Bevezetés
A nyár a grillezés ideje. De elgondolkodott már azon, hogy melyik faszén a legjobb? A faszén minősége a szerves vegyületeket tartalmazó mennyiséggel, a hamutartalommal és az égés során felszabaduló energiával jellemezhető. Ezek mind olyan tulajdonságok, amelyeket a NETZSCH STA szimultán termikus analizátorral lehet meghatározni. A TGA-DSC mérés segítségével könnyen ellenőrizhető, hogy a termékek közötti árkülönbséget indokolja-e a minőség.
Az összehasonlításhoz három különböző kereskedelmi faszénfajtát választottunk: bükkfaszén, márkaszén és egy diszkontból származó olcsó faszén.
Eredmények és vita
A TGA-DSC méréseket egyidejű hőelemző készülékkel, STA-val végeztük, amely egy S típusú TGA-DSC mintatartóval volt felszerelve. A különböző szénmintákat ömlesztett mintaként 550°C-ra melegítettük inert atmoszférában és 550°C-ról 950°C-ra oxidáló atmoszférában. A részletes mérési feltételeket lásd az 1. táblázatban.
Táblázat: Mérési paraméterek
| Paraméterek | Bükkfa faszén | Márkaszén | Discounter faszén | Bükkfa |
|---|---|---|---|---|
| Hőmérséklet program | RT-től 550°C-ig, nitrogén 550°C és 950°C között, oxidáló atmoszféra | |||
| Fűtési sebesség | 20 K/perc | |||
| Gázáramlás | 70 ml/perc | |||
| Tégely | Platina lyukacsos fedéllel | |||
| Mintahordozó | TGA-DSC, S típus | |||
| A minta tömege | 9.49 mg | 10.03 mg | 9.94 mg | 7.83 mg |
A bükkfa faszénmintára vonatkozó eredményeket az 1. ábra mutatja. A három tömegvesztési lépést energetikai hatások kísérték. Az első tömegvesztési lépést 81°C-on valószínűleg a víz felszabadulása okozta, míg a második tömegvesztés 411°C-on a maradék szerves vegyületek PirolízisA pirolízis szerves vegyületek termikus bomlása inert atmoszférában.pirolízisére utal. Ezek az események két endoterm hatást okoztak 67°C és 394°C csúcshőmérsékleten és 30 J/g és 5 J/g entalpiával. A maradék szén szintetikus levegő atmoszférában történő elégetése 92%-os tömegveszteséget és -23,315 J/g entalpiájú exoterm hatást eredményezett. Ez nem a teljes égési entalpia, mivel az STA egy nyitott rendszer, amely a keletkezett energia egy részét a tisztítógázokkal és a felszabaduló gázokkal együtt kibocsátja. Ez az érték csak relatív összehasonlításhoz használható. A hamutartalomhoz kapcsolódó maradék tömeg 3% volt.
A 2. ábra a különböző szénminták TGA-eredményeinek összehasonlítását mutatja. Az adott hőmérsékleti program minden egyes minta esetében két tömegvesztési lépést eredményezett inert atmoszféra mellett. A víztartalom tekintetében a márkaszén mutatta a legmagasabb értéket, amelyet a diszkont faszén és a bükkfaszén követett. Az eltérő víztartalom nagy valószínűséggel az eltérő tárolási körülményeknek köszönhető, de a víz felszívódását lehetővé tevő felületek eltérő tulajdonságai is okozhatják.
Ezzel szemben a szerves vegyületek aránya információt nyújt a faszén és a brikett gyártási folyamatának befejezettségi szintjéről: Minél alacsonyabb a szervesanyag-tartalom, annál jobban sikerült a kiindulási fának faszénné történő pirolízise a gyártási folyamat során, ami jobb minőségű szenet eredményez. A három mintát összehasonlítva ismét a bükkfa faszén mutatta a legalacsonyabb értéket, amelyet a márkaszén és a diszkont faszén követett. A diszkont faszén esetében ez a folyamat 550 °C-on még nem fejeződött be, ami azt jelenti, hogy a minta ezen a hőmérsékleten még szerves vegyületeket tartalmaz.
Az oxidáló atmoszférára való áttérés után a maradék szén oxigénnel elégett, és szén-dioxidot és szén-monoxidot szabadított fel. Itt is különbségek voltak megfigyelhetők a három minta között. A bükkfaszén esetében 90% feletti széntartalmat határoztak meg, míg a márkaszén és a diszkont szén egyaránt 75% körüli széntartalmat mutatott. A magas széntartalom a faszén nagy tisztaságára utal.
