an experimental investigation into the formation of polycyclic-aromatic hydrocarbons (pah) from...

11
An experimental investigation into the formation of polycyclic-aromatic hydrocarbons PAH) from pyrolysis of biomass materials Thomas McGrath, Ramesh Sharma, Mohammad Hajaligol * Philip Morris USA, Research Center, P.O. Box 26583, Richmond, VA 23261, USA Received 15 June 2000; revised 5 February 2001; accepted 5 February 2001 Abstract The formation of polycyclic-aromatic hydrocarbons PAH) from the pyrolysis of cellulose, pectin, and chlorogenic acid was studied. The primary product, mostly primary volatile tar, was exposed to a higher thermal severity, i.e. high temperatures and long residence times. The reactor setup consisted of a quartz tube with two zones, zone I and II, each heated and controlled separately. Zone I was used to ®rst pyrolyze the substrate at 3008C to produce a low temperature tar LTT) as well as to pyrolyze the product char at 6008C to produce a high temperature tar HTT). The LTT and HTT were then subjected to a high thermal severity in the second zone zone II) where the temperature was varied between 700 and 8508C. The residence time of the volatiles in zone II was varied between ca. 90 and 1400 ms calculated at 8008C). The results showed that the yield of most PAHs increased with temperature, except in a few cases where the yield of two- and three-ring PAHs exhibited a maximum. PAHs yields also generally increased as the residence time was increased from 90 to 1400 ms at 8008C. q 2001 Elsevier Science Ltd. All rights reserved. Keywords: Cellulose; Pectin; Chlorogenic acid; Pyrolysis; PAH formation 1. Introduction Polycyclic-Aromatic Hydrocarbons PAHs) are bypro- ducts of various high temperature pyrolysis and incomplete combustion reactions. Although the formation of PAHs from a variety of sources and ¯ames has been studied exten- sively [1±11], the mechanism is still not well understood. Badger et al. [8] reported high PAH yields and wide variations in the composition of the PAH mixture from the pyrolysis of different hydrocarbons at 7008C. It was found that the ratio of benzo[a]pyrene to benz[a]anthracene from aromatic hydrocarbon substrates such as toluene, tetra- lin, or indene was much lower than the corresponding ratio from the aliphatic hydrocarbons, acetylene and butadiene which was up to 2.5. Lam et al. [9] proposed that the ring growth in PAH formation occurred by successive addition of acetylene to the aromatic structure. Senken and Castaldi [10] suggested that the heavier PAHs from aliphatic substrates were formed via naphthalene which, in turn, was formed by a direct combination of cyclopentadiene molecules. Padban and Odenbrand [11] recently observed that the PAH content of ¯y ash from the gasi®cation of woody biomass was dominated by high-molecular weight compounds consisting of more than three benzene rings. The largest concentration was for pyrene followed by benzo[a]pyrene, phenanthrene, and benz[a]anthracene. The above studies suggest that the relative distribution of various PAHs may be dependent on the pyrolysis conditions as well as on the physical and chemical make-up of the substrate. In this study, the formation of sixteen selected PAHs during pyrolysis of cellulose, pectin, and chlorogenic acid was monitored and the yields quanti®ed. The three substrates are available commercially and are important constituents of biomass, such as tobacco. However, each has a different structure, as shown in Fig. 1. Cellulose and pectin are carbohydrates and chlorogenic acid is a phenolic compound. Thus, the use of these substrates may help understand the effect of substrate structure or make-up on the PAH formation as well as in identifying the major precursors to PAH formation. The PAHs that were studied are those consisting of two naphthalene, acenaphthylene, acenaphthene, ¯uorene), three phenanthrene, anthracene, ¯uoranthene) four pyrene, benz[a]anthracene, chrysene, benzo[b]¯uoranthene, benzo [k]¯uoranthene) ®ve benzo[a]pyrene, indeno[1,2,3,cd]pyr- ene, dibenz[a,h]anthracene) and six benzo[g.h.i]perylene) condensed aromatic rings. Pyrolysis experiments were carried out at atmospheric pressure under inert conditions. Fuel 80 2001) 1787±1797 0016-2361/01/$ - see front matter q 2001 Elsevier Science Ltd. All rights reserved. PII: S0016-236101)00062-X www.fuel®rst.com * Corresponding author. Tel.: 11-804-274-2419; fax: 11-804-274-1994. E-mail address: [email protected] M. Hajaligol).

Upload: thomas-mcgrath

Post on 02-Jul-2016

213 views

Category:

Documents


1 download

TRANSCRIPT

Page 1: An experimental investigation into the formation of polycyclic-aromatic hydrocarbons (PAH) from pyrolysis of biomass materials

�� ���������� ���� ����� ��� �� ������� �� �������������������������� ����� ���� ������ � �� ���� �����

���� ������ ��� � ���� ������ �!�����"

������ ����� �� ������� ������ ���� ��� ����� �������� � ����! ��

�������� #$ %&�� '((() ���� �� $ *���&�� '((#) ������ $ *���&�� '((#

��������

��� ������� �� ���������������� ���������� ����� ���� �� ������ � �� ����&�� �� ������ �� ����������� ��� + &����, ���

������ ����&�� �� �� ������ ������ �� + ���� �� � ������ ����� ������� �,�, ���� �����&�� �� ���� �� ������ ��� , ���

����� �&� ��� � �� �� -&�. &�� +�� +� .��� � .��� / �� //� ��� ���� �� ��������� ������, 0��� / + & �� � 1� ������.�

�� &� �� 2((�3 � ����&�� ��+ �����&�� � �4��� +��� � ������.� �� ����&� ��� 5((�3 � ����&�� ���� �����&��

� �����, ��� 4�� �� ��� +��� ��� &�!���� � ���� ����� ������ �� �� ����� .��� �.��� //� +���� �� �����&�� + �����

��+��� 6(( �� 7$(�3, ��� �� ������ ��� �� �� ������ �� .��� // + ����� ��+��� �, 8( �� #9(( � ����&��� 7((�3�, ����� &� ��+�� � �� ����� �� �� ��� ����� �� +�� �����&��� ����� �� ��+ � � +���� �� ����� �� +�� �� ��������� ���

�������� ����&�, ��� ����� � � �������� ����� �� �� �� ������ ��� + ����� �� ���� 8( � #9(( � 7((�3, � '((#

:� ����� ������ 4�, ��� ���� �� �����,

"�#$���; 3���&�� �) �����) 3���������� ���) ������ � ) ��� �������

� ���� ������

����������������� ���������� ���� � �� ������

�&� �� ����& ���� �����&�� ������ � �� ���������

����& ��� ������ , ����&�� �� ������� �� ���

���� ����� �� �&��� �� <�� � ���� &���� �����

����� =#>##?� �� ������ � � ��� �� +��� &���� ���,

@���� � �, =7? ������� ���� ��� ����� �� +���

������ �� �� ����� ���� �� �� ��� ���&�� ����

�� ������ � �� �������� ���������� 6((�3, / + ��&�� � �� ��� �� ���.�=?������ � ���.=?�������

���� ����� ���������� &� �� &�� ��&���� ���

���� �� ������ + �&�� ��+�� �� �� ����� ������� ���

���� �� ������ ���������� � ������� �� �&�����

+���� + &� � ',$, 4� � �, =8? ����� �� � �� ����

���+� �� ��� ������� ���&���� �� &��� ��� ������

�� ������� � �� ����� �&�&��, ��A�� �� 3 ���

=#(? &��� �� � �� ������ ��� ���� ������

&� �� +��� ������ �� �������� +����� �� &���

+ ������ �� ����� ��������� �� �������������

�����&�� , ���� �� B������� =##? ������� �� �����

� �� ��� ����� �� <� � ���� �� � �1���� ��

+���� ���� + ������� �� ����������&�� +����

�����&�� ��� � ��� �� ���� �� ���� ���.��� ���� ,

��� ���� ���������� + ��� ������ �����+�� ��

���.�=?������� ����������� �� ���.=?�������,

��� ���� &��� &��� � �� ������ �� ���&��� ��

����& ��� �� �� �������� �� �� ������ � ��������

+��� �� �� ��� ��� �� ������� �A��&� �� ��

&� ��,

/� �� &��� �� ������� �� ����� ������ ���

�&���� ������ � �� ����&�� �� ������ �� ����������� ���

+ �������� �� �� ����� -&��1��, ��� ����

&� �� �� ������ ����������� �� �� ������

��� �&�� �� ���� � &�� �����, ��+����� ���

� �������� �&�&��� ��+� �� *��, #, 3���&�� � ��

����� �� ��������� �� ����������� ��� � ��������

�����&��, ��& � �� & � �� �� � &� �� �� ����

&���� �� �� ����� �� &� �� �&�&�� �� �A��&� ��

�� ��� ������� +��� �� ���������� �� �!��

����&� �� � ��� �������,

��� ��� � +��� &���� �� �� � ��� � ��� �� +�

���������� ������������ ���������� <&�������

���� ������������ �������� <&�������� ��&� ��������

���.=?�������� ���� ���� ���.�=�?<&�������� ���.�

=A?<&�������� 1�� ����.�=?������� ������=#�'�2���?����

���� �����.=��?�������� �� �� ����.�=�,�,�?���������

������ �� ����� ���� , ������ � ��������� +���

������ �& �� ������ ��� &�� &���� ���� �������� ,

*&�� 7( �'((#� #676>#686

((#5�'25#C(#CD � �� ���� ��� � '((# :� ����� ������ 4�, ��� ���� �� �����,

�//; ((#5�'25#�(#�(((5'�E

+++,�&��1� ,���

" 3���� ������� &���, ���,;�#�7(9�'69�'9#8) ��;�#�7(9�'69�#889,

%&���� �����' ������,�,�!�����F��& ,��� ��, �!������,

Page 2: An experimental investigation into the formation of polycyclic-aromatic hydrocarbons (PAH) from pyrolysis of biomass materials

��� ����� + -&�. &�� +�� +� .��� , ���

&� �� + 1� ������.�� �� �� 1� .��� 2((�3� ����&�� �� ������ ������ �� � ����&� �� �����

��+ �����&�� � �4���, ��� 4�� + ���� �� �

������ �����&�� � ��+��� 6(( �� 7$(�3� �� �� �����.���, ��� ����&� ��� ���� �� 1� �� + ��� ���� �

5((�3 �� �� 1� .��� � ����&�� �� ������ ����&� �

�� ����� ���� �����&�� � �����, ��� ��� +

� � ���� �� ������� � �� ������ �����&�� �� ��

����� .���, ��� �� ������ ��� �� �� ����&� �� ��

����� .��� + ����� ��+��� �, 8( �� #9(( � ����&�

��� 7((�3�, ��� �� &� +��� ���.�� ��� �� ���

����� +��� ��� �� ����� �� �����&�� �� �� ������

��� �� �� ��� ����� ,

� ������������

��� ���������� ���& ��� � �� �� -&�. &��

+�� +� .��� � .��� / �� //� ��� ���� �� � ��������

����� ��������� �&����, 0��� / + ',$ �� �� ������

�� �� �, 6 �� �� ������ �����, ��� ����� ��� ��

.��� // +��� ����� � ���� ����& �� ������ ��� ���

�� ������ ������ � ����&� , ����� �������� ������

�� (,'� (,9� �� (,7 ��� +��� & �� +���� ��� �� ������

��� �� �, 8(� 2$(� �� #9(( � 7((�3 �+�� '( ��

���� .��� �� <�+ �� �� #'( G ��2C����, *��, ' ��+

������ �� �� ���������� ���& , � 3������� ��

����� �� ����� ����� ��������� �� ��� �� ��

����� .��� + & �� � ������ �� 1�� � ����&�, ���

�����&�� �� �� ���� �� �� 1� .��� + �� &���

& ��� ������ H���� ��������C�&���� �������&���, ���

�������&��� + � � & �� � �� ��� �� -&�. ���

�������� �� &� ��� � �� ���� .��� /, ��� �����&��

�� .��� // + �������� & ��� ����� H���� �������&���,

��� �������&����+����� ������ ��� � � �� ��� �� .��� //�

��� �����&�� ������� +���� + ���������� #$>'(�

(� ��)���� �� ��� * +,�� �- .�--!/ !0�01!020#677

*��, #, ������ �&�&�� �� ����&�� �� ������ �� ����������� ��� �3��,

*��, ', ������ ����� �� ���& & �� �� �� ����� ���A��� ��

���� �������� ��+ �����&�� �4��� �� ���,

Page 3: An experimental investigation into the formation of polycyclic-aromatic hydrocarbons (PAH) from pyrolysis of biomass materials

