionszelle ausgestattet wurde. Der kleinste nachweisbare Wärmeeffekt liegt bei 1W bis zu einer Durchflussgeschwindigkeit von 30 cm³ h^–1. Mit dem Kalorimeter erhaltene Messergebnisse zur Adsorption und Desorption wässeriger Lösungen von nichtionischen (Triton X-100) und anionischen (Styrenphosphonsäuren) Tensiden an-Al₂O₃ werden dargestellt und diskutiert.

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, 1-1 (), , , . 1 30 ³/. ( X–100) (- ) -l₂₃.

     

Die Anwendung Thermoanalytischer Methoden zur Charakterisierung Faserbildender Organischer Hochpolymerer

Zusammenfassung An Hand von Literaturbeispielen und eigenen Arbeiten wird eine Übersicht über Anwendungsmöglichkeiten der Thermogravimetrie (TG) auf dem Gebiete der faserbildenden organischen Hochpolymeren gegeben. Die Untersuchung der relativen Thermostabilität, deren Veränderung durch Modifizierung der Polymeren oder den Zusatz von Stabilisatoren und die Ableitung kinetischer Daten werden besonders herausgestellt. Die Vorteile der Differentialthermogravimetrie sowie die Notwendigkeit isothermer thermogravimetrischer Untersuchungen zur Charakterisierung des thermischen Langzeitverhaltens werden erläutert. Abschließend werden allgemeine Einschränkungen und Empfehlungen für die Anwendung der TG, z. B. die Kombination mit anderen Charakterisierungsmethoden, genannt.

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A review on the application of thermogravimetry (TG) in the field of fiber-forming organic high polymers is given by examples from the literature and from the work of the author. The investigation of the relative thermostability, their changes by modification of the polymers or by addition of stabilizers and the calculation of kinetic values are particularly stressed. The advantage of derivative thermogravimetry and the necessity for isothermal thermogravimetric investigation to characterize the longtime behaviour of polymers are explained. Finally, general limitations of, and recommendations for, the application of TG, e.g. the combination with other methods of investigation, are mentioned.

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Résumé On donne une vue d'ensemble sur les possibilités d'application de la thermogravimétrie (TG) dans le domaine des hauts polymères organiques fibriformes, en se servant d'exemples pris dans la littérature et de travaux personnels. On dégage les données relatives à la stabilité thermique et aux changements qui s'y rapportent si l'on modifie le polymère ou si on le traite par des stabilisateurs; on présente également le calcul des paramètres cinétiques. On montre les avantages de la thermogravimétrie différentielle ainsi que la nécessité d'effectuer des essais thermogravimétriques isothermes pour caractériser le comportement thermique de longue durée. Enfin, on mentionne les limites et les avantages dans l'emploi de la TG, par exemple, l'emploi combiné avec d'autres méthodes de caractérisation.

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() . , , , . , . () .

     

A systematic theory of one-cell differential thermal analysis

The mathematical theory is developed for heat transfer in the cells of DTA instruments with no temperature gradient. Equations are derived for the various portions of the differential curve. The concepts of real and hypothetical base lines are introduced and rules are formulated for plotting them. Three methods are proposed for processing the curves, with and without the introduction of base lines. The physical meanings of the geometrical elements of the thermal curves and their relationship with the experimentally determined thermal quantities are elucidated. Equations in differential and integral forms are derived for the base line of the cell and the base line of the reaction.

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Zusammenfassung Eine mathematische Theorie für den Wärmeübergang in Zellen von DTA-Geräten ohne Temperaturgradient wird entwickelt. Für die einzelnen Abschnitte der differentiellen Kurve werden Gleichungen abgeleitet. Das Konzept der reellen und hypothetischen Grundlinien wird eingeführt und Regeln für deren Konstruktion werden aufgestellt. Drei Methoden zur Darstellung der Kurven mit und ohne Einführung der Grundlinien werden vorgeschlagen. Die physikalische Bedeutung der geometrischen Elemente der thermischen Kurven und deren Beziehung zu den experimentell bestimmten thermischen Größen werden klargestellt. Für die Grundlinie der Zelle und für die der Reaktion werden Gleichungen in differentieller und integraler Form abgeleitet.

