Kelakai (Stenochlaena palustris), Kalimantanning botqoq va torfli hududlarida o‘sadigan lignosellyulozik qirqquloq biomassa turidir; delignifikatsiya esa biomassadagi lignin fraksiyasini kamaytirishga qaratilgan dastlabki ishlov berish yondashuvidir. Ushbu tadqiqotda quritilgan kelakai %3, %10 va %15 NaOH eritmalari bilan 80 °C da, 200 rpm aralashtirish ostida 1 soat ishlov berilgan; ishlovdan keyingi lignosellyulozik tarkib Chesson–Data usuli bilan, termik parchalanish xulqi termogravimetrik tahlil (TGA) bilan va parchalanish kinetikasi birinchi tartibli Coats–Redfern modeli bilan baholangan. NaOH miqdori oshgani sari lignin chiqarilishi kuchaygan, biroq eng past lignin miqdorini bergan sharoit termik barqarorlik jihatidan eng yaxshi sharoit bo‘lmagan.

Ishlov berilmagan KU namunasida selluloza %29,64 va lignin %33,23 bo‘lgan bo‘lsa, %3 NaOH bilan tayyorlangan KD3 da selluloza %57,49 gacha oshgan va lignin %21,77 gacha kamaygan. KD10 da selluloza %60,67 va lignin %9,41; KD15 da esa selluloza %64,15 va lignin %5,18 deb o‘lchangan. Shunga ko‘ra ligninni chiqarish darajalari KD3, KD10 va KD15 uchun mos ravishda %34,48, %70,69 va %83,87 ni tashkil etgan.

Biroq termik xulq boshqa optimumni ko‘rsatgan. DTG cho‘qqi harorati KU uchun 316,80 °C bo‘lgan bo‘lsa, KD3 da 322,11 °C gacha oshgan, KD10 va KD15 da esa mos ravishda 320,04 va 319,23 °C gacha pasaygan. Coats–Redfern faollanish energiyasi ham KU dagi 20,42 kJ/mol qiymatdan KD3 da 44,90 kJ/mol gacha oshgan; yuqoriroq NaOH konsentratsiyalarida 44,64 va 40,52 kJ/mol gacha tushgan. Shu sababli mualliflar %3 NaOH bilan dastlabki ishlovni samarali delignifikatsiya va termik qarshilik o‘rtasidagi eng maqbul muvozanat deb baholagan.

Tadqiqot xulosasi laboratoriya miqyosidagi biomassa xarakterizatsiyasi va TGA kinetikasi bilan cheklangan. Tadqiqotda haqiqiy pyrolysis reaktorida bio-oil unumdorligi, mahsulot tarkibi, energiya balansi, iqtisodiy xarajat yoki sanoat miqyosidagi samaradorlik o‘lchanmagan. Shuning uchun “%3 NaOH haqiqiy sanoat pyrolysis jarayonida aniq optimumdir” degan xulosani ushbu tadqiqotdan chiqarib bo‘lmaydi.

Kelakai Delignifikatsiyasi Pyrolysis Xulqini Qanday O‘zgartiradi?

Kelakai delignifikatsiyasi NaOH yordamida ligninga boy lignosellyulozik matritsani o‘zgartirib, qattiq fazadagi sellulozaning nisbiy ulushini oshirgan, char qoldig‘ini kamaytirgan va termik parchalanishning boshlanish hamda cho‘qqi xulqini o‘zgartirgan; biroq tadqiqotda eng kuchli lignin chiqarilishi %15 NaOH da kuzatilgan bo‘lsa, eng yuqori termik qarshilik ko‘rsatkichlari %3 NaOH da olingan.

Kelakai nega ushbu tadqiqotda o‘rganildi?

Kelakai, ilmiy nomi Stenochlaena palustris, Kalimantan torfli hududlarida keng tarqalgan qirqquloq turidir. Manba kelakaini yetarli darajada baholanmagan va biomassa manbai sifatida ishlatilishi mumkin bo‘lgan mahalliy xomashyolardan biri sifatida ko‘rib chiqadi.

Tadqiqotning boshlang‘ich muammosi kelakai biomassasining yuqori lignin miqdoridir. Lignin o‘simlik hujayra devoriga mexanik mustahkamlik beradigan, aromatik tuzilishga ega va termik jihatdan nisbatan chidamli biopolimerdir. Yuqori lignin ulushi biomassaning termokimyoviy aylanish xulqini o‘zgartiradi va tadqiqotchilar bahosiga ko‘ra kelakai matritsasini yanada chidamli qiladi.

Lignosellyulozik biomassa nimani anglatadi?

Lignosellyulozik biomassa asosan selluloza, gemisellyuloza va ligninni o‘z ichiga olgan o‘simlik tuzilmasidir. Bu uch komponent bir xil termik xulq ko‘rsatmaydi. Gemisellyuloza odatda pastroq haroratlarda parchalanishni boshlaydi, selluloza aniqroq asosiy parchalanish hududini hosil qiladi; lignin esa keng harorat oralig‘ida sekinroq parchalanishi va char hosil bo‘lishiga sezilarli hissa qo‘shishi mumkin.

