Inleiding
Stro is een algemene term voor gedorste, gedroogde graanstengels en de bladeren van planten die worden gebruikt om oliën en vezels te produceren. Naast het gebruik in de landbouw heeft stro ook het potentieel om in de toekomst belangrijk te worden alsCO2-neutrale energiedrager. Het is een uitstekende vorm van biomassa omdat het een bijproduct is van akkerbouw. In tegenstelling tot andere biobrandstoffen zijn er geen speciale maatregelen of extra land nodig om het te verbouwen. De vliegas uit het verbrandingsproces kan bovendien worden gebruikt als meststof voor de bodem van lokale boerderijen.
Thermogravimetrische analyse (TGA) of simultane thermische analyse (STA), wat verwijst naar gelijktijdige TGA en differentiële scanning calorimetrie (DSC), zijn bijzonder geschikt voor het onderzoeken van PyrolysePyrolyse is de thermische ontbinding van organische verbindingen in een inerte atmosfeer.pyrolyse- of verbrandingsprocessen. Informatie over de Thermische stabiliteitEen materiaal is thermisch stabiel als het niet ontleedt onder invloed van temperatuur. Een manier om de thermische stabiliteit van een stof te bepalen is door een TGA (thermogravimetrische analyser) te gebruiken. thermische stabiliteit van meestal vaste brandstoffen in termen van reactietemperaturen en verbrandingskinetiek kan snel worden verkregen. Bovendien kunnen het massaverlies tijdens PyrolysePyrolyse is de thermische ontbinding van organische verbindingen in een inerte atmosfeer.pyrolyse of verbranding en het asgehalte worden gekwantificeerd.
De hier beschreven meting onderzoekt het ontledingsgedrag van stro [1]. De gassen die tijdens de ontleding ontstaan, worden geïdentificeerd door middel van FT-IR spectroscopie met het volledig geïntegreerde STA-FT-IR koppelingssysteem NETZSCH Perseus STA 449 (zie figuur 1).
Meetresultaten
Een stromonster in poedervorm van onbekende oorsprong met een beginmassa van 28,64 mg werd gemeten in een Pt-kroes met doorboord deksel bij een verwarmingssnelheid van 20 K/min. De gasatmosfeer werd bij 740 °C veranderd van zuivere stikstof in lucht (de gasstromen waren 70 ml/min). Onder 740°C traden drie massaverliezen op van 4,9%, 33,8% en 35,8% die gepaard gingen met één EndothermEen monsterovergang of reactie is endotherm als er warmte nodig is voor de omzetting.endotherm en twee overlappende exotherme effecten met enthalpie van 125 J/g en -115 J/g (zie figuur 2). Tijdens deze massaverliesstappen vertoonde het Gram-Schmidt-signaal, dat de som weergeeft van de volledige FT-IR-absorptie voor alle golflengten, maxima bij 111°C, 302°C en 360°C die goed correleren met de DTG-curve. Een andere massaverliesstap van 20,9% evenals een ExothermEen monsterovergang of een reactie is exotherm als er warmte wordt opgewekt.exotherm effect met een totale enthalpie van -7,79 kJ/g trad op na het overschakelen naar lucht bij 740°C. Deze effecten zijn te wijten aan de verbranding van het zogenaamde pyrolytische roet, waarbij een restmassa van 4,6% overblijft, die het asgehalte weergeeft.
De 3-D weergave van de FT-IR spectra van de geëvolueerde gassen, verzameld tijdens de ontleding van het stro, wordt getoond in figuur 3. Bijzonder interessant zijn de spectra onder 740 °C, waar PyrolysePyrolyse is de thermische ontbinding van organische verbindingen in een inerte atmosfeer.pyrolyse van het monster plaatsvond. De sterke FT-IR absorptie bij hogere temperaturen is te wijten aan het vrijkomen vanCO2 als gevolg van de verbranding.
De geëvolueerde gassoorten werden geïdentificeerd door individuele, geëxtraheerde 2D-spectra bij specifieke temperaturen te vergelijken met bibliotheekspectra. Figuur 4 laat bijvoorbeeld zien dat het spectrum van de geëvolueerde gassen bij 302°C overeenkomt met een mengsel datCO2, CO,H2Oen mierenzuur (HCOOH) bevat. De evolutie van individuele gassoorten in de loop van de ontleding van het monster kan getraceerd worden door een karakteristiek FT-IR absorptiebereik voor de moleculen te integreren en de curve van de integratiewaarden als functie van de temperatuur te overlappen met de TGA- en DTG-curves van de analyse. Het bereik tussen 2200 en 2450 cm-1 werd geïntegreerd voorCO2, tussen 1950 en 2150 cm-1 voor CO, tussen 1300 en 1600 cm-1 voorH2Oen tussen 1000-1150 cm-1 voor HCOOH.
Zoals te zien is in figuur 5, kwamH2Ovrij tijdens de1e massaverliesstap (VerdampingDe verdamping van een element of verbinding is een faseovergang van de vloeibare fase naar damp. Er bestaan twee soorten verdamping: verdamping en koken.verdamping van vocht) en tijdens de2e en3e massaverliesstap (PyrolysePyrolyse is de thermische ontbinding van organische verbindingen in een inerte atmosfeer.pyrolyse), waarbij ook CO,CO2 en HCOOH werden geëvolueerd. CH4 werd geëvolueerd over een breed temperatuurbereik met een maximum bij 534°C enCO2 werd opnieuw gedetecteerd boven 740°C als gevolg van de verbranding van het monster in lucht.
Conclusie
Het gebruik van het zeer compacte STA-FT-IR koppelingssysteem NETZSCH Perseus STA 449 voor het karakteriseren van de PyrolysePyrolyse is de thermische ontbinding van organische verbindingen in een inerte atmosfeer.pyrolyse en verbranding van stro [1] werd gedemonstreerd. Er werd een goede correlatie waargenomen tussen de gedetecteerde massaverliezen en de gasevolutie, wat het voordeel van een directe koppelingsinterface aantoont. Identificatie van de geëvolueerde gassen door middel van een databaseonderzoek maakt een gedetailleerde interpretatie mogelijk van de chemie die betrokken is bij de massaverliesstappen die gepaard gaan met PyrolysePyrolyse is de thermische ontbinding van organische verbindingen in een inerte atmosfeer.pyrolyse, in het bijzonder.