Nel nostro gruppo, abbiamo applicato un trattamento a microonde a bassa temperatura per esaurire la biomassa salice dei precursori di polveri sottili. Ciò può contribuire a migliorare la biomassa per una combustione pulita e quindi ad aumentare il potenziale di combustibile da biomassa di un paese. Le microonde consentono un riscaldamento a biomassa uniforme e veloce perché eccitano le molecole d'acqua nell'intero volume del reattore.
L'acqua è un solvente intermedio che assolve le microonde e, per raggiungere temperature più elevate del reattore, è necessario aggiungere catalizzatori come gli acidi organici. Dopo l'essiccazione, utilizzare un treno da taglio per tagliare i trucioli di legno di salice. Posizionare i trucioli di legno in un mulino centrifugo e macinare fino a una dimensione delle particelle di 0,12 millimetri.
Trasferire 500 milligrammi della materia prima macinata in un recipiente di reazione PTFE da 50 millilitri con una spatola. Aggiungere 10 millilitri di acqua demineralizzata. Avvitare il tappo del contenitore di reazione, in modo che la valvola di pressione sul cappuccio sia allo stesso livello dell'orlo del cappuccio.
Selezionare un forno a microonde con 850 watt e una frequenza magnetron di 2.455 megahertz. Mettere 12 recipienti di reazione con materie prime nel forno a microonde e chiudere il forno. Impostare un programma di temperatura per 150, 170 o 185 gradi Celsius.
Inizia il forno a microonde con nuove materie prime per ogni singolo programma. Al termine del programma, rimuovere i recipienti di reazione per consentire loro di raffreddarsi e riattivarsi. Quindi, trasferirli sotto un armadio dei fumi e svitare lentamente il coperchio per rilasciare la pressione all'interno.
Aprite le navi. Aggiungere 35 millilitri di acqua distillata due volte ad ogni recipiente di reazione e agitare per mescolare. Versare la soluzione da ogni recipiente in un cilindro di centrifuga e centrifugare a 1,714 volte g per 10 minuti.
L'acqua di processo viene scaricata in un altro tubo e conservata congelata a meno cinque gradi Celsius per l'analisi pH e GC-MS. Congelare il cilindro della centrifuga con il pellet di biocoal rimanente a meno cinque gradi Celsius per diverse ore. Quindi, eserti il pellet di biocoal e asciugarlo a 105 gradi Celsius per 24 ore.
Successivamente, pesare il pellet di biocoal e calcolare la perdita di peso indotta dal MAHC. Per prima cosa, pesa 20 piatti in ceramica vuoti singolarmente. Aggiungere un grammo di campione in ogni piatto.
Ad ogni trattamento di temperatura, preparare cinque piatti con la materia prima essiccata e cinque piatti con il biocoal MAHC essiccato. Posizionare i piatti in ceramica aperti in un forno a marmitta e chiudere il forno. Programmare un programma di temperatura per il forno a marmitta e avviare il programma.
Al termine del programma, lasciare raffreddare il forno del silenziatore a 105 gradi Celsius. Quindi, aprire il forno e trasferire i piatti in ceramica in un essiccatore riempito con un agente essiccante composto da gel di silice. Chiudere l'essiccatore e asciugare sottovuoto con l'aiuto di una pompa per vuoto.
Eserti i piatti in ceramica dopo 24 ore di raffreddamento. Pesare il piatto in ceramica contenente la cenere e calcolare il peso della cenere sottraendo il peso del piatto di ceramica vuoto. In un sacchetto di plastica con un potere calorifico definito di 46.479 joule per grammo, riempire con un grammo di glucosio.
Metti il sacchetto del campione nel crogiolo di combustione di una bomba calorimetrica. Usa una pipetta per aggiungere cinque millilitri di acqua due volte deionizzata nel fondo della bomba e avvitare la bomba. Metti la bomba nel calorimetro e chiudi il calorimetro.
Nel calorimetro immettere il peso del campione, un grammo e modificare le impostazioni per campionare il metodo del sacchetto. Quindi, inizia il calorimetro. Una volta completata la misurazione, esegni la bomba, capovolgerla e scuoterla lentamente per un minuto.
Svitare la bomba e usare acqua due volte demineralizzata per stanare il campione in un pallone volumetrico. Risciacquare la bomba più volte fino a quando il volume raggiunge i 50 millilitri. Ripetere la misurazione del calorimetro cinque volte con ogni biocoal MAHC e la materia prima.