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, . . . — . . .

     

Analysis of complex thermoanalytical curves: The thermodynamic and kinetic parameters of isopropylammonium nitrate

A method is presented to determine thermodynamic and kinetic parameters from complex thermoanalytical curves. Such curves are obtained when thermoanalytical events like phase transition and chemical decomposition overlap.Isopropylammonium nitrate was taken as an example to demonstrate how these parameters were determined from non-isothermal TG and DSC curves by constructing DSC-DTG sum curves.

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Zusammenfassung Es wird ein Verfahren zur Bestimmung thermodynamischer und kinetischer Parameter von komplexen thermoanalytischen Kurven beschrieben. Kurven dieser Art entstehen bei der Überlappung thermoanalytischer Ereignisse wie z.B. Phasenumwandlungen und chenliche Zersetzungen.Am Beispiel von Isopropylammoniumnitrat wird demonstriert, wie die einzelnen Parameter der nicht-isothermen TG und DSC Kurven durch Konstruktion von DSC-DTG-Summenkurven ermittelt werden.

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$ . , $ . , -.

     

Thermal decompositions of complexes of metal ions with riboflavin

Two kinds of complexes of riboflavin with Zn(II), Co(II), Cu(II), Fe(III), Mg(II) and Ca(II) were synthesized, having metal: ligand molar ratios of 11 and 21. When heated, these complexes first lose water. Their thermal degradation in static air atmosphere starts at temperatures higher than, equal to, or lower than that observed for free riboflavin degradation. The rates and stages of pyrolysis were related to the structures of the complexes.

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Zusammenfassung Es wurden zwei verschiedenartige Komplexe von Riboflavin mit Zn(II), Co(II), Cu(II), Fe(III), Mg(II) und Ca(II) mit einem molaren Metall-Ligandenverhältnis von 11 und 21 dargestellt. Beim Erhitzen geben diese Komplexe zuerst Wasser ab. Ihre thermische Zersetzung beginnt in unbewegter Luftathmosphäre bei einer Temperatur, die entweder mit der für die Zersetzung freien Riboflavins übereinstimmt, größer oder kleiner als diese ist. Die Abschnitte und Geschwindigkeit der Pyrolyse werden mittels der Struktur der Komplexe erläutert.

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, , , : 11 21. . , . .

     

IR spectroscopic studies of CO interaction with surface zirconium hydrides

IR spectroscopic studies of CO interaction with surface zirconium hydrides have revealed that it proceeds through a step of CO adsorption on these hydrides at 163–273 K with the subsequent insertion of CO across the Zr-H bonds at T>293 K and the formation of surface formyl compounds.

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CO . , CO 163–273 CO Zr-H 293 .

     

Hydrogenolysis of n-butane on low-loaded Rh/TiO2. II. Catalysts obtained by impregnation

The activity in n-butane hydrogenolysis of Rh/TiO₂ (0.6 wt. % Rh) catalysts propared by impregnation and reduced at different heating rates is reported. The catalyst reduced at 5 K/min is ten times more active than that reduced at 20 K/min, despite the fact that the dispersion values are similar in both cases.

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Rh/TiO₂ (0,6 . % Rh), qv , -. , 5 /, , 20 /, , .

     

Contribution to the kinetics of the process of dissolution

Some characteristics of the kinetic equation of dissolution are discussed, bearing in mind that in the course of the process, along with the concentration of the solution, the surface of the soluble substance is also changed. The opportunity for the appication of an exponential kinetic equation is pointed out. Methods are proposed for calculating the solubility and also for using the integral forms of the exponential equation. The meaning of the coefficient of proportionality is explained.

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, , ◹ . . , . .

     

Continuum composition models to describe multicomponent reaction kinetics

Some principles of the construction of kinetic models for multicomponent processes of oil-refining and petrochemistry are suggested in terms of the continuum mixture composition concepts. The results of computer simulation of industrial gasoline fraction hydrocracking processes are presented.

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. .

     

Temperature programmed desorption (TPD) of carbon monoxide from cobalt surfaces

Three different binding states of CO on cobalt surfaces have been identified by TPD studies. The energetics of these adsorption states and their relevance in Fischer-Tropsch synthesis are considered.