Shu sababli ishqoriy dastlabki ishlov faqat “lignin foizini kamaytirish” degani emas. Qattiq qoldiqdagi komponentlarning nisbiy ulushi o‘zgargani uchun TGA egri chizig‘ining boshlanishi, parchalanish tezligi, cho‘qqi harorati va yakuniy char miqdori ham o‘zgarishi mumkin.

NaOH delignifikatsiyasi nima qiladi?

Manba NaOH bilan dastlabki ishlovni lignindagi efir va ester bog‘larining uzilishi va ligninning erishini osonlashtiruvchi kimyoviy delignifikatsiya usuli sifatida izohlaydi. Natijada lignosellyulozik matritsa ochiladi va qattiq qoldiq ichidagi sellulozaning nisbiy ulushi oshishi mumkin.

Bu yerdagi “selluloza ulushi oshdi” iborasi ehtiyotkorlik bilan talqin qilinishi kerak. Tadqiqot NaOH yangi selluloza hosil qilganini ko‘rsatmaydi. Berilgan qiymatlar ishlovdan keyin qolgan quruq qattiq moddadagi tarkib foizlaridir. Lignin va boshqa eruvchan fraksiyalarning chiqarilishi sellulozaning umumiy qattiq moddadagi nisbiy foizini oshirishi mumkin.

Namuna kodlari nimani anglatadi?

• KU: NaOH bilan delignifikatsiya qilinmagan xom kelakai.
• KD3: %3 NaOH eritmasi bilan ishlov berilgan kelakai.
• KD10: %10 NaOH eritmasi bilan ishlov berilgan kelakai.
• KD15: %15 NaOH eritmasi bilan ishlov berilgan kelakai.

Dastlabki ishlov sharoitlari

Quruq kelakai kukuni %3, %10 yoki %15 NaOH eritmasi bilan 1:10 (w/v) qattiq/suyuqlik nisbatida aralashtirilgan. Manba NaOH foizining massa/hajm yoki boshqa foiz asosiga tegishli ekanini alohida aniqlamagan; shu sababli foiz asosining tafsiloti Verianla tomonidan taxmin qilinmagan.

• Harorat: 80 °C
• Aralashtirish tezligi: 200 rpm
• Ishlov muddati: 1 soat
• Qattiq/eritma nisbati: 1:10 (w/v)
• Yuvish: distillangan suv bilan neytral pH gacha
• Yakuniy quritish: 60 °C da 24 soat

Chesson–Data usuli qanday qo‘llandi?

Tadqiqotda gemisellyuloza, selluloza va lignin fraksiyalari ketma-ket issiq suv va sulfat kislota ishlovlaridan keyin qolgan quruq qattiq massa asosida hisoblangan.

Dastlab 1 g quruq kelakai 150 mL distillangan suv bilan 100 °C da 2 soat refluks qilingan. Filtrlashdan keyin qattiq modda filtrat hajmi 300 mL ga va pH 7 ga yetguncha yuvilgan, so‘ng 80 °C da doimiy massagacha quritilib qoldiq a olingan.

Qoldiq a 150 mL 0,5 M H₂SO₄ bilan 100 °C da 2 soat yana refluks qilingan; qattiq modda yana filtrlanib pH 7 gacha yuvilgan va doimiy massagacha quritilib qoldiq b olingan. Ushbu bosqichda yo‘qolgan massa gemisellyuloza fraksiyasi sifatida baholangan.

Qoldiq b keyin 10 mL %72 (v/v) H₂SO₄ ichida xona haroratida 4 soat ushlab turilgan, so‘ng 150 mL 0,5 M H₂SO₄ bilan suyultirilgan va 100 °C da 2 soat refluks qilingan. Manba bu ishlovdan qolgan qattiq moddani avval “residue c” deb ataydi, darhol keyin qolgan qattiq modda lignin “d” ekanini yozadi. Tenglama (3) esa bevosita c qiymatidan foydalanadi. Shu sababli c/d nomlanishi manba ichida to‘liq izchil emas.

Manba Tenglama (1): gemisellyuloza foizi

\[ \mathrm{Hemiselüloz}(\%)= \frac{a-b}{m_{\mathrm{başlangıç}}}\times100 \]

a, issiq suv ishlovidan keyin qolgan quruq massani; b, 0,5 M H₂SO₄ refluksidan keyin qolgan quruq massani; \(m_{\mathrm{başlangıç}}\) esa boshlang‘ich quruq biomassa massasini ifodalaydi. \(a-b\) farqi ikkinchi ishlov davomida chiqarilgan fraksiya sifatida gemisellyuloza hisobiga kiradi.

Manba Tenglama (2): selluloza foizi

\[ \mathrm{Selüloz}(\%)= \frac{b-c}{m_{\mathrm{başlangıç}}}\times100 \]

Bu hisob kuchli kislota ishlovidan oldingi qoldiq bilan ishlovdan keyingi qoldiq orasidagi massa yo‘qotilishini selluloza fraksiyasi bilan bog‘laydi.

