31.05.2023 by Dr. Carolin Fischer
Czas na grilla! Wybierz najlepszy węgiel drzewny!
Lato to czas grillowania. Ale czy kiedykolwiek zastanawiałeś się, jakiego węgla drzewnego najlepiej używać? Jakość węgla drzewnego można scharakteryzować na podstawie ilości związków organicznych, zawartości popiołu i energii uwalnianej podczas spalania. Wszystkie te właściwości można określić za pomocą symultanicznego analizatora termicznego NETZSCH STA. Za pomocą pomiaru TGA-DSC można łatwo sprawdzić, czy różnica w cenie między produktami jest uzasadniona jakością.
selectW celu porównania zastosowano trzy różne rodzaje komercyjnego węglaarc: węgiel bukowyarc, markowy węgielarci tani węgielarcze sklepu dyskontowego.
Pomiary TG-DSC przeprowadzono za pomocą symultanicznego analizatora termicznego NETZSCH STA wyposażonego w nośnik próbek TG-DSC typu S. Różne próbki charcoalu ogrzewano jako próbki luzem do 550 °C w atmosferze obojętnej i od 550 °C do 950 °C w atmosferze utleniającej. Szczegółowe warunki pomiarów podano w tabeli 1.
Wyniki dla próbki drewna bukowego charcoal przedstawiono na rysunku 1. Trzem etapom utraty masy towarzyszyły efekty energetyczne. Pierwszy etap utraty masy, w temperaturze 81°C, był prawdopodobnie spowodowany uwolnieniem wody, podczas gdy druga utrata masy, w temperaturze 411°C, wskazuje na pirolizę resztkowych związków organicznych. Zdarzenia te spowodowały dwa efekty endotermiczne w temperaturach szczytowych 67°C i 394°C oraz entalpiach 30 J/g i 5 J/g. Spalanie pozostałego węgla w atmosferze syntetycznego powietrza spowodowało utratę 92% masy i efekt EgzotermicznyPrzejście próbki lub reakcja jest egzotermiczna, jeśli generowane jest ciepło.egzotermiczny z entalpią -23 315 J/g. Nie jest to pełna entalpia spalania, ponieważ STA jest systemem otwartym, który emituje część wytworzonej energii wraz z gazami oczyszczającymi i uwolnionymi gazami. Wartość ta może być wykorzystana jedynie do względnego porównania. Masa resztkowa związana z zawartością popiołu wyniosła 3%.
Rysunek 2 przedstawia porównanie wyników TGA dla różnych próbek charcoal. Podany program temperaturowy doprowadził do dwóch etapów utraty masy dla każdej próbki w atmosferze obojętnej. Pod względem zawartości wody, markowy charcoal wykazał najwyższą wartość, a następnie dyskontowy charcoal i bukowy charcoal. Różna zawartość wody jest najprawdopodobniej spowodowana różnymi warunkami przechowywania, ale może być również spowodowana różnicami we właściwościach powierzchni, które pozwalają na absorpcję wody.
arcZ kolei udział związków organicznych dostarcza informacji o stopniu ukończenia procesu produkcji węgla drzewnego i brykietów: Im niższa zawartość związków organicznych, tym lepsza PirolizaPiroliza to termiczny rozkład związków organicznych w atmosferze obojętnej.piroliza drewna wyjściowego do charcoal podczas procesu produkcyjnego, co daje wyższą jakość charcoal. Porównując trzy próbki, ponownie najniższą wartość wykazał węgiel z drewna bukowegoarc, a następnie markowy węgielarci dyskontowy węgielarc. Proces ten nie został jeszcze zakończony w temperaturze 550°C w przypadku węgla z dyskontu charc, co oznacza, że próbka nadal zawiera związki organiczne w tej temperaturze.
Po przejściu do atmosfery utleniającej, pozostały węgiel został spalony z tlenem i uwolnił dwutlenek węgla i tlenek węgla. Również w tym przypadku zaobserwowano różnice między trzema próbkami. Zawartość węgla na poziomie ponad 90% została określona dla drewna bukowego charcoal, podczas gdy zarówno markowy charcoal, jak i dyskontowy charcoal wykazały wartości około 75% węgla. Wysoka zawartość węgla wskazuje na wysoką czystość charcoal.