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CO - . -.

     

Distribution of components in the rare earth ammonia synthesis catalysts and effect of additives

The distribution of components in the HG-1 ammonia catalyst promoted by rare earth oxide (successfully developed by the authors) was analyzed by electron microprobe photography. The results enable us to explain the effect of additives upon the activity as well as the remarkably high lifetime of catalyst.

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HG-1, ( ) , . , .

     

On the possibility of formation of Ti?Mo heteropolyacids on Ti?Mo catalysts

According to IR spectroscopic studies, a Ti–Mo heteropolyacid is formed on the surface of Ti–Mo catalysts prepared from ammonium paramolybdate and TiO₂.

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- , Ti–Mo TiO₂ Ti–Mo .

     

Introduction of Marinelli effective solid angles for correcting the calibration of NaI(Tl) field gamma-ray spectrometry in TL/OSL dating

A study is made of the corrections that are needed in the evaluation of the annual radiation dose, for use in TL/OSL-dating, via NaI(Tl) field gamma-ray spectrometry (monitoring of K, Th and U), calibrated via voluminous blocks that are simulating the Auger hole measuring conditions. Two cases are considered: the Heidelberg granite calibration block, which was found to be quasi-infinite, and the Oxford concrete calibration blocks, for which effective concentrations of elements are reported so as to account for their non-infiniteness. The calculations, via the software package ANGLE, are based on the concept of effective solid angles for Marinelli geometries.     

A differential scanning calorimetric study of some phenol derivatives

Differential scanning calorimetry has been applied to derive the fusion enthalpies and entropies of series of mono and dimethylphenols, mono and dichlorophenols, and mono and dinitrophenols.

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Zusammenfassung DSC wurde verwendet zur Ermittlung der Schmelzenthalpie und Entropie der Reihen von Mono- und Dimethylphenolen, Mono- und Dichlorphenolen, Mono- und Dinitrophenolen.

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- , - , - .

     

Computation in kinetics, III. A new method for kinetic model search based on simultaneous regression estimation of rate constants, stoichiometry and/or reaction order

Modified samples of natural mordenites have been found to catalyze the oxidative condensation of methane to yield ethane and ethylene. The selectivity towards C₂ hydrocarbons increases, whereas the acidity of zeolites falls.

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, . C₂ .

     

The effect of outer sphere cations on the thermal stability of nitritocuprates(II)

Thermal analyses by Derivatograph were made for salts of the general formula M ₂ ^I M^II[Cu(NO₂)₆] where M^I=K⁺, Rb⁺ or Cs⁺; and M^II=Ca²⁺, Sr²⁺, Ba²⁺ or Pb²⁺. From the results and the chemical and diffractometric analysis of sinters of chosen salts, the mechanism of thermal decomposition was established. Some conclusions concerning the effects of outer sphere cations on the thermal stabilities of these salts are also drawn.

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Zusammenfassung Es wurden thermische Analysen mit einem Derivatographen für die Salze der allgemeinen Formel M₂ ^IM^II [Cu(NO₂)₆] durchgeführt [M^I=K⁺, Rb⁺, Cs⁺; M^II=Ca²⁺, Sr²⁺, Ba²⁺, Pb²⁺]. Aus den Ergebnissen dieser sowie der chemischen und diffraktometrischen Analysen der Sinterprodukte der jeweiligen Salze wurde der Mechanismus ihrer chemischen Zersetzung ermittelt. Einige Folgerungen bezüglich der Wirkung von Kationen der äusseren Sphäre auf die thermische Stabilität konnten ebenfalls gemacht werden.

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Résumé Le mécanisme de la décomposition thermique des sels de formule générale M₂ ^IM^II [Cu(NO₂)₆] où M^I=K⁺, Rb⁺, Cs⁺ et M^II=Ca²⁺, Sr²⁺, Ba²⁺, Pb²⁺ a été établi à partir des données thermiques obtenues à l'aide d'un Derivatograph, ainsi que par des analyses thermiques et diffractométriques sur les produits frittés. L'effet des cations de la couche externe sur la stabilité thermique de ces sels est discuté.