Manba Tenglama (3): lignin foizi

\[ \mathrm{Lignin}(\%)= \frac{c}{m_{\mathrm{başlangıç}}}\times100 \]

Manba Tenglama (3) da lignin uchun c dan foydalanadi. Usul matnidagi “lignin (d)” iborasi bilan ushbu tenglama o‘rtasida nomlash nomuvofiqligi borligi sababli Verianla bu yerda yangi d formulasini yaratmaydi.

NaOH dan keyingi lignosellyulozik tarkib

Ushbu uch foiz yig‘indisi 100 bo‘lishi kutilmasligi kerak; usul faqat muayyan lignosellyulozik fraksiyalarni bildiradi va manba qolgan umumiy qattiq komponentlarning batafsil massa balansini bermaydi.

Ligninni chiqarish

Kimyoviy delignifikatsiya jihatidan eng yuqori chiqarish KD15 da. Biroq tadqiqot “eng ko‘p lignin chiqarish” bilan “eng maqbul pyrolysis dastlabki ishlovi”ni bir xil mezon deb qabul qilmaydi.

Coats–Redfern Usuli Ushbu Tadqiqotda Nimani Hisoblaydi?

Coats–Redfern usuli doimiy qizdirish tezligidagi TGA ma’lumotini Arrhenius kinetikasi yordamida chiziqli shaklga aylantirib, ushbu tadqiqotda kelakai parchalanishining ko‘rinadigan faollanish energiyasi \(E\) va old-eksponensial omili \(A\) ni baholash uchun ishlatiladigan integral kinetik usuldir; tadqiqotchilar tahlilni birinchi tartibli reaksiya farazi ostida va har bir namunaning devolatilizatsiya harorat oralig‘ida qo‘llagan.

TGA nima?

Termogravimetrik tahlil (TGA), namunaning harorat yoki vaqt o‘zgarganda massasidagi o‘zgarishni o‘lchaydi. Ushbu tadqiqotda har bir namunadan 1 mg olinib, alumina tigelga joylashtirilgan va xona haroratidan 800 °C gacha:

• qizdirish tezligi: 10 °C/daq,
• azot oqimi: 50 mL/daq

sharoitida qizdirilgan.

Azot atmosferasi oksidlovchi bo‘lmagan pyrolysis sharoitini yaratish uchun ishlatilgan. Manba keyingi muhokamada uchinchi bosqichni bir joyda “char formation or lignin combustion stage” deb ham ataydi; biroq tajriba 50 mL/daq N₂ ostida olib borilgani sababli Verianla bu bosqichni asosan char hosil bo‘lishi va sekin yuqori-haroratli parchalanish deb ifodalaydi va manbadagi “combustion” so‘zini tajriba sharoitining o‘zi sifatida talqin qilmaydi.

DTG nima?

DTG (derivative thermogravimetry), TG massa o‘zgarishining harorat yoki vaqt bo‘yicha hosilasini ko‘rsatadi. TG egri chizig‘i “qancha massa qolganini/yo‘qolganini”, DTG esa “massa yo‘qotilishi qaysi haroratda eng tez bo‘lganini” yanada aniqroq ko‘rsatadi.

Shu sababli DTG cho‘qqi harorati parchalanish hududidagi eng yuqori massa yo‘qotish tezligi kuzatilgan haroratdir. Manba 5-jadvaldagi haqiqiy Peak temp. qiymatlari KU, KD3, KD10 va KD15 uchun mos ravishda 316,80; 322,11; 320,04 va 319,23 °C dir.

Manba Tenglama (4): massa yo‘qotilishi

\[ \mathrm{Kütle\ kaybı}(\%)= \frac{m_0-m_t}{m_0}\times100 \]

\(m_0\) boshlang‘ich massa, \(m_t\) muayyan vaqt yoki haroratdagi massadir. Surat boshlanishdan o‘sha paytgacha yo‘qolgan massani; boshlang‘ich massaga bo‘lish esa yo‘qotishning boshlang‘ich namunaga nisbatan ulushini beradi.

Manba Tenglama (5): umumiy kinetik tenglama

\[ \frac{d\alpha}{dt}=k(T)f(\alpha) \]

\(\alpha\) aylanish darajasi, \(t\) vaqt, \(k(T)\) haroratga bog‘liq tezlik konstantasi va \(f(\alpha)\) tanlangan reaksiya mexanizmi/aylanish modelining matematik funksiyasidir.

Tenglamaning mantiqi shuki: parchalanish tezligi faqat haroratga bog‘liq tezlik konstantasi bilan emas, namunaning ayni vaqtda qanchalik aylanganini ifodalovchi \(f(\alpha)\) funksiyasi bilan birgalikda belgilanadi.

Manba Tenglama (6): aylanish darajasi

\[ \alpha= \frac{m_0-m_t}{m_0-m_\infty} \]

\(m_\infty\) parchalanish oxiridagi doimiy qoldiq massasidir. Shunday qilib, boshida \(m_t\approx m_0\) bo‘lganda \(\alpha\) nolga yaqinlashadi; parchalanish oxiriga yaqin \(m_t\approx m_\infty\) bo‘lganda \(\alpha\) 1 ga yaqinlashadi.

