Introdução
Palha é um termo genérico para os talos de grãos debulhados e secos e as folhas de plantas usadas para produzir óleos e fibras. Além de seu uso na agricultura, a palha também tem o potencial de se tornar importante como transportadora de energianeutra em termos de CO2 no futuro. É uma excelente forma de biomassa porque é um subproduto da agricultura arável. Ao contrário de outros biocombustíveis, não são necessárias medidas especiais ou terras adicionais para cultivá-la. Além disso, o flyash do processo de queima pode ser usado como fertilizante do solo para fazendas locais.
A análise termogravimétrica (TGA) ou a análise térmica simultânea (STA), que se refere à TGA e à calorimetria diferencial de varredura (DSC) simultâneas, são particularmente adequadas para a investigação de processos de PiróliseA pirólise é a decomposição térmica de compostos orgânicos em uma atmosfera inerte.pirólise ou combustão. É possível obter rapidamente informações sobre a Estabilidade térmicaUm material é termicamente estável se não se decompõe sob a influência da temperatura. Uma maneira de determinar a estabilidade térmica de uma substância é usar um TGA (analisador termogravimétrico). estabilidade térmica da maioria dos combustíveis sólidos em termos de temperaturas de reação e cinética de combustão. Além disso, a perda de massa durante a PiróliseA pirólise é a decomposição térmica de compostos orgânicos em uma atmosfera inerte.pirólise ou combustão e o Conteúdo de cinzasA cinza é uma medida do conteúdo de óxido mineral em uma base de peso. A análise termogravimétrica (TGA) em uma atmosfera oxidativa é um método comprovado para determinar o resíduo inorgânico, comumente chamado de cinza, em materiais orgânicos, como polímeros, borrachas etc. Portanto, a medição de TGA identificará se um material é preenchido e calculará o conteúdo total de preenchimento.conteúdo de cinzas podem ser quantificados.
A medição descrita neste documento examina o comportamento de Reação de decomposiçãoUma reação de decomposição é uma reação induzida termicamente de um composto químico que forma produtos sólidos e/ou gasosos. decomposição da palha [1]. Os gases que evoluíram durante a Reação de decomposiçãoUma reação de decomposição é uma reação induzida termicamente de um composto químico que forma produtos sólidos e/ou gasosos. decomposição são identificados por meio de espectroscopia FT-IR usando o sistema de acoplamento STA-FT-IR totalmente integrado NETZSCH Perseus STA 449 (veja a figura 1).
Resultados da medição
Uma amostra de palha em pó de origem desconhecida com uma massa inicial de 28,64 mg foi medida em um cadinho de Pt com tampa perfurada a uma taxa de aquecimento de 20 K/min. A atmosfera de gás foi alterada de nitrogênio puro para ar a 740°C (as taxas de fluxo de gás foram de 70 ml/min). Abaixo de 740°C, ocorreram três etapas de perda de massa de 4,9%, 33,8% e 35,8%, que foram acompanhadas por um efeito EndotérmicoUma transição de amostra ou uma reação é endotérmica se for necessário calor para a conversão.endotérmico e dois efeitos exotérmicos sobrepostos com entalpias de 125 J/g e -115 J/g (veja a Figura 2). Durante essas etapas de perda de massa, o sinal de Gram-Schmidt, que reflete a soma de todas as absorções FT-IR para todos os números de onda, apresentou máximos a 111 °C, 302 °C e 360 °C, que se correlacionam bem com a curva DTG. Outra etapa de perda de massa de 20,9%, bem como um efeito ExotérmicoUma transição de amostra ou uma reação é exotérmica se houver geração de calor.exotérmico com uma entalpia total de -7,79 kJ/g, ocorreu após a mudança para o ar a 740°C. Esses efeitos são devidos à combustão do ar em uma temperatura de 740°C. Esses efeitos são devidos à combustão da chamada fuligem pirolítica, deixando uma massa residual de 4,6%, que reflete o teor de cinzas.
A visualização em 3D dos espectros de FT-IR dos gases evoluídos coletados durante a Reação de decomposiçãoUma reação de decomposição é uma reação induzida termicamente de um composto químico que forma produtos sólidos e/ou gasosos. decomposição da palha é mostrada na figura 3. De interesse especial são os espectros abaixo de 740°C, onde ocorreu a PiróliseA pirólise é a decomposição térmica de compostos orgânicos em uma atmosfera inerte.pirólise da amostra. A forte absorção de FT-IR em temperaturas mais altas se deve à liberação deCO2 como resultado da combustão.
As espécies de gás evoluído foram identificadas pela comparação de espectros 2-D individuais extraídos em temperaturas específicas com os espectros library. Por exemplo, a figura 4 mostra que o espectro dos gases evoluídos a 302°C é consistente com uma mistura contendoCO2, CO, H2Oe ácido fórmico (HCOOH). A evolução de espécies de gás individuais ao longo do curso da Reação de decomposiçãoUma reação de decomposição é uma reação induzida termicamente de um composto químico que forma produtos sólidos e/ou gasosos. decomposição da amostra pode ser rastreada pela integração de uma faixa de absorção FT-IR característica para as moléculas e pela sobreposição da curva dos valores de integração em função da temperatura com as curvas TGA e DTG da análise. A faixa entre 2200 e 2450 cm-1 foi integrada paraCO2, entre 1950 e 2150 cm-1 para CO, entre 1300 e 1600 cm-1 para H2Oe entre 1000-1150 cm-1 para HCOOH.
Como pode ser visto na figura 5, H2Ofoi liberado durante a1ª etapa de perda de massa (evaporação da umidade) e durante a2ª e3ª etapas de perda de massa (PiróliseA pirólise é a decomposição térmica de compostos orgânicos em uma atmosfera inerte.pirólise), durante as quais CO,CO2 e HCOOH também evoluíram. O CH4 foi desenvolvido em uma ampla faixa de temperatura com um máximo de 534°C eo CO2 foi detectado novamente acima de 740°C como resultado da combustão da amostra no ar.
Conclusão
Foi demonstrado o uso do sistema de acoplamento STA-FT-IR muito compacto NETZSCH Perseus STA 449 para caracterizar a PiróliseA pirólise é a decomposição térmica de compostos orgânicos em uma atmosfera inerte.pirólise e a combustão da palha [1]. Foi observada uma boa correlação entre as etapas de perda de massa detectadas e a evolução do gás, demonstrando a vantagem de uma interface de acoplamento direto. A identificação dos gases evoluídos por meio de um banco de dados search permite a interpretação detalhada da química envolvida nas etapas de perda de massa associadas à PiróliseA pirólise é a decomposição térmica de compostos orgânicos em uma atmosfera inerte.pirólise, em particular.