壳聚糖热降解的非等温动力学

背景：壳聚糖是自然界中丰度第二高的含氮生物聚合物，提取自海鲜加工业废弃物——甲壳类动物（尤其是蟹、虾和龙虾）的外壳。它在生物技术、生物医学、食品工业和化妆品等领域具有巨大的应用潜力。由于其氨基可作为螯合位点，壳聚糖还能够吸附多种金属离子。据报道，壳聚糖上接枝的羟基、羧基、硫酸基、磷酸基和氨基等官能团对其金属结合以及染料和颜料的吸附起着重要作用。了解其热稳定性和热解特性有助于更好地理解和规划其工业加工过程。结果：在空气气氛下，以六种线性升温速率对壳聚糖进行了热重研究。利用TG数据，采用ICTAC动力学委员会推荐的Kissinger-Akahira-Sunose等转化率计算方法以及27种机理函数，对热分解反应的动力学和机理进行了评估。所得结果的对比表明，计算结果强烈依赖于为该过程选择的适宜机理函数。因此，确定最可几机理函数至关重要。在这方面，等转化率计算方法被证明是最适宜的。结论：壳聚糖具有亲水性、生物相容性、生物降解性、抗菌性、无毒性及吸附应用等优良特性。壳聚糖的热降解分为两个阶段。确定了两个阶段的最可几机理函数，且均能通过n级动力学方程（Fn机理）得到最佳描述。第一阶段确定n等于3.0，第二阶段n分别等于1.0。计算了表观活化能E、Arrhenius方程中的指前因子A，以及反应物形成活化络合物时的熵变ΔS≠、焓变ΔH≠和吉布斯自由能变ΔG≠的值。