Dopo il trattamento nella bomba calorimetrica, trasferire i cinque millilitri di soluzione in un matraccio volumetrico da 50 millilitri e aggiungere 45 millilitri di acqua due volte demineralizzata da mescolare. Dopo la taratura del cromatografo ionico, inserire il tubo di aspirazione del campione nel pallone e disegnare circa tre millilitri del campione con la siringa nella precolonna. Avviare l'esecuzione dell'analisi.
Per eseguire la spettroscopia ad emissione ottica a plasma accoppiato indotta, trasferire prima 400 milligrammi della materia prima essiccata o del biocoal MAHC in un recipiente di reazione PTFE da 50 millilitri con una spatola. Aggiungere tre millilitri di acido nitrico al 69% e nove millilitri di acido cloridrico al 35%. Avvitare il tappo del contenitore di reazione, in modo che la valvola di pressione nel cappuccio sia allo stesso livello dell'orlo del cappuccio.
Mettere i recipienti di reazione dei campioni da riscaldare nel forno a microonde e chiudere il forno. Programmare il programma di temperatura per la completa degradazione del materiale organico e avviare il forno a microonde. Al termine del programma, rimuovere i recipienti di reazione.
Lasciare raffreddare e riattivare. Sotto un armadio dei fumi, rilasciare la pressione all'interno dei recipienti e aprirli. Versare i campioni in un cilindro del bulbo da 50 millilitri, quindi sciacquare accuratamente il recipiente di reazione con acqua due volte deionizzata e trasferirlo nel cilindro del bulbo.
Ricaricare il cilindro fino al segno di 50 millilitri con acqua due volte deionizzata per garantire una diluizione uniforme di tutti i campioni. In un imbuto con un pezzo di carta filtrante a rete da 150 micrometri in cima, filtrare il campione. Trasferire il filtrato in tubi di centrifuga conica da 50 millilitri.
Caricare flaconcini contenenti campioni standard nell'autoiettore dell'ICP-OES ed eseguire la calibrazione. Quindi caricare la materia prima o i campioni di biocoal nell'auto-iniettore dell'ICP-OES ed eseguire l'analisi ICP-OES con gli stessi parametri. Dopo l'analisi ICP-OES, ottenere le concentrazioni elementali dal software, che si basa sulle curve di calibrazione ottenute da campioni standard.
I risultati dell'analisi elementale hanno rivelato rapporti ossigeno-carbonio contro idrogeno-carbonio più elevati e una variazione più elevata dei valori per la materia prima. Il trattamento MAHC ha ridotto la variazione di valore dovuta all'omogeneizzazione nel reattore a microonde. Il rapporto idrogeno-carbonio è stato ridotto a 150 gradi Celsius.
Il rapporto ossigeno-carbonio è stato ridotto a 170 gradi Celsius e ulteriormente ridotto a 185 gradi Celsius. La temperatura ha indotto un crescente colore marrone, mentre l'acqua di processo ha mostrato la stessa tendenza, causata dall'aumento degli anelli aromatici. Diversi elementi mostrano una diversa lisciviazione dipendente dalla temperatura nell'acqua lavorata.
Cloro e potassio sono stati trasferiti intensamente nell'acqua lavorata a 150 gradi Celsius, mentre zolfo, magnesio, bario, calcio, sodio, zinco, manganese e stronzio hanno mostrato il loro più alto tasso di esaurimento a 170 gradi Celsius. Solo le concentrazioni di argento e litio nel biocoal hanno mostrato un tasso di diminuzione uniforme. L'azoto non è stato affatto influenzato dal trattamento mahc.
Questo metodo consente l'esaurimento dei precursori di test fini dalla biomassa trattata e aggiorna la biomassa altrimenti irrealizzabile per la combustione. Applicando questa materia a diverse biomasse, la tecnica di aggiornamento del combustibile può essere trasferita a molte materie prime potenziali che non sono ancora utilizzate per la combustione. Poiché la temperatura nel microonde è facile da controllare, ulteriori ricerche che utilizzano la carbonizzazione idrotermale assistita da microonde possono rivelare fasi di reazione nelle prime fasi della carbonizzazione idrotermale della biomassa.