Manba Tenglama (7): Arrhenius tezlik konstantasi

\[ k(T)=A\exp\left(-\frac{E}{RT}\right) \]

A old-eksponensial omil, E faollanish energiyasi, R universal gaz konstantasi va T mutlaq haroratdir.

Eksponensial haddagi harorat ko‘tarilgani sari \(-E/(RT)\) qiymatining mutlaq kattaligi kamayadi; shu sababli boshqa o‘zgaruvchilar bir xil qolsa Arrhenius tezlik konstantasi oshishga moyil bo‘ladi. Faollanish energiyasi kattalashgan sari bir xil haroratda energiya to‘sig‘idan o‘tish qiyinlashadi.

Manba Tenglama (8)

\[ \frac{d\alpha}{dt} = A\exp\left(-\frac{E}{RT}\right)f(\alpha) \]

Bu tenglama Arrhenius munosabatining umumiy kinetik tenglamaga kiritilgan ko‘rinishidir.

Manba Tenglama (9): doimiy qizdirish tezligiga o‘tish

Manba doimiy qizdirish tezligini:

\[ \beta=\frac{dT}{dt} \]

deb ta’riflaydi va shunga ko‘ra:

\[ \frac{d\alpha}{dT} = \frac{A}{\beta} \exp\left(-\frac{E}{RT}\right) f(\alpha) \]

ko‘rinishidan foydalanadi.

\(\beta\) oshganda ayni aylanish kinetikasi harorat o‘qida boshqacha kuzatilishi mumkin. Ushbu tadqiqotda tajribaviy qizdirish tezligi 10 °C/daq; harorat farqlari nuqtai nazaridan 10 K/daq bilan bir xil kattalikdadir.

Manba Tenglama (10): integral aylanish funksiyasi

Manba Tenglama (10) ni quyidagi shaklda bosgan:

\[ g(\alpha) = \int_0^\alpha \frac{d\alpha}{f(\alpha)} = \frac{A}{\beta} \int_{T_0}^{T} \exp\left(-\frac{E_a}{RT}\right)\,dt \]

Manba notatsiyasi bo‘yicha ogohlantirish: O‘ng tomondagi integralning quyi va yuqori chegaralari \(T_0\) va \(T\) bo‘lishiga qaramay, manba differensialni dt deb bosgan. Oldingi tenglama \(d\alpha/dT\) shaklida tuzilgani sababli bu yerda harorat integrali bilan differensial belgisi o‘rtasida manba ichidagi notatsiya nomuvofiqligi bor. Verianla buni yashirincha o‘zgartirmaydi.

Manba Tenglama (11): Coats–Redfern chiziqli yaqinlashuvi

\[ \ln\left[ \frac{g(\alpha)}{T^2} \right] = \ln\left[ \frac{AR}{\beta E_a} \left( 1-\frac{2RT}{E_a} \right) \right] - \frac{E_a}{RT} \]

Ushbu o‘zgartirishning maqsadi TGA ma’lumotlarini chiziqli regressiya bilan baholash mumkin bo‘lgan holga keltirishdir.

Manba Tenglama (12): qo‘llangan soddalashtirish

Manba:

\[ \frac{2RT}{E_a}<1 \]

farazi ostida quyidagi soddalashtirilgan shakldan foydalanadi:

\[ \ln\left[ \frac{g(\alpha)}{T^2} \right] = \ln\left( \frac{AR}{\beta E_a} \right) - \frac{E_a}{RT} \]

Manba keyin \(y=\ln[g(\alpha)/T^2]\) qiymatini \(x=1/T\) ga qarshi chizganini bildiradi. Tenglama (12) ning bevosita algebraik tuzilishida:

\[ y= \ln\left( \frac{AR}{\beta E_a} \right) - \frac{E_a}{R} \left(\frac{1}{T}\right) \]

bo‘lgani uchun \(1/T\) ning koeffitsiyenti \(-E_a/R\) dir. Bunga qarshi, maqolaning keyingi jumlasi qiyalikni “\(E_a/RT\)” deb ifodalaydi. Bu ikki yozuv bir-biriga to‘liq mos emas; Verianla hisobni qayta tuzib, mualliflar xabar qilgan E qiymatlarini o‘zgartirmaydi.

Birinchi tartibli reaksiya farazi nimani anglatadi?

Tadqiqot Coats–Redfern tahlilini birinchi tartibli reaksiya kinetikasi farazi ostida amalga oshirgan. Bu murakkab biomassa pyrolysis jarayoni aslida faqat bitta elementar kimyoviy reaksiyadan iborat degani emas. Bu yerda birinchi tartibli model TGA massa aylanish ma’lumotini ko‘rinadigan kinetik parametrlar bilan ifodalash uchun ishlatiladigan model yondashuvidir.