��+�� �� � �������� +��� �� �������&��� + �� ��

����� �� �� ����� �� .��� //, � '( �� ����� �� ����

.��� // ��&�� �� A�� �� ����� � ������,

��� ����&�� � ���� + ������ ���� *3/� �� ��

����� �� ����������� ��� ���� +��� ������ ����

*� ��� �����1�, ��� ������� ��� � �� �� ����

����� �� ��� ���� �� ���� #, ��� ����&�� � +

�������� ����� �&��1�� �� ����������.�� ��������&�� �

������� ���� 1���& ��� ������� ���#('�, / + �&��

+�� � � ����� �� �� �� (,((6I, ��� ����� ����

+ ���& �������� J������ �����K �������� #(I

��� &�� �� #I �, ��� � ��� � �� ����� �� ����&��

���� �&� �� ��� ����& , ��� ������ �� � ���1���� ��

������ � ���� �� �&���� ������ �� ����� �G����

+ � ���� � �� ���������� $7I =#'?, G�� ��� �

� � ������� � �� ����� ������� ���������� 2$I

�� +���� �� ��&�� �, ��� ����������� ��� ���� �� ��

� �� ��� &�� �����,

� '(( �� ���� �� ���� &� �� �����&�� �� ������

�� ����������� ���� + ����� �� �� -&�. �� � �����

��� �� �� �� � &����� ����� �� �� &�� ������ �� 1�

.���, ����&� ������ � + � �� ���&�� �� �����

�����&�& �� #'( G ��2C���, ��� �&���� +��� � �

���� �� ���� �����&�� �� 2((�3 �.��� /� �� ��+���

6(( �� 7$(�3 �.��� //�, ��� 3������� �� ����� +

����� �� ��� �� �� ��� ���� + �������

�'$(�3 � ������ �� ������ ��� �� �� ����&� �����

� ������� �� ��, ���� �� �&���� �� ������ ����

�� ������ � �����&�� � �� ���� + �& ��� �

������������� ������ �� .��� / �� ������.�� ���

5( ���, � �� ��� �� �� ������ � � �� �� + �&����

��A � �� &����� ����� �� �� -&�. &�� � �� *��,

'� �� �� ����&� ��� + ���+�� � ���� � ����

�����&��, ��� 3������� �� + ������� ��

������ +�� #( �� �� ������ � �� ���� �� ��������

�, ��� ����&� � ������ �� ����� � �� �� + � �

+ ��� +�� ����� & ��� ���� +�, ��� ������

����� ���� �� ����&� ���� �� ����� ���A��� �� 4��,

� ��+ 3������� �� + ����� �� �� �� �����

�� �� �����&�� �� .��� / + �� �� � 5((�3 � �����

��.� �� ��� ������ �� �� 1� �� �� � &�� �� �����

���A��� �� ��� � ������� ���� �� ���, � �� ��� ��

��� �&�� �� ����� + ����A�� ��� �� �� �������

������ ����� ������ �� ����� � ��� �� ���&�� �� -&�.

&�� 5$(�3 �� �� & ��� <�������,

��� ��1������ �� �� 3������� �� �� ��������� � +

����A�� �� &������� �&�� ������� #$(�3 �� �� 1�

.��� +���� �������� �� ����� .��� 5((�3, ��� ���������� 8'� 2I �� +���� �� �� ������� &������,

��� ����&� ������ +��� ���.�� �� � ���������

���C� ��������� ��3C� � & ��� �� 578( �3

�-&����� +�� �� $862 -&��&���� � L ���.��, ���

������ + ������� �� ��!����� ��� ��������� ��

��� +�� ����& ���������� � ����� ���� (,$ �

'( ��C��2, ��� ����� �� �������&� ��� +��� ���&���

� �� �� �� ����� ��&� �� &� �� & ��, B�� �������

�� �� ��� � + �� & � �� �������� �&��� � ���&��

�� ��+ ���������� ��� ��� �� �� �������� , ���

��������� �� �� �������� �&��� ��� �� � ���&��

�� ������ �� �� � � � � �,�, �� �������� �&��� ��

�� ���� �������, ��� ������� + �������� �� & ���

���� �� �� ��� �� ��+� ���������� �� �� ����

�� ������� �� ���� � � ���&�� �� ������, *�� �������

���� ������ �� � �� �� ��+� ���� �(,$ ��C��2��

�� ����� �&��� +�� �� �� �������� ���� +��� & ��,

��� � + & �� �� �� ��� ������� ���� � ���� ��

-&���� ��� �� 4�� �� ���,

/ ��&�� �� ����.�� � �� ��� ��� �&�� ����

��� ������ �� �� ����&� +���� + ������� ���&��

�� �������� �� ������������ ������ �����&�� ,

@� ��� �� ��� �������� ����� �� � � � �������

���� ��� � ����� ����� �� ������ &� �&�� ���

� +��� �� ��� ������ �� �� ��� � � ��� +��� �� ��

�!�� ����� �� �� &��,

/� ����� � �� � � ��� �� �� +���� �� ���1�� ����

�� �&���� �� �� �&�� ��� &� �� + � � ������.�� ��

�������������� ���.�� �G�. �� ���� &���� �����

�������� , ��� ��� �&� +��� ������ �& �� ����&� & ���

'( �� �� &� �� �� ����� �� �� 88�3C���,

� ������� �� ���������

��� ����� �� �������&� ��� ����� +�� �� ������ �

�������� , ��� �!�� �������� &���� �� ��������

+��� +� � ��&� ���� ����� &�� ������������

����������� �������� <&������� �� ������,

@��.�=?������ + �� ����� ���� ���� �����&��

�� ���� �� ������ ��� , ��� ���� 1�� �� �������

����� � ������=#�'�2���?������� �����.�=��?��������

�� ���.�=�,�,�?�������� +��� �� �� ����� �� �� &��,

���������� + � � �� �� �����, / ��&�� ��

�������� � �� ������� ��� ��� ���.=?�������

�� ���� ��� +��� �� � ��� ���.�=�?<&��������

���.�=A?<&�������� �� ���.�=?������ +��� ��� � ��

�� �� ����� �� ������ �� �� ���&��� ����� ��

��� � � ,

��� ���� �� ���&��� �� ��� � �������� ���� �

������� ������� � �� ������� �� <� � ������ ������

�� ���� �� � �1���� �� +���� ���� � +����

��� � �� ����� �� ����� +�� ���� �� ���� ���.���

���� =##?, ��� � �1���� ��������� +��� ������ �&

&���� ������ ��C�&�� ��� �� � �� ������ ��� ��

(� ��)���� �� ��� * +,�� �- .�--!/ !0�01!020 #678

���� #

:������ ����� ���� �� ���� ����� �+I) ���������� ������� ��

&��&��

����� � � 3 � B

3���&�� � ( 9',' 5,5 98,'

����� #,( 26,2 5,$ $',6

3���������� ��� ( $2,9 $,' 9#,9

Page 4: An experimental investigation into the formation of polycyclic-aromatic hydrocarbons (PAH) from pyrolysis of biomass materials

���������� #9 , ��� ���� ���������� �� ��� ����

+���� ���� + ������� � �� � �� ������ �����+��

�� ���.�=?������� ����������� �� ���.=?�������,

��� &��� �� � �� ������ �� ���&��� �� ��� ��

�� ����&� ���� �� �������� �� �� �&�� �� ��

&� �� �� ������ � �� ������ � �������� ,

�� ����� ��� �� ������ �� �� &�� + �� �������

�� �������� ����� ���� ��� �� �� +�� �� �� -&�. &��

� J�� �K 1��� 7$(�3 �� ��� �&� � � ������� +��

�� ����� �� ������ ���, ��� ��&� �� ���� ��� �����

+ � ��+����� �� ���&�� � �� �������� ��� ��� � �� �

�������� � �����, ��� ����� �� ��� �� � � �� ������

��� �� �� ���� �.�, ���������� ��������� ������ �&

+�� ���� �.� �� $(( �� ��� ��+� ������ ����� ��

��� ,

��!� 3��4�� �� 5��� �#���#� �5 ,6�����

��� ���� �� +���� �� + ��������� �� ������.���

�� ����& &� �� ���������� � �������� 2((�3��� 5( ��� �� +������� �� �������� ���, ��� �� &� ��

��� ���� �� ���� ', ��� ��&� �� �� �������� ��� �

� � ����� �� �� ���, � +���� �� �� 7$� 55� �� 9$I ��

&� �� + �� ����� ��� ����&�� �� ������ �� �������

����� ���� �� ��������, ��� +���� �� ����� �� � 8$�

66� �� 6'I �� ����� &� �� +��� �� ��� + �����

��.�� �&���� 5((�3 ��� 5( ���,

�� � ��� �� �� +���� �� ���1�� ���� �� �&���� ��

�� �&� + ������ ���� �� ��� �� &� ��� ���� �� *��,

2, ��� �� &� ��+ �� �������� +���� �� ��� ���

&� �� �&����� �� ���� ���� +�� �� ����� �������

�����&�� ���1��, ��� �����&�� �� �� ��� 1� �����

�� �� � �����&�� �� ������ �� �� ���� ��&� ���

5 ���, ����� �� ���� &� �� � �� ����� �� �� +����

�� + ����� ��� ������ +���� $6I �� �� ���� +

�� ��� 2 ��� ��� ����� ������� �����&�� + �,

'9(�3�, @� �� ��� �� ��� ������ �� � �����&��

�� 2((�3� 52I �� �� ���� �� ���� �� , B��� �� ���

5( ���� �� +���� �� ����� �� �������� ��+�� � 57I,

��� &� �-&�� ����� �� �� ���� ���� 2(( � 5((�3 ���

������ � � ������� +���� �� �� 7I� ������ � ������

+���� �� �� 65I, *&���� ������ � �� �� ���� 5((�3 ��+�� � ������ �� �&���� +���� �� ,

��� ��� ����� �� �� +���� �� + ��� �����������

���� +���� �� ���������� #6I �� � ����� +����

������ �� ��� ������ �� � �����&�� �� 2((�3,B��� �� ��� 5( ���� �� +���� �� ����� �� � 95I,

L&���� �� &� �-&�� ����� �� �� ���� ���� 2(( �

5((�3� � ������� 2#I +���� �� ���&����� �� &���� ��

� ������ +���� �� �� 66I �� ����������� ���,

��� ����&�� � ���� ��+�� �� ��+� �� �� +����

�� +�� ���� � 7I �� ��� 5 ���, ���� 5( ���

2((�3� �� ���� �� 78I �� � +����� ��+� ��

*��, 2, B� ����� �� ���� ���� 2(( � 5((�3� � �������� +���� �� �� 7I ���&����� ������ � ������ �� ��

+���� �� 86I �� ����&�� �, � +�� ����� �� �����������

���� �� ����&�� � ����������� �� ����1�� +���� ��

+��� ������� 5((�3 ��� ���� 5( ���,

/ � ����� ��� � ��� � �� +���� �� ��� ���

&� �� ���� �� ��� �&� � �� ���� ������� +��

�� +���� �� �� ����� �� �� &�� ����� ����� '�, �

�������� ������� �� ��� �&� +��� ��� & ��� '( �� ��

(� ��)���� �� ��� * +,�� �- .�--!/ !0�01!020#68(

���� '

M���� �� �� ��� ���� &� �� ��� �� �������� �� ��+ �����&�� �� ���

0��� / 2((�3 0��� / 5((�3 B����� +�, �� �I�

����� M� �� � �I� 3�� ������ ���� M� �� � �I� 3�� ������ ����

3���&�� � 7$ 2( 6# 8 8$

����� 55 57 2' 95 66

3���������� ��� 9$ ##( 98 $5 6'

'(( �� �� ��� ����� + & ��,� ������ +���� �� ���� �� ���� ���� ��� 5( ��� �� �� 2((�3 �� .��� /,� ������ +���� �� ���� �� ��� ������� 2((�3 ��� &� �-&�� ����� � 5((�3 ��� 5( ��� �� �� �� .��� /,

*��, 2, M���� �� ���1�� ��� �������� ���� &� �� �� ����&�

�&����� �� ��� �� �����&�� �� �� �������������� ���.�� �����

����� �� �� 88�3C���, ��� �����&�� ���1�� ����� ���A ����� �

� � ��+�,

Page 5: An experimental investigation into the formation of polycyclic-aromatic hydrocarbons (PAH) from pyrolysis of biomass materials

&� �� �� +�� ����� �� + 88�3C���, /� ���� ��� �&� +�� &�� ����� +��� ��� & ��� '(( �� ��

&� �� �� �� ����� �� �� ����� + �������� ������

+�� ���� ������� �� 1�� � �����&�� �� �, 9 ���,

��� ��+ � �� ����� ������ � �� �� � &� �� +

������� �� ������ �� �� ��� ������� ���&��

����� �� ���� �.� ��� ��+ ���� ����� �� �� ���

����� � �������� ������,

���� ���������� �5 7(( ��� 8((

���������� ��������� +��� ������ �& � ��������

�� �!�� �������� �� �� ������ ����&� � 4�� ��

���� ������ ��� ������ .��� //, � �������� �������

4�� ����� �� �� ������ ����&� ���� ������ � �� ��

&� �� 2((�3� +���� ��� ����� �� �� ����&�

���� �� ������ � �� ��� 5((�3, /� �� � ��������� �

�� 3������� �� + ����� ��������� ��� .��� / ��

�� ����&� + ���.�� & ��� �3C� � �� ������

������,

��� 4�� ���� ����&�� � ��� � �� �� ������ ������ �

������� ���� ����&� =#2�#9?, #�5�������������&�������� � �������&�� ��� ���� ������ &�� � �� $ ��������

������&��&�� +��� �� ��������� �������� , ���

�!�� �������� �� �� ��� +��� ������� $ ��������

������&��&��� #�5������������&������� � �������&���

��� �� #�5������������&���&��� �, *�&����� �' ��C������������� �# ��C��� ������� �(,$ ��C��� <&��������(,9 ��C��� �� ������ �(,5 ��C�� +��� � � ��� �� �� ��

��� ������, ���� � �, =#2? ��� ������� �� ������� ��

��� �������� ����&� ���� +��� �� � ��������

�����&�� �� ��������&�� �� �� ������� ���� �� �����&��

���� 9((>#(((�3 +���& ������� ���A���, ��� �������

��� +��� ������ �& �� ��������� ��&���� � �3�� ,

3����� � �� �� &� ������� ����� �� ��� ������� +

�� ����� ���� �� ������ � �� ����&�� � ���� �� �����

�����&�� �� #(((�3, ��� �� ������� �� �� �&� � ������ ��� ���� �.� ��' ��� � +��� & �� �� ����

�� ��+��A�� , ���� �� ��+���� ����� � ��� �� ���

+��� ������ �� �� ����&� ������ � ���� �� ������ �

�� ��������&�� � ���&������ �� ����� �� ������

��+��� 7(( �� #(((�3,� ���� � �, =#9? ��� ������� �� ������� ��

������ �� ����� ���� ����&�� � �� �� �����&��

���� 5#(>66(�3 & ��� ����� ���� �.�, /� ����

&��� ����&�� � ��� +��� ������ ���� $(( �� ����

�� ������ ����& �����&�� ������ ���� #8( �

28(�3, ��� ��� �# ��� +��� ������.�� �� 3&��������

������ � �3�� �����&�� �� 5#( �� 66(�3� �� ���������� ��� �� �� 9 , ��� +��� ������ �� �� ����&�

������ � �& �������&� ��� ����� +��� �� �������,

��� ������� �� ������ �� ����� ���� �� ������ �

�� ����&�� � ��� ���� �����&�� � � � ���� �������

�� �!����� � �, =#$?, ������ � �� # �� ���� �� ����&�

�� �� ��������� 25(�3� �� ��������� 8((�3 ��� '( �

������� ��� ��&� �� �������� �� <&�����, B���

-&����� ��������� �� �� ����� �� ��� � �����,

��� 4�� ���� ����� ������� �&�� � ������� �

������ &�� � �� $ �������������&��&��, ��� �!��

�������� �� ��� +��� ������� ����� �� �������

&� �&�� ������ � ������� ����� &� �&�� ������ �

����� ���.��&�� � �� ������� &� �&�� �������� ,

G������� �(,# ��C��� <&����� �(,2 ��C��� �����������(,7 ��C��� ������� �(,2 ��C��� <&������� �(,# ��C����� ������ �(,# ��C�� +��� � � ������ �� �� ���

����&� ������ �,

��� 4�� ���� �� ������ � �� ����������� ���

������� ����� -&���� ���� ������� �� ������� +��

��� ���������� �� ���.��� ���� ����� �������

����� ������� �� ��������� ��� , ��� ��� � �

������� ����� �������� � ����� � �� ����������

�� -&���� ��� �� ������ ����� �� +���� �� � �� ��

���� �������� ����� ��, /� ������� �� ��� � �

������� ���.��� �� ��� ���������� , ��+����� ��

��� +�� �� &���� ����� � ������ � �� � �� �����

�� �� ����&� ��� ���A��� �� .��� //� +��� �� ����� ��

4�� �� ���, ����� � �� � �� �� ����&�� � ������

�� ������� �� ��� ���� ����������� ���, M��� =#5?

&���� �� ������ � �� ������ �� �� �����&�� ����

$((>#(((�3 �� �� ����� �� ����+ 6((�3� ��

������ ����� � ����&� + ������� �� ����

�����&�� �� ����� �� ��� ���� �&���� &��

���.��� �� ��&���, ��� ����� �� +�� �� ���������

��� +��� (,(((#>(,(((2I �� ������ 5((�3) ������� ��� +��� �� �� �����, ���� ������ +

�!�� ����&� �� ����������� ��� ������ � ��+ ������

&�� � �� ��+ ����� �� ��� ���� ������ �� ��� � ��

+�� �� ���������� ���������� �� ��� �� 4�� �� ���

���� �� ����������� ��� �� �� &��,

/� ������ � �� �������� �� �� ����� ��� �� ��+

�����&�� �� ��� ���� �� ���� &� �� � �

������� ������ ����&� &�� +��� 3B� 3B'� ��

���� ���������� ,

���� %55��� �5 �������� ���� �� ��8 5��������

:�������� +��� ������ �& �����&�� �� 2(( ��

5((�3� ��� 4�� �� ���� �� ��������� �� .��� / ��

7((�3 �� .��� //, /� ����� � A��� ��� � �� ����������

�� � ���� .��� /� �� <�+ �� �� �� ������ � +

������� #'( G ��2C���, �� ������ ��� + �����

�� ������ �� ������ �� �� &�� �� .��� //, ����� �������

�� &�� �� ������ (,'� (,9� �� (,7 �� +��� & �� �

���� �� ������ ��� �� 76� 2$(� �� #9(( � �� .��� //,

��� ����� +��� ���&��� �� ��C� �� &� �� � � ,

�� &� ���� �&����� �&� ��+�� � �� ������&�������

�� ����� + �������� �� ���� ����&��, ��� �������

���� ����� �� ����� �� &����� + �������� �$I�

����� ��+ ����� �#>' ��C�� +���� �� ����� + ������ &� � $(I,

(� ��)���� �� ��� * +,�� �- .�--!/ !0�01!020 #68#

Page 6: An experimental investigation into the formation of polycyclic-aromatic hydrocarbons (PAH) from pyrolysis of biomass materials

����!� ����,���

*��, 9�� ��+ �� ����� �� ��������� ��������

����� <&������ ����������� �������� <&�������� ��

������ �&����� �� �� ������ ��� ���� �� �����

���A��� �� 4�� ���� ����&�� �, ��� ����� �� ��� ��� �

�� ��C� �� ����&�� � � � , � �� �� ������ ��� �� 76 � ������������ �# ��C��� <&����� �# ��C��� �����������' ��C��� ������� �# ��C��� <&������� �(,9 ��C��� �������� �(,5 ��C�� +��� ������ �� �� ����&� ������ �,/���� ��� �� �� ������ ��� ��� � ������ ����� � �� ��

����� �� �� ��� , ��� ����� � + ����� �� �� �����

��� �� ����� ����� �� ��&� ����� ��� , ����������

�## ��C�� + �� �� �&��� ���, @��.=?�����������.�=?������� ������=#�'�2���?������� �� ���.�=�,�,�?�

�������� +��� �� �� ����� �� �� ����&� ������ � &����

�� ������ � �������� & ��,

��� ����� �� �� ������ ��� �� �� ����� �� ��� ����

�� ����� ���A��� �� ��� � ��+� �� *��, 9���, /�

������ � ��������� ������������ <&������ ������

������ �������� <&�������� �� ������� �� ����� ��

���.=?������� �� ���.�=?������ �� � � ��+�, �

�� ��+� �� ������ ��� �� 76 � � ���� �����������

�6 ��C��� <&����� �#( ��C��� ���������� �7 ��C��� �������� �9 ��C��� <&������� �9 ��C��� �� ������ �9 ��C��+��� ������ �� �� &���� ��&� , /���� ��� ��

�� ������ ��� � 2$( � ����� �� �� ����� �� �� ���

�� ��+�� �� ��� ���� �� ���.=?������� �(,$ ��C���� ���.�=?������ �(,$ ��C�� �� �� ����&�, ��� �����

����� �� �&���� �� �� ������ ��� + ����� �� �

#9(( � , ��� ����� �� ������ ��� ��� � ����1��

����� � �� �� ������� �� ����� ��&�� �� 1�������

��� , ���������� + ��� �� �� �&��� ���,

��� ����� ���� ���A��� ��� �� ����1���� ������

�� �� � ���� �� ����� ���A��� �� 4��,

������ ������

��� ��� ����� ���� ����� �� ����� �� *��, $, ���

�� &� ���� �� ����� ���A��� �� 4�� �*��, $��� ��+��

���� �� ��� ���� �� <&����� �(,9 ��C�� �� ���������

�(,9 ��C�� �� �� ����&� �� �� ������ ��� �� 76 � ,

� �� �� ������ ��� �� 2$( � � ����������� �# ��C���<&����� �# ��C��� �� ���������� �# ��C�� +��� ������,� �� ����� �� ������ ��� �� #9(( � �� ������� ��

