Analiza składu pierwiastkowego biowęgla z wykorzystaniem spektrometrii ICP OES i metod chemometrycznych

IF 0.3 Q4 ENGINEERING, PETROLEUM

Nafta-Gaz Pub Date : 2023-09-01 DOI:10.18668/ng.2023.09.07

Marek Kozak

{"title":"Analiza składu pierwiastkowego biowęgla z wykorzystaniem spektrometrii ICP OES i metod chemometrycznych","authors":"Marek Kozak","doi":"10.18668/ng.2023.09.07","DOIUrl":null,"url":null,"abstract":"W pracy wykonano oznaczenia 20 pierwiastków w próbkach karbonizatów otrzymanych w wyniku pirolizy biomasy stałej pochodzenia roślinnego oraz próbki osadów ściekowych – biomasy stanowiącej uboczny produkt procesu oczyszczania ścieków. Najniższe stężenia pierwiastków oznaczono w karbonizatach biomasy roślinnej otrzymanych z trocin sosnowych, natomiast najwyższe w próbkach karbonizatów osadów ściekowych. Ten ostatni rodzaj odpadów z procesu oczyszczania ścieków zawierał największe stężenia takich składników mineralnych jak: wapień, magnez, żelazo, siarka i fosfor, lecz także metali ciężkich: chromu, miedzi, niklu, molibdenu, ołowiu, wanadu i cynku. W karbonizatach otrzymanych z materiału roślinnego w najwyższych stężeniach oznaczono: potas, wapń, magnez i fosfor – makroelementy niezbędne do prawidłowego zachowania funkcji życiowych roślin. W celu określenia prawidłowości oraz relacji występujących pomiędzy danymi pomiarowymi zastosowano metody chemometryczne. W badaniach wykorzystano analizę wiązkową (ang. cluster analysis), tzn. metodę grupowania badanych próbek w taki sposób, aby obiekty podobne znajdowały się w tej samej grupie. W wyniku przeprowadzenia obliczeń otrzymano cztery skupienia. Dla każdego skupienia obliczono średnie stężenia pierwiastków wchodzących w jego skład oraz sumaryczne stężenie oznaczanych pierwiastków. Skupienia te to dwa składające się z próbek jednego rodzaju i pozostałe dwa, z których każde zawierało dwie różnego rodzaju próbki. Zaobserwowano, że w przypadku próbek biomasy roślinnej (skorupy orzechów włoskich), dla których zastosowano dwa odmienne sposoby ogrzewania, próbki tego samego rodzaju zostały zaklasyfikowane do różnych skupień: pierwszego – po ogrzewaniu tradycyjnym i drugiego – po ogrzewaniu mikrofalowym. W warunkach prowadzenia procesu pirolizy z wykorzystaniem ogrzewania mikrofalowego oznaczono badane pierwiastki w stężeniach 2–4 razy wyższych, niż gdy proces był prowadzony w tej samej temperaturze, ale z użyciem ogrzewania tradycyjnego.","PeriodicalId":45266,"journal":{"name":"Nafta-Gaz","volume":"27 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.3000,"publicationDate":"2023-09-01","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":"0","resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":null,"PeriodicalName":"Nafta-Gaz","FirstCategoryId":"1085","ListUrlMain":"https://doi.org/10.18668/ng.2023.09.07","RegionNum":0,"RegionCategory":null,"ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":null,"EPubDate":"","PubModel":"","JCR":"Q4","JCRName":"ENGINEERING, PETROLEUM","Score":null,"Total":0}

引用次数: 0

Abstract

W pracy wykonano oznaczenia 20 pierwiastków w próbkach karbonizatów otrzymanych w wyniku pirolizy biomasy stałej pochodzenia roślinnego oraz próbki osadów ściekowych – biomasy stanowiącej uboczny produkt procesu oczyszczania ścieków. Najniższe stężenia pierwiastków oznaczono w karbonizatach biomasy roślinnej otrzymanych z trocin sosnowych, natomiast najwyższe w próbkach karbonizatów osadów ściekowych. Ten ostatni rodzaj odpadów z procesu oczyszczania ścieków zawierał największe stężenia takich składników mineralnych jak: wapień, magnez, żelazo, siarka i fosfor, lecz także metali ciężkich: chromu, miedzi, niklu, molibdenu, ołowiu, wanadu i cynku. W karbonizatach otrzymanych z materiału roślinnego w najwyższych stężeniach oznaczono: potas, wapń, magnez i fosfor – makroelementy niezbędne do prawidłowego zachowania funkcji życiowych roślin. W celu określenia prawidłowości oraz relacji występujących pomiędzy danymi pomiarowymi zastosowano metody chemometryczne. W badaniach wykorzystano analizę wiązkową (ang. cluster analysis), tzn. metodę grupowania badanych próbek w taki sposób, aby obiekty podobne znajdowały się w tej samej grupie. W wyniku przeprowadzenia obliczeń otrzymano cztery skupienia. Dla każdego skupienia obliczono średnie stężenia pierwiastków wchodzących w jego skład oraz sumaryczne stężenie oznaczanych pierwiastków. Skupienia te to dwa składające się z próbek jednego rodzaju i pozostałe dwa, z których każde zawierało dwie różnego rodzaju próbki. Zaobserwowano, że w przypadku próbek biomasy roślinnej (skorupy orzechów włoskich), dla których zastosowano dwa odmienne sposoby ogrzewania, próbki tego samego rodzaju zostały zaklasyfikowane do różnych skupień: pierwszego – po ogrzewaniu tradycyjnym i drugiego – po ogrzewaniu mikrofalowym. W warunkach prowadzenia procesu pirolizy z wykorzystaniem ogrzewania mikrofalowego oznaczono badane pierwiastki w stężeniach 2–4 razy wyższych, niż gdy proces był prowadzony w tej samej temperaturze, ale z użyciem ogrzewania tradycyjnego.

查看原文本刊更多论文

使用 ICP OES 光谱法和化学计量法分析生物碳的元素组成

这项研究测定了热解植物固体生物质碳酸盐样本和污水污泥样本中的 20 种元素，生物质是污水处理过程中的副产品。从松树锯末中提取的植物生物质碳酸盐中的元素浓度最低，而从污水污泥碳酸盐样本中提取的元素浓度最高。污水处理过程中产生的后一种废物含有最高浓度的矿物质，如钙、镁、铁、硫和磷，以及重金属：铬、铜、镍、钼、铅、钒和锌。在从植物材料中提取的碳酸盐中，钾、钙、镁和磷的含量最高，它们是正确维持植物重要功能所必需的宏量营养素。化学计量学方法用于确定测量数据之间的规律和关系。使用了聚类分析法，即对测试样本进行分组，以便将相似对象归入同一组。计算得出了四个聚类。对每个聚类，都计算了其组成元素的平均浓度和测定元素的总浓度。其中两个群组由一种类型的样品组成，另外两个群组各包含两个不同类型的样品。据观察，在对植物生物质样品（核桃壳）采用两种不同加热方法的情况下，同一类型的样品被划分为不同的聚类：第一类是传统加热后的聚类，第二类是微波加热后的聚类。在使用微波加热的热解条件下，所研究元素的测定浓度是在相同温度下使用传统加热方法的 2-4 倍。

本文章由计算机程序翻译，如有差异，请以英文原文为准。

求助全文

约1分钟内获得全文求助全文

来源期刊

Nafta-Gaz ENGINEERING, PETROLEUM-

CiteScore

0.80

自引率

60.00%

发文量