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M ₂ ^I M^II[Cu(NO₂)₆], M^I=K⁺, Rb⁺, Cs⁺; M^II=Ca²⁺, Sr²⁺, Ba²⁺, b²⁺. , , . , .

     

Kinetics of the thermal dehydration of variscite and specific surface area of the solid decomposition products

The surface properties of active solids resulting from decomposition of AlPO₄ · 2 H₂O by thermal treatment in vacuum and in air are studied in connection with the parameter governing the kinetics of the dehydration process. The values obtained for the activation energies of decomposition under isothermal conditions agree acceptably well with those computed from TG curves by the Freeman and Carroll method. Kinetic results, which are analysed in terms of the Mampel theory, strongly suggest that the activation energy of the nucleation process determines the rate of surface formation, and justify the observed fact that the specific surface areas of samples treated in vacuum are higher than those of samples treated in air.

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Zusammenfassung Die Oberflächenbeschaffenheiten der aktiven Festkörper, welche bei der thermischen Behandlung im Vakuum oder in Luft als Zersetzungsprodukte von AlPO₄ · 2 H₂O entstehen, werden im Zusammenhang mit dem die Kinetik des Dehydratisierungsvorganges steuernden Parameter studiert. Die bei isothermen Bedingungen für die Aktivierungsenergien der Zersetzung erhaltenen Werte sind in befriedigender übereinstimmung mit denjenigen, welche mittels der Methode von Freeman und Carroll aus den TG-Kurven errechnet wurden. Die gemäß der Mampel-Theorie analysierten kinetischen Ergebnisse lassen darauf schließen, daß die Aktivierungsenergie der Nukleationsvorgänge die Geschwindigkeit der Oberflächen-Entstehung bedingt und rechtfertigen die Beobachtung, nach welcher die spezifische Oberfläche vakuumbehandelter Proben größer ist als die der luftbehandelten.

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Résumé On étudie les propriétés de surface des solides actifs provenant de la décomposition de AlPO₄ · 2 H₂O par traitement sous vide et dans l'air et on les rapporte aux paramètres gouvernant la cinétique du processus de déshydratation. Les valeurs obtenues en conditions isothermes pour les énergies d'activation de la décomposition sont en accord acceptable avec celles calculées à partir des courbes TG par la méthode de Freeman et Carroll. Les résultats cinétiques qui sont analysés dans le sens de la théorie de Mampel font conclure que c'est l'énergie d'activation du processus de nucléation qui détermine la vitesse de la formation de la surface; ils justifient le fait observé que la surface spécifique des échantillons traités sous vide est plus grande que celle des échantillons traités dans l'air.

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, Al ₄ · 2₂ , , . , , , . , , , , , , , , .

     

Specificity of states of Cu2+ ions in ZSM zeolites due to the cooperative Jahn-Teller effect

Crystalline silicate of ZSM zeolite structure was synthesized via hydrothermal crystallization at large contents of copper. ESR spectra of Cu²⁺ ions stabilized in this system are determined by the specific ordering due to the cooperative Jahn-Teller effect of Cu²⁺ ions with the d_x ²–y² ground state.

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423° ZSM . Cu(II), , - Cu²⁺ cdx²–y²— .

     

Inhibition by phase transfer catalysts

While phase transfer catalysts have generally a positive effect on substitution of halides by rhodanide ion in two-phase reaction systems changing the structure of alkyl halide from primary to tert.-alkyl groups, catalysis reverses into inhibition. The assumption that this is due to the change in reaction mechanism from S_N2 to S_N1 was proved on hydrolysis of triphenylmethyl chloride in a two-phase system, where the inhibitory effect of phase transfer catalysts is even more pronounced.

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, , , , . , S_N2 S_N1, , .

     

Poisoning effect of carbon monoxide on the desorption process of hydrogen from palladium

The desorption of H₂ from clean and CO-poisoned Pd wires was studied by a temperature programmed desorption technique. Poisoning effect of CO on H₂ desorption process can be accounted for in terms of blockage of the surface sites for the recombination of H atoms.

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H₂ , CO, - . CO H₂ , , , .