�������� �# ��C��� ����������� �2 ��C��� <&�����

�2 ��C��� ���������� �9 ��C��� ������� �' ��C��� <&�������� �' ��C��� �� ������ �' ��C�� + �� �����,

/���� ��� �� �� ������ ��� �� � �� &��� �� � ������

����� � �� �� ������� �� ����� �� ��� �� �� ����&�

������ �� ����1���� �� � �� ������������ <&������

�� ����������, ���������� + �� �� �&���

��� �� ������ �� ������ ��� �� 2$( �� #9(( � ,

(� ��)���� �� ��� * +,�� �- .�--!/ !0�01!020#68'

*��, 9, N���� �� ��� ���� �� ����� ���A��� �� ����&�� � �

�&����� �� �� ������ ��� ��� �� 4�� �� ��� ���, ��� �����&�� ��

.��� // + ���� ��� � 7((�3,

*��, $, N���� �� ��� ���� �� ����� ���A��� �� ����� � �&�����

�� �� ������ ��� ��� �� 4�� �� ��� ���, ��� �����&�� �� .��� // +

���� ��� � 7((�3,

Page 7: An experimental investigation into the formation of polycyclic-aromatic hydrocarbons (PAH) from pyrolysis of biomass materials

��� ����� �� �� ������ ��� �� �� ������� �� �����

�� ��� ���� ��� � ��+� �� *��, $���, 3����� � ��

�� &� �� *��, $�� ��� 4��� �� ������ ��� �� 76 � � ��

����� ���A��� �� ��� ����&��� -&��1��� ��&� ��

��������� ������������ <&������ �����������

�������� <&�������� �� ������, ��� ����� ��+��

������ ����� � �� �� ������ ��� + ����� �� ����

76 � #9(( � � �� �������� ����� �������� �� <&���

���, ��� ����� �� �������� ����� �� ���&��� ��

�� ������ ��� ����� ��, ��� ����� �� <&����� ��+��

���� ���� ������ ����� � �� �� ������ ��� +

����� ��, ���������� + ��� �� �� �&��� ���

������ �� ������ �� ������ ��� �� #9(( � , ����� +

� � ��A�� ����� � �� �� ����� �� �� ����� ��� �

<&������� �� ������� �� �� ������ ���, @��.=?��

������� ���.�=?������� ������=#�'�2���?������� ��

���.�=�,�,�?�������� +��� �� �� ����� �� �� ����&�

������ �, @��.=?������� �� ���.�=?������ +���

������ �� �� ����&� +��� �� �����&�� + ����� ��

� 7$(�3 �� ������ ��� �� #9(( � , ��� � �� �& ��

�&���� �� ����� 2,9,' ����+,

3������� *��, $�� �� ���� ��� �� �� � �� ����� ��

��� ���� �� ����� ���A��� �� �� ��� �� ��� �����

��� ������ �� � ���� �� ���A��� �� 4��, / ��&�� ��

���� � ���&�� �� �� &� ��� ����� �� ����� ��

����� ����1�� �� ������ ���� �� �� ��� ����� +��

�� ������ � �������� �� �� ������ ����� ��� ��������

���� ,

��� ����� ����1���� ������ �� �� � ������� ����

�� ����� ���A��� �� ����&�� � �� ����� 4�� �� ���

��� ���� ������� ���� �� ������ � �� ��� �����

&���� ����� �������� �� @�� � �, =#6?,

������ ������4���� ����

*��, 5 ��+ �� ����� �� �� ������ ��� �� �� ����� ��

����& ��� ���� �� ����� ���A��� �� 4�� �� ���

���� ����������� ��� �3��, � ��� ����&�� � �� ������ ��

�� &� ���� ����������� ��� +��� ������ ��� �

<�+ �� �� �� ������ � �� ��� � ����� ����� ��

'( �� ��� .��� //, � �� ��+� �&� ��� �� 76 � � �� �����

�� �� ��� ���� 4�� �*��, 5��� +��� ��+� ����� ���

���������� �� �������, ��� ����� ��� �� ����� �

+�� �� ����� � �� �� �� ������ ��� ���� 8( � 2$( � ,

��+����� �� �� ������ ��� + ����� �� � #9(( � �

�� ����� ��+�� ���� ����� �, ����&�� �� ���

�� �� ��� �� ���� ����� � �� ����� � �� ����� �� �����

��&�� �� �&� � � ����� � �� �� �� �� ������� ����

��� ���� ��� �� & &��� ��� ������ ������� ����&�

�� ������ � ������ ,

� �������� ������� �� �� ������ ��� + ����� �� ��

����� ��� �� ������ �� �� ����� +���� A������ �� <�+

�� ��� �, � #9(( � �� <�+ ������� �� �� ������ �

�� �� ����� + �������� ���, ��� ��&�� ��� �����

�&��� �� ��� ����� �� ����� �� �� ��� ����� ��

�������� �� ������� ������ � ���� ��� , ���

� ��� � �� +�� �� �� ����� ����� � �� ��� �����

+�� � ����� � �� �� ��&� �� &� �� ������.���

�������� ������ �� ���������� ��������� ������ �&

+�� $(( �� ���� , ����&�� �� ����� �� �� �� ���

������� � ������� �� ������� ������� �&�����

������ �� � �� ������� �� �� ���� ��A��� � ��

������ ������ �� ������ ��� , *&����� �� ��

�� ����������� ������ �� ������� ������ ���� �������

����� ���� ������� �� �� ������ ��� ����� � �� �����

�� ������� ������ ���� ��� ���� ����� ��� �������

����� ��� �� ��� ����&�� � �� �����,

M�� ���� �� ����� 2$( � +��� �������� ������

�� � 8( � �& ��+�� �� �� ����� #9(( � �

� � �� �������, ����&�� �� � ��&� ����� �� ���

���� 4�� �� ��� �� ��������� �� ������ �� ���&���

�� �� ��� ����� �� �� ����&� ���� �� ����� ���A���

�� ��� �*��, 5���� + � ������ ����� � � ���� ��

4��, ��� ����� �� �� ������ ��� ��C�� ������� ����

��� �� ��� ����� �� � � �� �������� �� �� ����� ��

��� �� �� �, 3������ � ���� �� 4�� ������� ������

���������� �� ������ �� -&���� ��� �& ��+��

���������� �� ������ �� ���.���, 3����� �������

+��A ���� � �� ������ �& � ������ �� � ��� �&�����

� ������� �� ����� �� �� ������ ��� �� 4��,

��� ��� ����� ���� ��� +��� ������ �� ���� 4���

����&���� �� ���� �� ������ ���, ��� ��+�� � ��

����&� ��� � � ������&�� ��� ������� � �� ���

(� ��)���� �� ��� * +,�� �- .�--!/ !0�01!020 #682

*��, 5, N���� �� ��� ���� �� ����� ���A��� �� ����������� ��� �

�&����� �� �� ������ ��� ��� �� 4�� �� ��� ���, ��� �����&�� ��

.��� // + ���� ��� � 7((�3,

Page 8: An experimental investigation into the formation of polycyclic-aromatic hydrocarbons (PAH) from pyrolysis of biomass materials