W związku z tym trzy próbki różnią się również pod względem masy resztkowej, która charakteryzuje Zawartość popiołuPopiół jest miarą zawartości tlenków mineralnych w przeliczeniu na masę. Analiza termograwimetryczna (TGA) w atmosferze utleniającej jest sprawdzoną metodą określania pozostałości nieorganicznych, powszechnie określanych jako popiół, w materiałach organicznych, takich jak polimery, gumy itp. Dlatego pomiar TGA pozwala określić, czy materiał jest wypełniony i obliczyć całkowitą zawartość wypełniacza.zawartość popiołu w charcoal. Co zaskakujące, markowy węgiel charczawierał ponad 10% popiołu, podczas gdy pozostałe dwie próbki wykazywały wartości między 3% a 5%. Zawartość popiołuPopiół jest miarą zawartości tlenków mineralnych w przeliczeniu na masę. Analiza termograwimetryczna (TGA) w atmosferze utleniającej jest sprawdzoną metodą określania pozostałości nieorganicznych, powszechnie określanych jako popiół, w materiałach organicznych, takich jak polimery, gumy itp. Dlatego pomiar TGA pozwala określić, czy materiał jest wypełniony i obliczyć całkowitą zawartość wypełniacza.Zawartość popiołu może być również postrzegana jako kryterium jakości. Im niższa Zawartość popiołuPopiół jest miarą zawartości tlenków mineralnych w przeliczeniu na masę. Analiza termograwimetryczna (TGA) w atmosferze utleniającej jest sprawdzoną metodą określania pozostałości nieorganicznych, powszechnie określanych jako popiół, w materiałach organicznych, takich jak polimery, gumy itp. Dlatego pomiar TGA pozwala określić, czy materiał jest wypełniony i obliczyć całkowitą zawartość wypełniacza.zawartość popiołu, tym mniejsza początkowa proporcja niereaktywnych produktów ubocznych, takich jak wypełniacze lub minerały.
arcPorównanie sygnałów DSC , przedstawione na rysunku 3, wykazało, że drewno bukowe uwalniało najwięcej ciepła podczas spalania oksydacyjnego. Ponieważ próbki były mierzone w otwartym, nieadiabatycznym układzie, wartości te nie mogą być traktowane jako ciepło spalania. Zmierzona entalpia jest znacznie niższa niż ciepło spalania, ponieważ gorące gazy reakcyjne opuszczają próbkę i zabierają ze sobą uwolnione ciepło. Uwolnione ciepło można jednak wykorzystać jako dobre względne porównanie między trzema próbkami.
Dalsze pomiary przeprowadzono na próbce drewna bukowego, patrz rysunek 4. Zgodnie z oczekiwaniami, ilość wody i zawartość substancji organicznych była znacznie wyższa. Pierwszy etap utraty masy, odnoszący się do wody, wyniósł 5,13%. Wzrost temperatury doprowadził do dwustopniowego rozkładu zawartości organicznej wynoszącej łącznie 68,35%. Porównanie z drewnem bukowym charcoal wykazało, że proces produkcji charcoal pirolizy drewna był prawie zakończony. Zawartość substancji organicznych zmniejszyła się z około 78% do mniej niż 3%. Niższa zawartość węgla w drewnie znajduje również odzwierciedlenie w entalpii egzotermicznej wykrytej podczas spalania oksydacyjnego.
Podsumowanie
Cechy jakościowe węgli charc, takie jak wilgotność, Zawartość popiołuPopiół jest miarą zawartości tlenków mineralnych w przeliczeniu na masę. Analiza termograwimetryczna (TGA) w atmosferze utleniającej jest sprawdzoną metodą określania pozostałości nieorganicznych, powszechnie określanych jako popiół, w materiałach organicznych, takich jak polimery, gumy itp. Dlatego pomiar TGA pozwala określić, czy materiał jest wypełniony i obliczyć całkowitą zawartość wypełniacza.zawartość popiołu i uwalniane ciepło, można wykryć za pomocą symultanicznego analizatora termicznego STA firmy NETZSCH Analyzing & Testing. Możliwe było wykazanie wysokiej jakości drewna bukowego charcoal w odniesieniu do tych właściwości, podczas gdy markowy charcoal nie wykazał znacząco lepszych wartości niż próbka dyskontowego charcoal w tym konkretnym przypadku. Dodatkowo, metoda TG-DSC jest odpowiednia do kontrolowania zakończenia procesu produkcji węgla charcdotyczącego pirolizy materiału organicznego.
Życzymy miłego grillowania!
