Εισαγωγή
Σήμερα, η βιομάζα χρησιμοποιείται όλο και συχνότερα ως εναλλακτική λύση στις συμβατικές πηγές ενέργειας. Βασικό πλεονέκτημα είναι η "ουδετερότηταCO2 ". Το ξύλο ανήκει στις σημαντικότερες ανανεώσιμες πρώτες ύλες. Τα κύρια συστατικά του ξύλου είναι η κυτταρίνη, η ημικυτταρίνη και η λιγνίνη.
Πίνακας 1: Παράμετροι μέτρησης TGA
Παράμετροι
| Εύρος θερμοκρασίας | RT έως 500°C |
|---|---|
| Ρυθµός θέρµανσης | 10 K/min |
| Ατµόσφαιρα | Ήλιο |
| Ρυθµός ροής | 65 ml/min |
| Δοχείο δείγματος | Δειγματοφορέας για διαβρωτικά αέρια |
| Χωνευτήρι | Al2O3 (85 μl) |
| Μάζα δείγματος | 6.9 mg |
Πίνακας 2: Παράμετροι μέτρησης GC-MS
| Παράμετροι | Οιονεί συνεχής λειτουργία | Λειτουργία ελεγχόμενη από συμβάντα |
|---|---|---|
| Στήλη | Agilent HP-5ms | Agilent HP-5ms |
| Μήκος στήλης | 30 m | 30 m |
| Διάμετρος στήλης | 0.25 mm | 0.25 mm |
| Θερµοκρασία κλιβάνου | 150°C | 100°C έως 310°C (10 K/min) |
| Αέριο | Ήλιο | Ήλιο |
| Ροή αερίου (διάσπαση) | 20 ml/min (10:1) | 20 ml/min (10:1) |
| Ροή στήλης | 2 ml/min | 2 ml/min |
| Βαλβίδα | κάθε 2 λεπτά | 1x ανά συμβάν |
Οιονεί συνεχής λειτουργία
Η ταυτόχρονη σύζευξη της TGA με το GC-MS επιτρέπει την εύκολη συσχέτιση των ουσιών που εκπνέουν με τη θερμοκρασία.
Η πυρόλυση του ξύλου πεύκου πραγματοποιείται σε τρία στάδια (σχήμα 2). Το πρώτο βήμα είναι η εξέλιξη του περιεχόμενου νερού. Η κύρια αποσύνθεση του ξύλου λαμβάνει χώρα στους 300°C περίπου.
Πρώτα αποσυντίθενται τα συστατικά της κυτταρίνης και στη συνέχεια αποσυντίθενται τα συστατικά της λιγνίνης.
Αντίστοιχα με την καμπύλη DTG, η κύρια αποσύνθεση μπορεί να παρατηρηθεί στους 300°C στο χρωματογράφημα ολικών ιόντων.
largeΜια κλιμάκωση της TIC σε αυτό το εύρος παρουσιάζεται στο σχήμα 3. Οι ουσίες που ανιχνεύθηκαν στις κορυφές παρατίθενται στον πίνακα 3.
Πίνακας 3: Ανιχνευθέντα μόρια και χρόνοι κατακράτησής τους
| Χρόνος/λεπτό | Μόριο | Μοριακή μάζα | Αριθμός μάζας |
|---|---|---|---|
| 35.138 | Ακετόνη | 58 | 58 |
| 35.164 | 1,2,3-θειαδιαζόλη | 86 | 58, 86 |
| 35.172 | 2-μεθυλοφουράνιο | 82 | 82, 81, 53 |
| 35.189 | 2-Μεθυλο-Μανοµεθυλοπυρανοσίδηρος | 178 | 60, 74 |
| 35.223 | 2-βουτενάλη, 2-μεθυλ | 84 | 55, 84 |
| 35.240 | Θειοφαίνιο | 84 | 84, 58, 45 |
| 35.265 | Φουράνιο, 2,3-διυδρο-5-μεθυλο | 84 | 84, 55, 69 |
| 35.290 | Φουρφουράλη | 96 | 96, 95 |
| 35.299 | 1H-πυραζόλη, 1,3-διμεθυλο | 96 | 96, 81, 68, 54 |
| 35.308 | 2,5-διμεθυλοφουράνιο | 96 | 96, 95, 81, 53 |
| 35.409 | 2(5H)-Φουράνιο | 84 | 55, 84, 70 |
| 35.426 | 2H-πυράνιο, 3,4-διϋδρο | 84 | 55, 84, 69 |
Οι επιμέρους αριθμοί μάζας για το ξύλο πεύκου παρουσιάζονται στο σχήμα 4 σε συνάρτηση με τη θερμοκρασία.
Λειτουργία ελεγχόμενη από συμβάν
Για μια πιο λεπτομερή αξιολόγηση των ουσιών που σχηματίζουν, η μέτρηση TGA-GC-MS πραγματοποιήθηκε σε λειτουργία ελεγχόμενης από το συμβάν (σχήμα 5). Για το σκοπό αυτό, καταγράφηκαν μεμονωμένα χρωματογραφήματα σε ορισμένες θερμοκρασίες.
Στο σχήμα 6 παρουσιάζεται το χρωματογράφημα στους 350 °C. Οι ουσίες που μετρήθηκαν στους αντίστοιχους χρόνους κατακράτησης παρουσιάζονται στον πίνακα 4.
Πίνακας 4: Ανιχνευθέντα μόρια στους 350°C και χρόνοι κατακράτησης τους
Παράμετροι
| Χρόνος κατακράτησης/λεπτό | Ουσία |
|---|---|
| 1.047 | CO2 |
| 1.088 | 3(2H)-Φουράνιο, διυδρο-2-μεθυλο |
| 1.124 | 1-προπανόλη |
| 1.197 | 1-υδροξυ-2-προπανόνη |
| 1.305 | 2(5H)-Φουράνιο |
| 1.330 | Οξικό οξύ, μεθυλεστέρας |
| 1.370 | Ακετόνη |
| 1.424 | 4H-1,2,4-Τιαζόλη, 4-Αμινο |
| 1.528 | Φουφουράλη |
| 1.576 | 2-Φουρανμεθανόλη |
| 1.888 | 2(3H)-Φουράνιο, 5-μεθυλο |
| 3.073 | Φαινόλη, 2-μεθοξυ |
| 4.150 | Φαινόλη, 2-μεθυοξυ-4-μεθυλο |