Giriş
Günümüzde biyokütle, geleneksel enerji kaynaklarına alternatif olarak giderek daha sık kullanılmaktadır. Temel faydası "CO2 nötrlüğü "dür. Ahşap, en önemli yenilenebilir hammaddeler arasında yer almaktadır. Ahşabın ana bileşenleri selüloz, hemiselüloz ve lignindir.
Tablo 1: TGA ölçüm parametreleri
Parametreler
| Sıcaklık aralığı | RT ila 500°C |
|---|---|
| Isıtma oranı | 10 K/dak |
| Atmosfer | Helyum |
| Akış hızı | 65 ml/dak |
| Örnek tutucu | Aşındırıcı gazlar için numune tutucu |
| Pota | Al2O3 (85 μl) |
| Örnek kütle | 6.9 mg |
Tablo 2: GC-MS ölçüm parametreleri
| Parametreler | Yarı-sürekli Mod | Olay Kontrollü Mod |
|---|---|---|
| Sütun | Agilent HP-5ms | Agilent HP-5ms |
| Sütun uzunluğu | 30 m | 30 m |
| Kolon çapı | 0.25 mm | 0.25 mm |
| Fırın sıcaklığı | 150°C | 100°C ila 310°C (10 K/dak) |
| Gaz | Helyum | Helyum |
| Gaz akışı (bölünmüş) | 20 ml/dak (10:1) | 20 ml/dak (10:1) |
| Kolon akışı | 2 ml/dak | 2 ml/dak |
| Valf | her 2 dakikada bir | etkinlik başına 1x |
Yarı-sürekli Mod
TGA'nın GC-MS ile eşzamanlı olarak bağlanması, gaz çıkaran maddelerin sıcaklıkla kolayca ilişkilendirilmesini sağlar.
Çam ağacının pirolizi üç adımda gerçekleşir (Şekil 2). İlk adım, içerdiği suyun açığa çıkmasıdır. Ahşabın ana ayrışması yaklaşık 300°C'de gerçekleşir.
Önce selüloz bileşenleri ayrışır, ardından lignin bileşenleri ayrışır.
DTG eğrisine karşılık gelen ana Ayrışma reaksiyonuBir ayrışma reaksiyonu, katı ve/veya gaz ürünler oluşturan kimyasal bir bileşiğin termal olarak indüklenen reaksiyonudur. ayrışma, toplam iyon kromatogramında 300°C'de görülebilir.
Bu aralıktaki TIC'in enlarged ölçeklendirmesi şekil 3'te sunulmuştur; piklerde tespit edilen maddeler tablo 3'te listelenmiştir.
Tablo 3: Tespit edilen moleküller ve alıkonma süreleri
| Zaman/Dakika | Molekül | Molar Kütle | Kütle Numarası |
|---|---|---|---|
| 35.138 | Aseton | 58 | 58 |
| 35.164 | 1,2,3-Tiyadiazol | 86 | 58, 86 |
| 35.172 | 2-Metilfuran | 82 | 82, 81, 53 |
| 35.189 | 2-Metil-Mannometilpiranosid | 178 | 60, 74 |
| 35.223 | 2-Butenal, 2-Metil | 84 | 55, 84 |
| 35.240 | Tiyofen | 84 | 84, 58, 45 |
| 35.265 | Furan, 2,3-Dihidro-5-Metil | 84 | 84, 55, 69 |
| 35.290 | Furfural | 96 | 96, 95 |
| 35.299 | 1H-Pirazol, 1,3-Dimetil | 96 | 96, 81, 68, 54 |
| 35.308 | 2,5-Dimetilfuran | 96 | 96, 95, 81, 53 |
| 35.409 | 2(5H)-Furanon | 84 | 55, 84, 70 |
| 35.426 | 2H-Piran, 3,4-Dihidro | 84 | 55, 84, 69 |
Çam ağacı için bireysel kütle sayıları sıcaklığın bir fonksiyonu olarak Şekil 4'te sunulmuştur.
Olay Kontrollü Mod
Oluşan maddelerin daha ayrıntılı bir değerlendirmesi için TGA-GC-MS ölçümü olay kontrollü modda gerçekleştirilmiştir (Şekil 5). Bunun için belirli sıcaklıklarda ayrı ayrı kromatogramlar kaydedilmiştir.
Şekil 6 350 °C'deki kromatogramı göstermektedir. İlgili alıkonma sürelerinde ölçülen maddeler tablo 4'te sunulmuştur.
Tablo 4: 350°C'de tespit edilen moleküller ve alıkonma süreleri
Parametreler
| Saklama süresi/dak | Madde |
|---|---|
| 1.047 | CO2 |
| 1.088 | 3(2H)-Furanon, Dihidro-2-Metil |
| 1.124 | 1-Propanol |
| 1.197 | 1-Hidroksi-2-Propanon |
| 1.305 | 2(5H)-Furanon |
| 1.330 | Asetik Asit, Metilester |
| 1.370 | Aseton |
| 1.424 | 4H-1,2,4-Tiazol, 4-Amino |
| 1.528 | Fufural |
| 1.576 | 2-Furanmetanol |
| 1.888 | 2(3H)-Furanon, 5-Metil |
| 3.073 | Fenol, 2-Metoksi |
| 4.150 | Fenol, 2-Metoksi-4-Metil |