Következésképpen a három minta különbözik a maradéktömeg tekintetében is, ami a faszén hamutartalmát jellemzi. Meglepő módon a márkaszén több mint 10%-os hamutartalmat mutatott, míg a másik kettő 3% és 5% közötti értékeket. A Hamu tartalomA hamu az ásványi oxidtartalom mérőszáma, súly alapján. A termogravimetriás analízis (TGA) oxidatív atmoszférában jól bevált módszer a szerves anyagokban, például polimerekben, gumikban stb. található szervetlen maradékok, az úgynevezett hamu meghatározására. Ezért a TGA-mérés a Identify címen elérhető, ha egy anyag töltött, és kiszámítja a teljes töltőanyag-tartalmat. hamutartalom a minőség kritériumának is tekinthető. Minél alacsonyabb a Hamu tartalomA hamu az ásványi oxidtartalom mérőszáma, súly alapján. A termogravimetriás analízis (TGA) oxidatív atmoszférában jól bevált módszer a szerves anyagokban, például polimerekben, gumikban stb. található szervetlen maradékok, az úgynevezett hamu meghatározására. Ezért a TGA-mérés a Identify címen elérhető, ha egy anyag töltött, és kiszámítja a teljes töltőanyag-tartalmat. hamutartalom, annál kisebb a nem reaktív melléktermékek, például töltőanyagok vagy ásványi anyagok kezdeti aránya.
A 3. ábrán látható DSC-jelek összehasonlítása azt mutatta, hogy a bükkfaszén szabadította fel a legtöbb hőt az oxidatív égés során. Mivel a minták mérése nyílt, nem radiabatikus rendszerben történt, ezek az értékek nem tekinthetők az égés hőjének.
A mért entalpia lényegesen alacsonyabb, mint az égéshő, mivel a forró reakciógázok elhagyják a mintát, és magukkal viszik a felszabaduló hőt. A felszabaduló hő azonban jól használható a három minta relatív összehasonlítására.
További mérést végeztünk egy bükkfamintán; lásd a 4. ábrát. A várakozásoknak megfelelően a víz mennyisége és a szervesanyag-tartalom sokkal magasabb volt. Az első tömegveszteségi lépés, amely a vízre vonatkozik, 5,13%-ot eredményezett. A hőmérséklet növelése a szervesanyag-tartalom kétlépcsős Bomlási reakcióA bomlási reakció egy kémiai vegyület szilárd és/vagy gáznemű termékeket képező, hő hatására lejátszódó reakciója. bomlásához vezetett, amely összesen 68,35%-ot tett ki. A bükkfa faszénnel való összehasonlítás azt mutatta, hogy a fát pirolizáló faszéngyártási folyamat majdnem teljes volt. A szervesanyag-tartalom 78% körüli értékről 3% alá csökkent. A fa alacsonyabb széntartalma az oxidatív égés során észlelt exoterm entalpiában is tükröződik.
Összefoglaló
A faszén minőségi jellemzői, mint például a nedvesség, a Hamu tartalomA hamu az ásványi oxidtartalom mérőszáma, súly alapján. A termogravimetriás analízis (TGA) oxidatív atmoszférában jól bevált módszer a szerves anyagokban, például polimerekben, gumikban stb. található szervetlen maradékok, az úgynevezett hamu meghatározására. Ezért a TGA-mérés a Identify címen elérhető, ha egy anyag töltött, és kiszámítja a teljes töltőanyag-tartalmat. hamutartalom és a felszabaduló hő, a NETZSCH Analyzing & Testing egyidejű hőelemzője, az STA segítségével mutathatók ki. Ezen tulajdonságok tekintetében a bükkfa faszén magas minőségét lehetett kimutatni, míg a márkaszén ebben a konkrét esetben nem mutatott szignifikánsan jobb értékeket, mint egy diszkont faszénminta. A TGA-DSC módszer továbbá alkalmas a faszéngyártási folyamat befejezésének ellenőrzésére a szerves anyagok PirolízisA pirolízis szerves vegyületek termikus bomlása inert atmoszférában.pirolízisét illetően.
Jó szórakozást a grillezéshez!