Manba ushbu model turli biomassa TGA ma’lumotlariga moslashtirilishi mumkinligini va pyrolysis ning boshlang‘ich hamda yakuniy bosqichlaridagi yadrolanish mexanizmi bilan matematik ekvivalentlikka ega ekanini oldingi adabiyotlarga tayangan holda asoslaydi.

Kinetik hisob qaysi harorat oralig‘ida amalga oshirildi?

Bu qiymatlar 5-jadvalda Stage 2 boshlanish va tugash haroratlaridir. Manbaning muhokama bo‘limidagi bir jumla ayni tugash qiymatlarini “peak decomposition temperature” deb ataydi; biroq 5-jadvaldagi alohida Peak temp. ustuni boshqa qiymatlarni beradi.

Coats–Redfern natijalari

Faollanish energiyasi E, ishlatilgan kinetik model doirasida termik parchalanish davom etishi uchun yengib o‘tilishi kerak bo‘lgan ko‘rinadigan energiya to‘sig‘ini ifodalaydi. A yoki old-eksponensial omil Arrhenius tenglamasidagi tezlik shkalasi parametridir. Birinchi tartibli modelda manba A birligini s⁻¹ deb xabar qiladi.

R² chiziqli Coats–Redfern mosligining tushuntirish darajasini ko‘rsatuvchi regressiya koeffitsiyentidir. Manba 0,93–0,98 oralig‘idagi qiymatlarni yaxshi chiziqli moslik deb baholaydi. R² ning yuqori bo‘lishi model tanlangan ma’lumot oralig‘iga yaxshi mos kelishini ko‘rsatadi; bu o‘z-o‘zidan birinchi tartibli mexanizm biomassaning haqiqiy molekulyar reaksiya tarmog‘ini qat’iy isbotlaydi degani emasligi unutilmasligi kerak.

Nega %3 NaOH Tadqiqotning Eng Maqbul Dastlabki Ishlovi Sifatida Tanlandi?

%3 NaOH eng ko‘p ligninni chiqargani uchun emas; tadqiqot sharoitida %34,48 lignin chiqarilishini, eng yuqori devolatilizatsiya massa yo‘qotilishini (%65,52), eng yuqori DTG cho‘qqi haroratini (322,11 °C), eng yuqori faollanish energiyasini (44,90 kJ/mol) va pastroq kimyoviy yuklamani birga ta’minlagani uchun mualliflar tomonidan eng maqbul muvozanat sifatida tanlangan.

KD15 ning lignin miqdori atigi %5,18 gacha kamaygan va selluloza fraksiyasi %64,15 gacha ko‘tarilgan. Shunga qaramay, termik qarshilik ko‘rsatkichlari KD3 darajasida yuqori emas. KD10 va KD15 da ham DTG cho‘qqi harorati, ham faollanish energiyasi KD3 ga nisbatan kamayadi.

Mualliflar bu xulqni yuqori ishqor yuklamasi selluloza tolalarida shishish, fibrillanish, depolimerlanish, molekulalararo vodorod bog‘larining zaiflashishi va ehtimoliy selluloza I → selluloza II aylanishi kabi strukturaviy ta’sirlarni keltirib chiqarishi mumkinligi bilan izohlaydi.

Talqin chegarasi: Tadqiqotda XRD, kristallik indeksi yoki to‘g‘ridan-to‘g‘ri selluloza I/II faza tahlili bajarilmagan. Shu sababli selluloza kristalligi va selluloza I → II aylanishi ushbu namunalarda bevosita o‘lchangan topilma emas; bu mualliflarning TGA/kinetik natijalarni oldingi adabiyotlar bilan izohlash uchun ishlatgan mexanistik talqinidir.

Tadqiqot Usuli va Natijalari

Xomashyoni tayyorlash

Kelakai Landasan Ulin, Banjarbaru, South Kalimantan botqoq hududlaridan olingan. Tadqiqotda o‘simlikning barcha qismlari ishlatilgan.

1. Kelakai namlikni kamaytirish maqsadida 48 soat quritilgan.
2. Quritilgan biomassa 18-mesh elakdan o‘tadigan qilib elangan.
3. Manba 18-mesh elakning fizik teshik o‘lchamini xabar qilmagani sababli Verianla millimetrda teshik qiymatini qo‘shmaydi.
4. Namlikni yanada kamaytirish uchun xomashyo 60 °C da 60 daqiqa quritilgan.
5. Ishlov berilmagan namuna KU deb nomlangan.

NaOH bilan dastlabki ishlov

KU quruq kukuni %3, %10 va %15 NaOH eritmalari bilan 1:10 (w/v) nisbatda ishlov berilgan. Ishlov 80 °C da, 200 rpm da va 1 soat davom etgan. Namunalar so‘ng distillangan suv bilan pH neytral bo‘lguncha yuvilgan va 60 °C da 24 soat quritilgan.

