Giriş
Yaz mevsimi barbekü zamanıdır. Peki hangi mangal kömürünün en iyisi olduğunu hiç merak ettiniz mi? Mangal kömürünün kalitesi, organik bileşikler içeren miktarı, Kül İçeriğiKül, ağırlık bazında mineral oksit içeriğinin bir ölçüsüdür. Oksidatif bir atmosferde termogravimetrik analiz (TGA), polimerler, kauçuklar vb. gibi organik malzemelerdeki inorganik kalıntıyı, genellikle kül olarak adlandırılan, belirlemek için kanıtlanmış bir yöntemdir. Bu nedenle, TGA ölçümü bir malzemenin dolgulu olup olmadığını Identify ve toplam dolgu içeriğini hesaplar. kül içeriği ve yanma sırasında açığa çıkan enerji ile karakterize edilebilir. Tüm bu özellikler eşzamanlı termal analiz cihazı NETZSCH STA kullanılarak belirlenebilir. Bir TGA-DSC ölçümü yardımıyla, ürünler arasındaki fiyat farkının kalite ile doğrulanıp doğrulanmadığını kontrol etmek kolaydır.
Karşılaştırma için üç farklı türde ticari odun kömürü seçilmiştir: kayın odunu kömürü, marka odun kömürü ve bir indirim mağazasından alınan ucuz bir odun kömürü.
Sonuçlar ve Tartışma
TGA-DSC ölçümleri, S tipi bir TGA-DSC numune taşıyıcısı ile donatılmış STA eşzamanlı termal analizör ile gerçekleştirilmiştir. Farklı kömür numuneleri, dökme numuneler olarak inert bir atmosferde 550°C'ye ve oksitleyici bir atmosferde 550°C'den 950°C'ye kadar ısıtılmıştır. Ayrıntılı ölçüm koşulları için bkz. tablo 1.
Tablo 1: Ölçüm parametreleri
| Parametreler | Kayın ağacı kömürü | Marka adı kömür | İndirimli kömür | Beechwood |
|---|---|---|---|---|
| Sıcaklık programı | RT ila 550°C, nitrojen 550°C ila 950°C, oksitleyici atmosfer | |||
| Isıtma oranı | 20 K/dak | |||
| Gaz akışı | 70 ml/dak | |||
| Pota | Delikli kapaklı platin | |||
| Örnek taşıyıcı | TGA-DSC, S tipi | |||
| Örnek kütle | 9.49 mg | 10.03 mg | 9.94 mg | 7.83 mg |
Kayın odunu kömürü örneği için sonuçlar şekil 1'de çizilmiştir. Üç kütle kaybı adımına enerjik etkiler eşlik etmiştir. 81°C'deki ilk kütle kaybı adımı muhtemelen su salınımından kaynaklanırken, 411°C'deki ikinci kütle kaybı kalıntı organik bileşiklerin pirolizinin bir göstergesidir. Bu olaylar 67°C ve 394°C pik sıcaklıklarda ve 30 J/g ve 5 J/g entalpilerde iki EndotermikBir örnek geçişi veya bir reaksiyon, dönüşüm için ısı gerekiyorsa endotermiktir.endotermik etkiye neden olmuştur. Kalan karbonun sentetik hava atmosferi altında yanması %92'lik bir kütle kaybına ve -23.315 J/g'lık bir entalpi ile EkzotermikBir örnek geçişi veya bir reaksiyon ısı üretiyorsa ekzotermiktir.ekzotermik bir etkiye neden olmuştur. Bu tam yanma entalpisi değildir, çünkü STA üretilen enerjinin bir kısmını tahliye gazları ve salınan gazlarla yayan açık bir sistemdir. Bu değer sadece göreceli karşılaştırma için kullanılabilir. Kül içeriğiyle ilgili artık kütle %3'tür.
Şekil 2, farklı odun kömürü numuneleri için TGA sonuçlarının karşılaştırılmasını göstermektedir. Verilen sıcaklık programı, inert bir atmosfer altında her numune için iki kütle kaybı adımına yol açmıştır. Su içeriği açısından, markalı odun kömürü en yüksek değeri gösterirken, onu indirimli odun kömürü ve kayın odunu kömürü takip etmiştir. Farklı su içeriği büyük olasılıkla farklı depolama koşullarından kaynaklanmaktadır, ancak aynı zamanda yüzeylerin su emilimine izin veren özelliklerindeki farklılıklardan da kaynaklanıyor olabilir.
Buna karşılık, organik bileşiklerin oranı, odun kömürü ve briketlerin üretim sürecinin tamamlanma düzeyi hakkında bilgi verir: Organik içerik ne kadar düşük olursa, üretim sürecinde ilk odunun odun kömürüne pirolizi o kadar iyi olur ve daha kaliteli bir odun kömürü elde edilir. Üç örnek karşılaştırıldığında, yine kayın odunu kömürü en düşük değeri sergilemiş, onu markalı odun kömürü ve indirimli odun kömürü izlemiştir. İndirimli odun kömürü için bu işlem 550°C'de henüz tamamlanmamıştı, yani numune bu sıcaklıkta hala organik bileşikler içeriyordu.
