Úvod
Léto je čas grilování. Přemýšleli jste ale někdy, jaké dřevěné uhlí je nejlepší používat? Kvalitu dřevěného uhlí lze charakterizovat množstvím obsahujícím organické sloučeniny, obsahem popela a energií uvolněnou při hoření. Všechny tyto vlastnosti lze zjistit pomocí simultánního tepelného analyzátoru NETZSCH STA. Pomocí měření TGA-DSC lze snadno zkontrolovat, zda je cenový rozdíl mezi výrobky odůvodněn kvalitou.
Pro srovnání byly vybrány tři různé druhy komerčního dřevěného uhlí: dřevěné uhlí z bukového dřeva, značkové dřevěné uhlí a levné dřevěné uhlí z diskontního obchodu.
Výsledky a diskuse
Měření TGA-DSC byla prováděna na simultánním termickém analyzátoru STA vybaveném nosičem vzorků TGA-DSC typu S. Různé vzorky dřevěného uhlí byly zahřívány jako sypké vzorky na 550 °C v inertní atmosféře a z 550 °C na 950 °C v oxidační atmosféře. Podrobné podmínky měření jsou uvedeny v tabulce 1.
Tabulka 1: Parametry měření
| Parametry | Bukové dřevěné uhlí | Značkové dřevěné uhlí | Dřevěné uhlí z diskontu | Bukové dřevo |
|---|---|---|---|---|
| Teplotní program | RT až 550 °C, dusík 550°C až 950°C, oxidační atmosféra | |||
| Rychlost ohřevu | 20 K/min | |||
| Průtok plynu | 70 ml/min | |||
| Kelímek | Platinový s propíchnutým víkem | |||
| Nosič vzorku | TGA-DSC, typ S | |||
| Hmotnost vzorku | 9.49 mg | 10.03 mg | 9.94 mg | 7.83 mg |
Výsledky pro vzorek dřevěného uhlí z bukového dřeva jsou znázorněny na obrázku 1. Tři kroky ztráty hmotnosti byly doprovázeny energetickými efekty. První krok úbytku hmotnosti při 81 °C byl pravděpodobně způsoben uvolněním vody, zatímco druhý úbytek hmotnosti při 411 °C svědčí o pyrolýze zbytkových organických sloučenin. Tyto události způsobily dva endotermické jevy s maximálními teplotami 67 °C a 394 °C a entalpiemi 30 J/g a 5 J/g. Spalování zbývajícího uhlíku v atmosféře syntetického vzduchu vedlo k 92% úbytku hmotnosti a ExotermickéPřechod vzorku nebo reakce je exotermická, pokud při ní vzniká teplo.exotermickému efektu s entalpií -23 315 J/g. Nejedná se o úplnou entalpii spalování, protože STA je otevřený systém, který část vzniklé energie vyzařuje s čisticími plyny a uvolněnými plyny. Tuto hodnotu lze použít pouze pro relativní srovnání. Zbytková hmotnost související s obsahem popela činila 3 %.
Na obrázku 2 je znázorněno srovnání výsledků TGA pro různé vzorky dřevěného uhlí. Daný teplotní program vedl ke dvěma krokům úbytku hmotnosti pro každý vzorek v inertní atmosféře. Z hlediska obsahu vody vykazovalo nejvyšší hodnotu značkové dřevěné uhlí, následované dřevěným uhlím z diskontu a dřevěným uhlím z bukového dřeva. Rozdílný obsah vody je pravděpodobně způsoben rozdílnými podmínkami skladování, ale může být také způsoben rozdíly ve vlastnostech povrchů, které umožňují absorpci vody.
Naproti tomu podíl organických sloučenin poskytuje informace o stupni dokončení výrobního procesu dřevěného uhlí a briket: Čím nižší je obsah organických látek, tím lépe probíhá PyrolýzaPyrolýza je tepelný rozklad organických sloučenin v inertní atmosféře.pyrolýza výchozího dřeva na dřevěné uhlí během výrobního procesu, čímž vzniká kvalitnější dřevěné uhlí. Při porovnání tří vzorků vykazovalo opět nejnižší hodnotu dřevěné uhlí z bukového dřeva, následované značkovým dřevěným uhlím a dřevěným uhlím z diskontu. U dřevěného uhlí z diskontu nebyl tento proces při teplotě 550 °C ještě ukončen, což znamená, že vzorek při této teplotě ještě obsahuje organické sloučeniny.