TGA ning uchta parchalanish bosqichi

Manba umumiy bayonda parchalanishni uch hududga ajratadi:

1. Dehidratatsiya: erkin va bog‘langan suv hamda ayrim yengil komponentlarning chiqarilishi.
2. Devolatilizatsiya: asosiy faol pyrolysis hududi; gemisellyuloza va selluloza parchalanishining muhim qismi shu yerda sodir bo‘ladi.
3. Char hosil bo‘lishi / yuqori haroratda parchalanish: chidamliroq fraksiyalarning sekin parchalanishi va uglerodli qoldiq miqdorining aniqlanishi.

Manbaning umumiy matni bu hududlarni taxminan 25–170 °C, 250–380 °C va 500–800 °C deb ta’riflasa-da, 5-jadval har bir namuna uchun turli bosqich chegaralarini beradi. Shu sababli Verianla umumiy oraliqlarni aniq namuna chegarasi sifatida ishlatmaydi.

Dastlabki parchalanish harorati nega oshdi?

KU ning birinchi asosiy bosqich chegarasi 179,26 °C bo‘lgan bo‘lsa, KD3, KD10 va KD15 uchun mos ravishda 248,85, 247,56 va 245,40 °C bo‘lgan. Manba bu kechikishni termik barqarorligi pastroq bo‘lgan amorf gemisellyuloza, lignin va ekstraktiv fraksiyalarning chiqarilishi hamda qattiq moddadagi sellulozaning nisbiy ulushi oshishi bilan bog‘laydi.

NaOH konsentratsiyasi %3 dan %10 va %15 gacha oshirilganda bu boshlang‘ich qiymat 248,85 °C dan 247,56 va 245,40 °C tomon biroz pasaygan. Mualliflar buni ortiqcha ishqoriy ishlov selluloza tuzilmasida shikastlanish keltirib chiqarishi mumkinligi sifatida talqin qiladi.

Devolatilizatsiya nega muhim?

Devolatilizatsiya tadqiqotda asosiy faol pyrolysis hududi sifatida baholangan. KU da ushbu bosqichdagi massa yo‘qotilishi %53,17 bo‘lgan bo‘lsa, KD3, KD10 va KD15 da mos ravishda %65,52, %64,57 va %64,23 ni tashkil etgan.

KD3 ning %65,52 qiymati uchta delignifikatsiya qilingan namuna ichida eng yuqori Stage 2 massa yo‘qotilishidir. Mualliflarning %3 NaOH ni tanlash sabablaridan biri shu.

DTG cho‘qqi harorati nimani ko‘rsatdi?

DTG cho‘qqi harorati xom KU da 316,80 °C, KD3 da 322,11 °C, KD10 da 320,04 °C va KD15 da 319,23 °C deb berilgan. Shunday qilib, eng yuqori qiymat KD3 da olingan.

Manbaning boshqa bir xatboshisida 397,56; 381,63; 379,46 va 378,84 °C qiymatlari T_max deb ataladi. Biroq bu qiymatlar 5-jadvalning “Final temp.” ustunidagi Stage 2 yakuniy haroratlaridir. Verianla haqiqiy “Peak temp.” ustunini DTG cho‘qqi harorati sifatida asos qilib oladi va manba ichidagi nomlash farqini alohida ko‘rinadigan holatda saqlaydi.

Char/qoldiq miqdori qanday o‘zgardi?

5-jadvalga ko‘ra yakuniy qoldiq KU da %24,23 bo‘lgan bo‘lsa, KD3 da %8,71, KD10 da %7,37 va KD15 da %6,45 gacha kamaygan. Bu tendensiya lignin miqdorining kamayishi bilan bir yo‘nalishda.

Manbaning muhokama matni esa KD10 va KD15 uchun %7,34 va %6,35 qiymatlarini beradi. Shu sababli ikki qiymat to‘plami orasida kichik manba ichidagi nomuvofiqlik mavjud. Verianla jadvaldagi qiymatlarni asosiy ma’lumot sifatida ko‘rsatgan, matndagi alternativalarni manba izohida saqlagan.

Pastroq char qoldig‘i nimani anglatadi?

Mualliflar lignin termik jihatdan chidamli va char hosil bo‘lishiga kuchli hissa qo‘shadigan fraksiya bo‘lgani sababli lignin chiqarilgani sari ko‘proq uchuvchan mahsulot hosil bo‘lishi va yakuniy qattiq qoldiq kamayishini talqin qiladi.

Biroq TGA da pastroq qattiq qoldiqning o‘zi yuqoriroq bio-oil unumdorligi degani emas. TGA ushbu tadqiqotda gaz, kondensatsiyalanuvchi bug‘/bio-oil va char mahsulotlarining alohida unumdorligini o‘lchamagan. Haqiqiy mahsulot taqsimoti uchun alohida pyrolysis reaktori va mahsulot yig‘ish/tahlil tajribalari kerak.

Faollanish energiyasining oshib, keyin pasayishi qanday talqin qilindi?

Faollanish energiyasi KU dagi 20,42 kJ/mol qiymatdan KD3 da 44,90 kJ/mol gacha oshgan. Mualliflar bu oshishni termik jihatdan beqarorroq fraksiyalarning qisman chiqarilishi va qolgan sellulozaga boy matritsaning parchalanishni boshlash uchun yuqoriroq energiya talab qilishi bilan bog‘laydi.