Oksitleyici bir atmosfere geçtikten sonra, kalan karbon oksijenle yakılmış ve karbondioksit ve karbon monoksit açığa çıkmıştır. Burada da üç numune arasında farklılıklar gözlemlenmiştir. Kayın ağacı odun kömürü için %90'ın üzerinde karbon içeriği belirlenirken, hem markalı odun kömürü hem de indirimli odun kömürü yaklaşık %75 karbon değerleri göstermiştir. Yüksek karbon içeriği odun kömürünün yüksek saflıkta olduğunu gösterir.
Sonuç olarak, üç numune, odun kömürünün kül içeriğini karakterize eden kalıntı kütleleri açısından da farklılık göstermektedir. Şaşırtıcı bir şekilde, markalı odun kömürü %10'dan fazla kül verirken, diğer ikisi %3 ile %5 arasında değerler göstermiştir. Kül içeriği aynı zamanda bir kalite kriteri olarak da görülebilir. Kül içeriği ne kadar düşük olursa, dolgu maddeleri veya mineraller gibi reaktif olmayan yan ürünlerin başlangıçtaki oranı o kadar az olur.
Şekil 3'te gösterilen DSC sinyallerinin karşılaştırılması, kayın odunu kömürünün oksidatif yanma sırasında en fazla ısıyı açığa çıkardığını göstermiştir. Numuneler açık, AdyabatikAdyabatik, çevre ile herhangi bir ısı alışverişi olmayan bir sistemi veya ölçüm modunu tanımlar. Bu mod, hızlandırma oranı kalorimetrisi yöntemine göre bir kalorimetre cihazı kullanılarak gerçekleştirilebilir (ARC®). Böyle bir cihazın temel amacı, senaryoları ve termal kaçak reaksiyonları incelemektir. Adyabatik modun kısa bir tanımı "ısı girişi yok - ısı çıkışı yok" şeklindedir.adyabatik olmayan bir sistemde ölçüldüğünden, bu değerler yanma ısısı olarak kabul edilemez.
Ölçülen entalpi yanma ısısından önemli ölçüde düşüktür, çünkü sıcak reaksiyon gazları numuneyi terk eder ve açığa çıkan ısıyı da beraberinde götürür. Bununla birlikte, açığa çıkan ısı üç numunenin iyi bir göreceli karşılaştırması olarak kullanılabilir.
Kayın ağacı numunesi üzerinde bir başka ölçüm daha gerçekleştirilmiştir; bkz. şekil 4. Beklendiği gibi, su miktarı ve organik içerik çok daha yüksekti. Su ile ilgili olan ilk kütle kaybı adımı %5,13 ile sonuçlanmıştır. Sıcaklıktaki artış, toplamda %68,35'e ulaşan organik içeriğin iki aşamalı olarak ayrışmasına yol açmıştır. Kayın odunu kömürü ile yapılan karşılaştırma, odunu pirolize eden odun kömürü üretim sürecinin neredeyse tamamlandığını göstermiştir. Organik içerik yaklaşık %78'den %3'ün altına düşmüştür. Odunun daha düşük karbon içeriği, oksidatif yanma sırasında tespit edilen EkzotermikBir örnek geçişi veya bir reaksiyon ısı üretiyorsa ekzotermiktir.ekzotermik entalpiye de yansımıştır.
Özet
Odun kömürlerinin nem, Kül İçeriğiKül, ağırlık bazında mineral oksit içeriğinin bir ölçüsüdür. Oksidatif bir atmosferde termogravimetrik analiz (TGA), polimerler, kauçuklar vb. gibi organik malzemelerdeki inorganik kalıntıyı, genellikle kül olarak adlandırılan, belirlemek için kanıtlanmış bir yöntemdir. Bu nedenle, TGA ölçümü bir malzemenin dolgulu olup olmadığını Identify ve toplam dolgu içeriğini hesaplar. kül içeriği ve açığa çıkan ısı gibi kalite özellikleri, NETZSCH Analyzing & Testing tarafından geliştirilen STA eş zamanlı termal analiz cihazı yardımıyla tespit edilebilmektedir. Bu özellikler açısından kayın odunu kömürünün yüksek kalitesini göstermek mümkünken, markalı odun kömürü bu özel durumda indirimli bir odun kömürü örneğinden önemli ölçüde daha iyi değerler göstermemiştir. Ayrıca, TGA-DSC yöntemi, organik maddelerin pirolizi ile ilgili odun kömürü üretim sürecinin tamamlanmasını kontrol etmek için uygundur.
Barbekünüzün tadını çıkarın!