Determination of Carbon, Hydrogen, and Nitrogen in Biomass (CHN828)

Význam tématu

Analýza obsahu uhlíku, vodíku a dusíku v biomase je nezbytná pro charakterizaci palivových materiálů, optimalizaci energetických bilancí a odhad emisních faktorů. Přínosná je zejména pro výzkum a průmyslovou praxi v oblasti biopaliv, kde přesné stanovení těchto prvků umožňuje efektivní návrh procesů a řízení kvality.

Cíle a přehled studie / článku

Tento aplikační poznámka popisuje postup a podmínky stanovení celkového uhlíku, vodíku a dusíku v různých typech biomasy pomocí analyzátoru LECO CHN828. Cílem je ukázat správnou přípravu vzorku, parametrizaci přístroje a interpretaci výsledků v souladu s normou ISO 16948.

Použitá metodika a instrumentace

• Přístroj: LECO CHN828 s vertikální křemennou pecí a čistým kyslíkem pro úplné spalování.
• Detekce: IR buňky pro CO₂ a H₂O, termo­vodivostní buňka pro N₂, po spalování plyn prochází odlučovačem síry a vyrovnávací nádobou.
• Nosný plyn: Helium (vyšší citlivost) nebo Argon (možné alternativně).
• Příprava vzorku: sušení při ~80 °C do konstantní hmotnosti, uchování v exsikátoru, odvážení ~0,15 g v cínových misekách.
• Kalibrace a korekce driftu: lineární kalibrace podle ISO 16948, ověřovací materiály LCRM Phenylalanin a EDTA, stanovení atmosférické prázdné hodnoty pomocí sacharózy.
• Parametry: teplota pece 950 °C, teplota afterburneru 850 °C, tři cykly pročištění, čas ekvilibrace 10 s, dávková smyčka 3 cm³ (He) nebo 10 cm³ (Ar).

Hlavní výsledky a diskuse

Testovány byly standardní a reálné vzorky (orchard leaves, kukuřičné zrno, dřevní štěpky). Při použití helia s 10 cm³ smyčkou dosahuje průměrná hodnota uhlíku 48,80 % ± 0,06 % pro orchard leaves, vodík 6,14 ± 0,02 %, dusík 1,35 ± 0,01 %. Podobné výsledky platí i pro ostatní vzorky. Výsledky pro argon vykazují mírně nižší citlivost u N₂, ale stále splňují požadavky přesnosti pro bilance a emisní výpočty.

Přínosy a praktické využití metody

• Rychlá a robustní analýza tří klíčových prvků v jednom běhu.
• Možnost kompenzace vlhkosti a atmosférického plynu pro spolehlivá data na suché bázi.
• Využití v průmyslových laboratořích pro QA/QC, emisní odhady a optimalizaci spalovacích procesů.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Automatizace a online monitoring kontinuálních toků biomasy.
• Nasazení ekologičtějších nosných plynů nebo recyklace plynného okruhu.
• Integrace s pokročilými datovými analýzami a strojovým učením pro prediktivní údržbu a optimalizaci procesů.

Závěr

Metoda stanovení C, H a N pomocí LECO CHN828 poskytuje vysokou přesnost a reprodukovatelnost v souladu s normou ISO 16948. Správná příprava vzorku, kalibrace a kontrola prázdných vzorků zajišťují spolehlivá data pro energetické a emisní bilance biomasy.

Reference

• ISO 16948: Solid Biofuels – Determination of Total Content of Carbon, Hydrogen, and Nitrogen.