Po přepnutí do oxidační atmosféry se zbytkový uhlík spaloval s kyslíkem a uvolňoval oxid uhličitý a oxid uhelnatý. I zde byly pozorovány rozdíly mezi třemi vzorky. U dřevěného uhlí z bukového dřeva byl stanoven obsah uhlíku přes 90 %, zatímco značkové dřevěné uhlí i dřevěné uhlí z diskontu vykazovaly hodnoty kolem 75 % uhlíku. Vysoký obsah uhlíku svědčí o vysoké čistotě dřevěného uhlí.
V důsledku toho se tyto tři vzorky liší také zbytkovou hmotností, která charakterizuje Obsah popelaPopel je měřítkem obsahu minerálních oxidů na hmotnostní bázi. Termogravimetrická analýza (TGA) v oxidační atmosféře je osvědčenou metodou stanovení anorganického zbytku, běžně označovaného jako popel, v organických materiálech, jako jsou polymery, kaučuky atd. Měření TGA proto Identify, zda je materiál plněn, a vypočítá celkový obsah plniva.obsah popela v dřevěném uhlí. Značkové dřevěné uhlí překvapivě poskytlo více než 10 % popela, zatímco ostatní dva vzorky vykazovaly hodnoty mezi 3 a 5 %. Obsah popelaPopel je měřítkem obsahu minerálních oxidů na hmotnostní bázi. Termogravimetrická analýza (TGA) v oxidační atmosféře je osvědčenou metodou stanovení anorganického zbytku, běžně označovaného jako popel, v organických materiálech, jako jsou polymery, kaučuky atd. Měření TGA proto Identify, zda je materiál plněn, a vypočítá celkový obsah plniva.Obsah popela lze rovněž považovat za kritérium kvality. Čím nižší je Obsah popelaPopel je měřítkem obsahu minerálních oxidů na hmotnostní bázi. Termogravimetrická analýza (TGA) v oxidační atmosféře je osvědčenou metodou stanovení anorganického zbytku, běžně označovaného jako popel, v organických materiálech, jako jsou polymery, kaučuky atd. Měření TGA proto Identify, zda je materiál plněn, a vypočítá celkový obsah plniva.obsah popela, tím menší je původní podíl nereaktivních vedlejších produktů, jako jsou plnidla nebo minerální látky.
Srovnání signálů DSC, znázorněné na obrázku 3, ukázalo, že dřevěné uhlí z bukového dřeva uvolnilo během oxidačního spalování nejvíce tepla. Vzhledem k tomu, že vzorky byly měřeny v otevřeném, neadiabatickém systému, nelze tyto hodnoty považovat za spalné teplo.
Naměřená entalpie je výrazně nižší než spalné teplo, protože horké reakční plyny opouštějí vzorek a uvolněné teplo odvádějí s sebou. Uvolněné teplo však lze použít jako dobré relativní srovnání tří vzorků.
Další měření bylo provedeno na vzorku bukového dřeva; viz obrázek 4. Podle očekávání bylo množství vody a obsah organických látek mnohem vyšší. V prvním stupni úbytku hmotnosti, který se týká vody, bylo dosaženo 5,13 %. Zvýšení teploty vedlo k dvoustupňovému rozkladu organického obsahu, který činil celkem 68,35 %. Srovnání s dřevěným uhlím z bukového dřeva ukázalo, že proces výroby dřevěného uhlí pyrolýzou dřeva byl téměř dokončen. Obsah organických látek se snížil z přibližně 78 % na méně než 3 %. Nižší obsah uhlíku ve dřevě se projevil i v exotermické entalpii zjištěné během oxidačního spalování.
Souhrn
Kvalitativní vlastnosti dřevěného uhlí, jako je vlhkost, Obsah popelaPopel je měřítkem obsahu minerálních oxidů na hmotnostní bázi. Termogravimetrická analýza (TGA) v oxidační atmosféře je osvědčenou metodou stanovení anorganického zbytku, běžně označovaného jako popel, v organických materiálech, jako jsou polymery, kaučuky atd. Měření TGA proto Identify, zda je materiál plněn, a vypočítá celkový obsah plniva.obsah popela a uvolněné teplo, lze zjistit pomocí simultánního termického analyzátoru STA společnosti NETZSCH Analyzing & Testing. U těchto vlastností bylo možné prokázat vysokou kvalitu dřevěného uhlí z bukového dřeva, zatímco značkové dřevěné uhlí nevykazovalo v tomto konkrétním případě výrazně lepší hodnoty než vzorek dřevěného uhlí z diskontu. Metoda TGA-DSC je navíc vhodná ke kontrole dokončení procesu výroby dřevěného uhlí, pokud jde o pyrolýzu organických materiálů.
Užijte si grilování!