KD10 da E=44,64 kJ/mol, KD15 da E=40,52 kJ/mol topilgan. Manba bu pasayishni ortiqcha delignifikatsiya tolalarning shishishi, depolimerlanish va strukturaviy zaiflashishga olib kelishi mumkinligi sifatida talqin qiladi.

Ushbu mexanistik izohlarning ayrimlari bevosita strukturaviy o‘lchov bilan sinovdan o‘tkazilmagan. Tadqiqotda kristallik, molekulyar massa, tola morfologiyasi yoki selluloza polimorfi uchun alohida XRD/SEM/NMR tahlili xabar qilinmagan.

“Significant” iborasi statistik ahamiyatni anglatadimi?

Manba matnida ayrim o‘zgarishlar “significant/significantly” deb ta’riflanadi; biroq ko‘rib chiqilgan maqolada namuna takrorlari soni, xato chiziqlari, standart og‘ishlar, p qiymatlari, ANOVA yoki boshqa gipoteza testi xabar qilinmagan. Shu sababli Verianla bu so‘zni “aniq/katta miqdoriy o‘zgarish” kontekstida ko‘radi va statistik ahamiyat dalili sifatida qayta yozmaydi.

Tadqiqot qo‘llab-quvvatlaydigan natijalar

• NaOH bilan ishlov kelakai qattiq moddasining lignosellyulozik tarkibini sezilarli darajada o‘zgartirgan.
• NaOH konsentratsiyasi oshgani sari o‘lchangan lignin foizi monoton kamaygan va hisoblangan lignin chiqarilishi monoton oshgan.
• %15 NaOH eng yuqori lignin chiqarilishini (%83,87) va eng yuqori nisbiy selluloza foizini (%64,15) bergan.
• %3 NaOH eng yuqori DTG cho‘qqi haroratini (322,11 °C), eng yuqori faollanish energiyasini (44,90 kJ/mol) va delignifikatsiya qilingan namunalar ichida eng yuqori Stage 2 massa yo‘qotilishini (%65,52) bergan.
• NaOH bilan dastlabki ishlov yakuniy char/qoldiq nisbatini KU ga nisbatan keskin kamaytirgan.
• Coats–Redfern chiziqli mosliklari R²=0,93–0,98 oralig‘ida xabar qilingan.

Tadqiqot qo‘llab-quvvatlamaydigan natijalar

• %3 NaOH barcha biomassa turlari uchun universal optimum ekani ko‘rsatilmagan.
• Haqiqiy pyrolysis reaktorida bio-oil unumdorligi oshgani bevosita o‘lchanmagan.
• Bio-oil kimyoviy tarkibi ushbu tadqiqotda o‘lchanmagan.
• NaOH sarfi, yuvish suvi ehtiyoji, oqova suv yuklamasi yoki iqtisodiy xarajat uchun jarayon optimallashtirilmagan.
• Selluloza I → selluloza II aylanishi bevosita xarakterlanmagan.
• Tola shikastlanishi bevosita mikroskopiya yoki kristallik tahlili bilan o‘lchanmagan.
• “Pastroq char = ko‘proq bio-oil” munosabati ushbu tajribada mahsulot darajasida tasdiqlanmagan.
• Laboratoriya TGA natijalari sanoat reaktori samaradorligini o‘z-o‘zidan isbotlamaydi.

Manba va Usul Haqida Izoh

Asl tadqiqot: Delignification of Kelakai (Stenochlaena palustris) Using Sodium Hydroxide Solution: Implications on Thermal Decomposition and Kinetic Parameters

Mualliflar: Khairunnisa Aprilianti; Hesti Wijayanti; Abubakar Tuhuloula; Iryanti Fatyasari Nata.

Mas’ul muallif: Hesti Wijayanti.

E-pochta: hesti.wijayanti@ulm.ac.id

Muassasa: Department of Chemical Engineering, Faculty of Engineering, Lambung Mangkurat University, South Kalimantan 70714, Indonesia.

Jurnal: Jurnal Teknik Kimia dan Lingkungan.

Jild / son: 10 / 2.

Sahifalar: 227–239.

DOI: 10.33795/jtkl.v10i2.9341.

Yuborilgan sana: 14 dekabr 2025.

Tahrirlangan sana: 13 may 2026.

Qabul qilingan sana: 25 may 2026.

Rasmiy onlayn nashr sanasi: 21 oktyabr 2026.

Nashriyot: Politeknik Negeri Malang.

Manba turi: Laboratoriya miqyosidagi eksperimental biomassa dastlabki ishlovi, termogravimetrik tahlil va kinetik modellashtirish tadqiqoti.

Ekspert baholash: Jurnal Teknik Kimia dan Lingkungan rasmiy ravishda ekspert baholashidan o‘tadigan ilmiy jurnal sifatida ta’riflanadi.

Litsenziya: Rasmiy maqola sahifasida Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International — CC BY-NC 4.0 deb berilgan.

