Inledning
Sommartid är det dags att grilla. Men har du någonsin undrat vilken grillkol som är bäst att använda? Kolets kvalitet kan beskrivas utifrån mängden organiska föreningar, askhalten och den energi som frigörs vid förbränningen. Allt detta är egenskaper som kan bestämmas med hjälp av den simultana termiska analysatorn NETZSCH STA. Med hjälp av en TGA-DSC-mätning är det lätt att kontrollera om prisskillnaden mellan produkterna är motiverad av kvaliteten.
För en jämförelse valdes tre olika typer av kommersiell träkol: träkol av bokträ, träkol av märkesnamn och en billig träkol från en lågprisbutik.
Resultat och diskussion
TGA-DSC-mätningarna utfördes med en simultan termisk analysator, STA, utrustad med en TGA-DSC-provbärare typ S. De olika träkolsproverna upphettades som bulkprover till 550°C i en inert atmosfär och från 550°C till 950°C i en oxiderande atmosfär. För detaljerade mätförhållanden, se tabell 1.
Tabell 1: Mätparametrar
| Parametrar | Träkol av bokträ | Träkol av märkesnamn | Kol från lågprisvaruhus | Bokved |
|---|---|---|---|---|
| Temperaturprogram | RT till 550°C, kväve 550°C till 950°C, oxiderande atmosfär | |||
| Uppvärmningshastighet | 20 K/min | |||
| Gasflöde | 70 ml/min | |||
| Smältdegel | Platina med genomborrat lock | |||
| Provbärare | TGA-DSC, typ S | |||
| Provets massa | 9.49 mg | 10.03 mg | 9.94 mg | 7.83 mg |
Resultaten för träkolsprovet av bokträ visas i figur 1. De tre massförluststegen åtföljdes av energetiska effekter. Det första massförluststeget, vid 81°C, orsakades troligen av att vatten frigjordes, medan den andra massförlusten, vid 411°C, är en indikation på PyrolysPyrolys är den termiska nedbrytningen av organiska föreningar i en inert atmosfär.pyrolys av kvarvarande organiska föreningar. Dessa händelser orsakade två endotermiska effekter med topptemperaturer på 67°C och 394°C och entalpier på 30 J/g och 5 J/g. Förbränningen av det återstående kolet i en atmosfär av syntetisk luft resulterade i en massförlust på 92% och en ExotermEn provövergång eller en reaktion är exoterm om värme genereras.exoterm effekt med en entalpi på -23 315 J/g. Detta är inte den fullständiga förbränningsentalpin, eftersom en STA är ett öppet system som släpper ut en del av den genererade energin med reningsgaserna och de frigjorda gaserna. Detta värde kan endast användas för en relativ jämförelse. Den kvarvarande massan relaterad till askinnehållet uppgick till 3%.
Figur 2 visar en jämförelse av TGA-resultaten för de olika träkolsproverna. Det givna temperaturprogrammet ledde till två massförluststeg för varje prov under en inert atmosfär. När det gäller vatteninnehållet uppvisade den varumärkesskyddade grillkolen det högsta värdet, följt av grillkolen från lågpriskedjan och grillkolen av bokträ. De olika vattenhalterna beror troligen på olika lagringsförhållanden, men kan också orsakas av skillnader i ytornas egenskaper som gör att de kan absorbera vatten.
Andelen organiska föreningar ger däremot information om hur långt man kommit i produktionsprocessen för träkol och briketter: Ju lägre organiskt innehåll, desto bättre PyrolysPyrolys är den termiska nedbrytningen av organiska föreningar i en inert atmosfär.pyrolys av det ursprungliga träet till träkol under produktionsprocessen, vilket ger en träkol av högre kvalitet. Vid en jämförelse av de tre proverna uppvisade träkolen av bokträ återigen det lägsta värdet, följt av träkolen av märkesvara och träkolen från lågpriskedjan. Denna process var ännu inte avslutad vid 550°C för discounterkolen, vilket innebär att provet fortfarande innehåller organiska föreningar vid denna temperatur.
