Lignoselülozik materyallerin termal parçalanma mekanizmaları

Abstract

ÖZET Bu çalışmada, lignoselülozik materyal numunelerinin yapısal bileşenlerinin pirolitik bozunma mekanizmaları ayrı ayrı incelendi. Sıcaklık arttıkça pirolitik kömür verimleri ve bu kömürlerdeki uçucu madde ve hidrojen içerikleri azalırken uçucu olmayan toplam karbon içerikleri artmaktadır. Fındık kabuğunun pirolizinden elde edilen asetik asit ve metanol verimleri diğer biyokütle numunelerinkinden hayli yüksekti ve yayvan yapraklı ağaçlardan elde edilen asetik asit verimi, genellikle, ibreli ağaçlarınkinden yüksekti. Odunun üç ana bileşeninden de asetik asit elde edilmektedir. Orijin olarak selüloz, hemiselülozlar ve ligninden elde edilen asetik asit verimi odunun kendisinden elde edilen toplam veriminden hayli azdı. Bu durum, asetik asidin ana kaynağının tek bileşenlerin ayrılmaları esnasında yanlan asetil grupları olduğu gerçeği ile açıklanabilir. Lignin pirolizinin karakteristiği, gazların yüksek karbon monoksit ihtiva etmesiydi. Ladin lignininin pirolizi yaklaşık % 49 karbon monoksit verirken, karbon dioksit muhtevası sadece % 9,6 ve selülozun pirolizinden elde edileninki ise % 62,9 idi. Fındık kabuğunun pirolizinde ısıtma hızı arttıkça uçucu materyal verimi artmaktadır. Pirolitik kömür verimi piroliz sıcaklığına ve ısıtma hızına bağlıydı. Isıtma hızının aniden artmasıyla kömür oluşumu azalmaktadır. Sonuç olarak karbonlaşma süresi uzadıkça kömür verimi azalmaktadır. Anahtar Kelimeler: Lignoselülozik Materyal, Termal Bozunma Mekanizması, Piroliz, Piroliz Ürünleri. VI

SUMMARY Thermal Degradation Mechanisms of Lignocellulosic Materials In this study, mechanisms of the pyrolytic degradation of structral components of the lignocellulosic material samples were separately studied. The yields of charcoal and the contents of volatile subtances and hydrogen in the charcoals decreased with increasing temperature, while the total and non-volatile carbon contents increased during the pyrolysis. The yields of acetic acid and methanol from pyrolysis of hazelnut shell were considerably higher than those of the other biomass samples and the yield of acetic acid from pyrolysis of deciduous woods was generally higher than those of coniferous woods. Acetic acid was obtained from the thermal decomposition of all three main components of wood. When the yield of acetic acid originating from the cellulose, hemicelluloses, and lignin was taken into account, the total was considerably less than the yield from to wood itself. This can be explained by the fact that the main source of acetic acid is the acetyl groups which are split off during the isolation of the single components. Characteristic of the pyrolysis of lignin was the high carbon monoxide content of the gases. While the pyrolysis of spruce lignin gave about 49 % carbon monoxide, its carbon dioxide content was only 9.6 % and that of from the pyrolysis of cellulose was 62.9 %. The faster heating rate, the higher the volatile material yield in the pyrolysis of hazelnut shell. The yield of pyrolytic charcoal was dependent on pyrolysis temperature and heating rate. The charcoal formation decreased with icreasing sharply the heating rate. As a result the yield of charcoal decreased as the carbonization time increased. Key Words: Lignocellulosic Material, Thermal Degradation Mechanism, Pyrolysis, Pyrolysis Products.