Moliyalashtirish: Directorate General of Higher Education, Ministry of Higher Education, Science, and Technology, Republic of Indonesia tomonidan 2025 “Penelitian Tesis Magister” Research Grant, No. 1466/UN8.2/PG/2025 bilan qo‘llab-quvvatlangan.

Manfaatlar to‘qnashuvi: Mualliflar raqobatlashuvchi moliyaviy manfaatlar yo‘qligini bayon qilgan.

Generativ sun’iy intellekt bayonoti: Mualliflar maqolani tayyorlashda generativ sun’iy intellekt yoki sun’iy intellekt yordamidagi texnologiyadan foydalanmaganini bayon qilgan.

Ma’lumotlar mavjudligi: Ko‘rib chiqilgan PDF ichida alohida Data Availability bo‘limi mavjud emas.

Teng hissa: Manbada teng hissa yoki teng birinchi mualliflik bayonoti ko‘rinmaydi.

Muallif hissalari: K.A.: dastlabki qo‘lyozmani yozish, usul, tadqiqot. H.W.: konseptualizatsiya, dastlabki qo‘lyozma, ko‘rib chiqish va tahrirlash, usul, resurslar. A.T.: ko‘rib chiqish va tahrirlash, konseptualizatsiya, formal tahlil. I.F.N.: ko‘rib chiqish va tahrirlash, konseptualizatsiya, loyiha boshqaruvi.

Asosiy dastlabki ishlov: %3, %10 va %15 NaOH; 1:10 (w/v) biomassa/eritma; 80 °C; 200 rpm; 1 soat; so‘ng neytral pH gacha yuvish va 60 °C da 24 soat quritish.

TGA qurilmasi: SEIKO TG/DTA 7300.

TGA sharoitlari: 1 mg namuna; xona haroratidan taxminan 800 °C gacha; 10 °C/daq; N₂ oqimi 50 mL/daq.

Lignosellyulozik tahlil: Chesson–Data usuli.

Kinetik tahlil: Birinchi tartibli Coats–Redfern usuli.

Asosiy kinetik natija: E = 20,42; 44,90; 44,64; 40,52 kJ/mol va A = 0,048; 14; 12,37; 4,68 s⁻¹ mos ravishda KU, KD3, KD10 va KD15 uchun.

Manba ichidagi muvofiqlik izohi 1: Chesson–Data izohida yakuniy qoldiq “c” deb atalganidan keyin lignin “d” deb ham yuritiladi; Tenglama (3) esa lignin hisobida c dan foydalanadi.

Manba ichidagi muvofiqlik izohi 2: Tenglama (10) da harorat chegaralari T₀–T bo‘lishiga qaramay integral differensiali “dt” deb bosilgan.

Manba ichidagi muvofiqlik izohi 3: Tenglama (12) bilan 1/T grafigi birgalikda baholanganda chiziqli qiyalik hadi −E_a/R shaklida bo‘lsa, keyingi matn qiyalikni E_a/RT deb ifodalaydi.

Manba ichidagi muvofiqlik izohi 4: 5-jadvaldagi Peak temp. qiymatlari 316,80; 322,11; 320,04 va 319,23 °C dir. Muhokamadagi alohida bir jumla Stage 2 tugash haroratlarini 397,56; 381,63; 379,46 va 378,84 °C deb berib, ularni T_max deb ataydi.

Manba ichidagi muvofiqlik izohi 5: 5-jadval KD10 va KD15 qoldiqlarini %7,37 va %6,45 deb bersa, muhokama matni %7,34 va %6,35 deb beradi.

Statistik chegara: Manbada takrorlar soni, xato chizig‘i, standart og‘ish, p qiymati yoki gipoteza testi xabar qilinmagani sababli matndagi “significant” qo‘llanishlari statistik ahamiyat sifatida kengaytirilmagan.

Mexanizm chegarasi: Mualliflarning yuqori NaOH konsentratsiyasida fibrillanish, depolimerlanish, vodorod bog‘larining zaiflashishi, kristallikning kamayishi va ehtimoliy selluloza I → II aylanishiga oid izohlari muhokama talqinidir; bu strukturaviy o‘zgarishlar ushbu tadqiqotda alohida XRD, SEM yoki shunga o‘xshash bevosita xarakterizatsiya bilan ko‘rsatilmagan.

Qo‘llash chegarasi: Tadqiqot TGA va kinetik parametrlarni baholaydi; haqiqiy pyrolysis reaktori, bio-oil ishlab chiqarish unumdorligi, mahsulot kimyosi, jarayon iqtisodiyoti va miqyosni kattalashtirish samaradorligi o‘lchanmagan.

ISSN qaydlaridagi farq: Yuklangan PDF yuqori qismida p-ISSN 2579-8537 va e-ISSN 2579-9746 yozilgan bo‘lsa, jurnalning hozirgi rasmiy About sahifasida boshqa p-ISSN/e-ISSN qiymatlari keltirilgan. Bu farq yashirincha muvofiqlashtirilmagan.