Efter att ha bytt till en oxiderande atmosfär förbrändes det kvarvarande kolet med syre och frigjorde koldioxid och kolmonoxid. Även här observerades skillnader mellan de tre proverna. För träkolen av bokträ uppmättes en kolhalt på över 90%, medan både märkes- och lågpriskolen uppvisade värden på ca 75% kol. En hög kolhalt indikerar hög renhet hos träkolen.
Följaktligen skiljer sig de tre proverna också åt när det gäller deras restmassa, vilket kännetecknar askhalten i träkolen. Överraskande nog innehöll den varumärkesskyddade träkolen mer än 10% aska, medan de andra två hade värden mellan 3% och 5%. Askhalten kan också ses som ett kvalitetskriterium. Ju lägre Innehåll av askaAskan är ett mått på mineraloxidinnehållet på viktbasis. Termogravimetrisk analys (TGA) i en oxidativ atmosfär är en väl beprövad metod för att bestämma den oorganiska återstoden, vanligen kallad aska, i organiska material som polymerer, gummi etc. Därför kommer TGA-mätningen att Identify om ett material är fyllt och beräknar den totala fyllnadshalten.askhalt, desto mindre är den ursprungliga andelen av icke-reaktiva biprodukter som fyllmedel eller mineraler.
Jämförelsen av DSC-signalerna, som visas i figur 3, visade att träkolen av bokträ frigjorde mest värme under den oxidativa förbränningen. Eftersom proverna mättes i ett öppet, icke-adiabatiskt system kan dessa värden inte betraktas som förbränningsvärme.
Den uppmätta entalpin är betydligt lägre än förbränningsvärmen, eftersom heta reaktionsgaser lämnar provet och tar med sig den frigjorda värmen. Den frigjorda värmen kan dock användas som en bra relativ jämförelse mellan de tre proverna.
Ytterligare en mätning utfördes på ett prov av bokträ, se figur 4. Som väntat var vattenmängden och det organiska innehållet mycket högre. Det första massförluststeget, som avser vatten, resulterade i 5,13%. Temperaturökningen ledde till en nedbrytning i två steg av det organiska innehållet som uppgick till totalt 68,35 %. Jämförelsen med träkol från bokträ visade att processen för att framställa träkol genom PyrolysPyrolys är den termiska nedbrytningen av organiska föreningar i en inert atmosfär.pyrolys av träet nästan var avslutad. Det organiska innehållet minskade från cirka 78% till mindre än 3%. Träets lägre kolhalt återspeglas också i den exoterma entalpi som uppmättes under den oxidativa förbränningen.
Sammanfattning
Kvalitetsegenskaper hos träkol som fukt, Innehåll av askaAskan är ett mått på mineraloxidinnehållet på viktbasis. Termogravimetrisk analys (TGA) i en oxidativ atmosfär är en väl beprövad metod för att bestämma den oorganiska återstoden, vanligen kallad aska, i organiska material som polymerer, gummi etc. Därför kommer TGA-mätningen att Identify om ett material är fyllt och beräknar den totala fyllnadshalten.askhalt och avgiven värme kan detekteras med hjälp av den simultana termiska analysatorn STA från NETZSCH Analyzing & Testing. Det var möjligt att påvisa den höga kvaliteten på träkolen av bokträ med avseende på dessa egenskaper, medan varumärkeskolen inte uppvisade signifikant bättre värden än ett kolprov från en lågpriskedja i detta specifika fall. Dessutom är TGA-DSC-metoden lämplig för att kontrollera slutförandet av träkolsproduktionsprocessen när det gäller PyrolysPyrolys är den termiska nedbrytningen av organiska föreningar i en inert atmosfär.pyrolys av organiska material.
Njut av din grillning!