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Erschienen in: Cellulose 16/2019

21.08.2019 | Original Research

Adapting gravimetric sorption analyzer to estimate water vapor diffusivity in micrometric size cellulose particles

verfasst von: Valentin Thoury-Monbrun, Sébastien Gaucel, Nathalie Gontard, Valérie Guillard, Hélène Angellier-Coussy

Erschienen in: Cellulose | Ausgabe 16/2019

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Abstract

This study aims at developing a reliable and simple-to-implement methodology for the estimation of apparent water vapor diffusivity at the scale of micrometric size cellulose particles based on gravimetric measurements. The water vapor apparent diffusivity value was evaluated by using a quartz crystal microbalance (QCM) on a cellulose sample of 1 µg was 4 × 10−12 m2 s−1. Water vapor sorption kinetics at successive relative humidity (RH) steps were measured using a dynamic vapor sorption (DVS) microbalance by testing two types of sample preparation, i.e. either a powder bed or a compressed tablet. Water vapor apparent diffusivity was identified at each RH step by employing an analytic solution corresponding to the sample type: plane sheet for both powder bed and tablet considered as porous media and finite cylinder for a population of particles. The impact of the initial cellulose sample mass was also investigated. Water vapor diffusivity values varied from 6 × 10−15 to 4 × 10−10 m2 s−1 depending on the sample mass, sample preparation mode, analytic solution and/or sample porosity. The DVS-based methodology was compared to the value obtained from QCM measurements.

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Literatur
Zurück zum Zitat Bedane AH, Huang Q, Xiao H, Ei M (2012) Mass transfer of water vapor, carbon dioxide and oxygen on modified cellulose fiber-based materials. Nord Pulp Pap Res J 27:409CrossRef Bedane AH, Huang Q, Xiao H, Ei M (2012) Mass transfer of water vapor, carbon dioxide and oxygen on modified cellulose fiber-based materials. Nord Pulp Pap Res J 27:409CrossRef
Zurück zum Zitat Crank J (1975) The mathematics of diffusion. Oxford University Press, Oxford Crank J (1975) The mathematics of diffusion. Oxford University Press, Oxford
Zurück zum Zitat Matthews J, Walker RL (1970) Mathematical methods of physics. W.A. Benjamin, New York Matthews J, Walker RL (1970) Mathematical methods of physics. W.A. Benjamin, New York
Metadaten
Titel
Adapting gravimetric sorption analyzer to estimate water vapor diffusivity in micrometric size cellulose particles
verfasst von
Valentin Thoury-Monbrun
Sébastien Gaucel
Nathalie Gontard
Valérie Guillard
Hélène Angellier-Coussy
Publikationsdatum
21.08.2019
Verlag
Springer Netherlands
Erschienen in
Cellulose / Ausgabe 16/2019
Print ISSN: 0969-0239
Elektronische ISSN: 1572-882X
DOI
https://doi.org/10.1007/s10570-019-02661-0

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