�������, B&� ������ +��A =#'? ��+�� � �� �&�&��

�� ��� 2((�3 + �� ����1���� �������� ���� � ��

�� ����������� ��� �� �� ��� + !& ��������� � �� �

� �&������ ���&� , ��+����� �� ��� ����� ����� �

����� ���� ����� �� �&�� �� ������ � �����&��

+ ����� �� ���� 2((�3, � 5((�3 �� ��� + �������

��� ����.��, ��� �� &� &��� �� � �� ������ �

5((�3 �� &��� �� ��� ������� �&�&�� ����������

+���� �� ���� ��� �� � ������� � �� ����� �� ��

����� ���� �� �� ������ ����&� � ������� ���� ��

���, ��& � �� ����� �� ��� ���� �� ���� �����&��

��� �� �� ������� � �� ��� ������� ������ ������ �

�� � ���� �� ����������� ��� �� �� ��+ �����&��

��� �&� � �� ������ ����� �&�� �� �� ���� ������

&�� ��� ,

��� ��� �� �& �� ���� +��� �� �� ���� ���

��� �� �� �� � , G&����& ����� �� ������ &� �&��

��� � &�� ����� �� ������ &� �&�� �������� �

<&����� � ���������� � �� �������� � +��� � �

�� ����� �� �� ����&� ���� �� ������ ��� �& ����

����� +��� �� -&��1��,

/ + ����� ��� � ��� � �� ����� � �� ��� �����

+�� �� ������ ��� + ����&���� ���� ��� +�� ��

��������� ��� �������� � ��� ���� ��� ����

������ �� �� ������� ������ ��� ������ ����

�� ���� ������ �������� �� �� � �� �, @���� �

�, =7? &��� �� �� ��� �A���� ����� �����&�� �

��� ������� ���� ���&� �� ����� ��������� ��

�� ���������� ����� , / ��&�� �� ���� � �� 4��

�� ���� �� �� &��� ��� � �� �� ����� ����� ����

����� &�� ������� ������ �� ���.��� ���� ��

������ � ������ ����&� &�� +��� 3B� �� 3B'

� �� ����� 2,'�, ��� ��� ���� �� �� � ����� ��

��� ��� � �� �������� ���� ��� ����� ���� �����������

��� ������� � �� ���� +� &� �� ,

��9� %55��� �5 ��������,�� �� ��8 5��������

��� ����� �� ����� ���A��� �����&�� �� �� �����

��� �� ����� �� ��� + � � ���� ����, ��� ������

&�� �.��� //� + ����� ���� 6(( � 7$(�3, ��� �� ��������� + A�� ��� � #9(( � �� �� �� �� ��������� ,

��� �� &� �� ��� ���� �� *��, 6>8 �� �� �� �& ��

����+,

��9�!� ����,���

��� ����� ���A��� �� ����&�� � ������� 4�� �� ���

(� ��)���� �� ��� * +,�� �- .�--!/ !0�01!020#689

*��, 6, N���� �� ������ +��� ������ �� ��&������ ��� � �<&������

����������� <&�������� �� ������� �� ��������� �&����� ��

�����&�� ���� �� ����� ���A��� �� ����&�� � ������� 4�� ��, N����

�� <&������ ����������� ������� �� ���.�=?������� �� ���������

�&����� �� �����&�� ���� �� ����� ���A��� �� ����&�� � �������

��� ���,

*��, 7, N���� �� ������ +��� ������ �� ��&������ ��� � �<&������ ������

������ <&�������� �� ������� �� ��������� �&����� �� �����&��

���� �� ����� ���A��� �� ����� ������� �� 4�� �� ��� ���,

Page 9: An experimental investigation into the formation of polycyclic-aromatic hydrocarbons (PAH) from pyrolysis of biomass materials

��+�� �� ��� ���� �� ��������� ������������ <&���

���� ����������� �������� <&�������� �� ������ ��

�� ����&� ������ �, ��� ����� �� <&������ ������

������ <&�������� �� ������ ���� 4�� �&�����

�� �����&�� �� ��+� �� *��, 6��, ��� ����� ����� ��

�� �����&�� ����� ��, ��� ����� �� ���������

������������ �� ������� ����� �� ���� �� ������

&�� ���� ���� # � 2� # � #'� �� 2 � #' ��C�� �� ���������, ���������� �29 ��C��� <&����� �#9 ��C��� ��

������ �#2 ��C�� +��� �� �� �&��� ��� �� ��

����&� ������ � 7$(�3,G�������� ������������ <&������ �����������

�������� <&�������� ������� ���.=?�������� ��

���.�=?������ +��� ������ �� �� ����&� ������ �

���� �� ����� ���A��� �� ���, @��.=?������� ��

���.�=?������ +��� ������ �� �� &���� ��&� �� ��

����&� ������ �, ��� ����� �� ��� ����� �� +��

�����&��, *��, 6��� ��+ �� ����� �� <&������ ������

������ ������� �� ���.�=?������, ��� ����� �� ��� ���

���&��� ����� �� ���� �� �����&�� ���� 6((>7((�3,/���� ��� �� �����&�� ���� 7(( � 7$(�3 ��� �

����1�� ����� � �� �� ����� �� �� �� ��� , B��� ��

�&�� ���� �� �����&�� &����� ���������� + ��

�� �&��� ��� ������ �� �� ����&� ������ �,

��� ����� �� ��������� ������������ �� �������

����� �� ���� 2 � #'� # � 85� �� 2 � 5$ ��C�� �� ����

�����, ��� ����� �� ���.=?������� ����� �� ���� ' �

8 ��C� �� �����&�� + ����� �� ���� 6(( � 7$(�3,��� ������� �� �������� ����� + �� ����� ��

������ ����� ���A��� �����&�� �� 7$(�3,@��� � �, =#7? &���� �� ����&��� �� � ���� +���

������ � �� ������� ���� �� �����&�� ���� �� 6((>

8((�3 �� ������ ��� �� ���������� ' , ����&��

�� 9((�3 + � � & �� � ������� �� ����� ��

����� �� ��&������ ��� �� �������� � �� �����

������ ���� ����&�� � ���� �� �� �����&�� ����,

��9��� ������

*��, 7�� ��+ �� ����� �� <&������ �����������

<&�������� �� ������ ���� �� ����� ���A��� ��

4�� ���� ����� ���� �� �����&�� ���� ���� 6(( �

7$(�3, ��� ����� �������� ����� �� �� �����&��

����� ��, G�������� ������������ �� �������

+��� � � ������ �� �� ����&� ������ �, � ������

&�� �� 5$(�3� ���� ����������� �(,$ ��C��� ����������� �# ��C��� �� ������� �2 ��C�� +��� ������,

/���� ��� �� �����&�� � 6$(�3 ��� � � ������

����� � �� �� ����� �� �� � ��� ���� +�� �� �����

��� �� �� &���� -&���� �� <&�����, �������� +

�� �� �&��� ��� ������ �� ��+ ���A���

�����&�� , ���������� + �� �� �&��� ���

�� �� ����&� ������ � �����&�� ��& 6$(�3,/���� ��� �� �����&�� � 7((�3 �� ��� � 7$(�3 ���

� � ����� � �� �� ����� �� �� ��� , ������ �� <&���

����� +��� ������ �� �� ����&� ������ � �� -&��1�

��� ��&� ���� �����&�� , ��� ����� ��

�������� �� ����������� ����� �� ���� (,2 � '

�� (,$ � 2 ��C�� �� ��������� +���� �� ����� �� ����

���� ������� �������� ��� � ���� �� �����&��

���� &����,

��� ����� �� ��� ���� �� ����� ���A��� �� �����

��� �&����� �� �����&�� �����+�� ����� ����,

G�������� ������������ <&������ �����������

�������� <&�������� �� ������ +��� ������ �� ��

����&� ������ �, � ����� ���A��� �����&�� ��

5$(�3� ������� �2 ��C�� + ��� �� �� �&���

��� ������, /���� ��� �� �����&�� ���� 6(( �

7$(�3 ��� � � ����� � �� �� ����� �� �� ��� , *��,

7��� ��+ �� ����� �� <&������ ����������� <&���

������ �� ������ �&����� �� �����&��,

������������ �9$ ��C��� ���������� �27 ��C��� ��

<&����� �'6 ��C�� +��� �� �� �&��� ��� �������� �� ����&� ������ � �� �����&�� �� 7$(�3,@��.=?������ �� ���.�=?������ +��� �� ����� �� ��

��������� �� �� ����&� ������ � ���� �� ���A���

�� ��� 7$(�3 �& +��� �� ��� �� �� -&��1���

��&� , ��� ����� �� ��������� ������������ ��

������� ����� �� ���� # � #$� (,9 � 9$� �� 2 �

#$ ��C�� �� ��������� ���� �� �����&�� ���� &����,

��9��� ������4���� ����

*��, 8 ��+ �� ����� �� �����&�� �� �� ����� ��

(� ��)���� �� ��� * +,�� �- .�--!/ !0�01!020 #68$

*��, 8, N���� �� �������� ������� �� ���.=?������� �&����� ��

�����&�� ���� �� ����� ���A��� �� 4�� �� �� �� ����� �� ����

����� ������� �� ���.�=?������ ���� �� ����� ���A��� �� ��� ���

���� ����������� ���,

Page 10: An experimental investigation into the formation of polycyclic-aromatic hydrocarbons (PAH) from pyrolysis of biomass materials

�������� ������� ���.=?�������� �� ���.�=?������,

�������� �� ������ ����� ���� �� ����� ������� ��

�� ���� ����� �� ��&������ ��� , ��� �� &� ���� ��

���A��� �� 4�� �*��, 8��� ������� � ������� +

������ �� �� �����&�� �� � � ����� ����� ��

+�� � ����� � �� �����&�� &��� 7((�3� ��� +���� ������� ����� �� �� �����&�� + ����� �� � 7$(�3,��� ��&�� �� �&� � �� ������ ��� �� ������� � ������

��� &�� ������, ��� ����� �� ������ + ��+ �������

�& ����� �� �� �����&�� + ����� �� ����

7((�3, @��.�=?������� + �� ����� �� ����1��

����� ���� 7$(�3, � �������� ������� �� �������

�� �������� ����� + � � �� ����� ���� �����&��

�� ��� �&� , ��� �� �� � �������� �� �� ����� ��

�� �� ������� �� �������� �� �� ������ ��� ����

�����&�� , ��� �� &� ���� �� ����� ���A��� �� ���

�*��, 8���� +��� ����� � �� � ���� 4��, ����� �� �����

� ����� �� �� �����&�� + ��� �������, ���

����� �� ��� ������ �� ���.�=?������ ����� �� +��

�����&��, M��� =#5? �� ����� ����� ����&� ��

�� ��� ����� ���� ������ �� ������� �� �������

����� � �� ������ �� ��� ���������� �� ��+

�����&�� ,

/� ������ � �� �������� ��+� �� *��, 8� ����

��� � &�� ������������ <&������ �����������

�� <&��������� +��� � � �� ����� �� �� ����&� ��

����1�� ����� , /���� ������ �� ����� �� +������

��� � ����������� �� <&������ � �� ���&�� ����

�&� 7((�3, ��� ����� � �� �� ����� �� ����� ��� ���� �����&�� ���� �� �&� � ���� ������ ��� �

����� ��� �� �����&�� �� .��� // +��� �� ����

���&�� � ���&� ����� �� �� ����� �� ��� � ��

��������� �� �� ����� ����, /� �� �� ��������

���������� + �� �!�� �������� �� �� ����&�

���� �����&�� , ��� � �� ������ �� ��� � �� +��

�� 1����� �� @���� � �, =7? �� ��� =#8?, ��������� �

@���� � �, �� ������� �� �&���������� ��� ���&� ��

��������� �� �� ���������� ����� , ��� =#8?

��������� �-&������&� ���&���� ��� �� �����������

������ �� ��+�� � �� ��� ����� � �� ���&��

����&� �������� � �� ��� ������� + ��

������ ���� ����� �����&��, ��A�� �� 3 ���

=#(? &��� �� � �� ��� �� �� +��� ������ ��

������� ������� ������ ��+��A �& � �� �������

�� �� + �� ���� ���� � �������� �� �� ����� ��

��� �������,

��� ����� �� ��� ���� �� ���� &� �� �����+�� ��

����� �� ����������� ���� ����&�� �� �����, ��� �����

���� ����������� ��� �� ����� +� ����� �� ����&��

������ +��� ������� � �� ��������� ����&�� � ��

�����, ������ ����� ���� ����&�� �� ������ �� �����������

��� ��� ����� ���A��� �����&�� �� 7((�3 ��

�� ������ ��� �� #9(( � �� �� �� ��� �� #;(,';'(�

�� ��������, @��.�=?������ ����� ���� ����������� ���

�5(( ��C� 7$(�3� +��� � � ����1���� ������

������� � ����&�� � �8 ��C��, ��� ������ ����� ��

��� �� �� ���&�� � �� ������ ����� �A� &�

�� �� ����������� ��� �&�&�� � �� *��, #� �� � 4��

�� ��� ������� � �� ���� +� &� �� , *�� �� ��

�� ���� ����� � �� ����� �� ��� ���� �� �����

���A��� �� ��� +��� ��� � ���� ������ �� ���� ��

���A��� �� 4��, ��� �� &� ������ � �� �&�� ��

�� &� ��� �� ������ � �� ������ � �������� � ���

� ������ �� ����1�� ���� �� ���������� �� �����

�� �� ���&��� �� ��� ����&���, ��� ���� �����

��� �&�� �� ���� ����� ��&�� �� ������ ����&��

�� � �� ������� �� ��� ,

� �����������

��� ������ �� ���&��� �� ��� �� �� ����&� �������

� + �������� �� �� �&�� �� �� &� �� �� ��

������ � �������� & ��,

��� ����� �� ��� +��� ��� ������� ������ ���� ��

����� ���A��� �� ��� �� ���� �� ����� ���A��� ��

4��,

��� ��� ����� �� �� ����� �� +�� ����� ���

�����&�� �� �� ������ ��� ��� ����� � �� ������

�������� , ������ ����� ���A��� �����&�� ��

������ �� ������ ��� ������ �� ������� �� +���

������ �� ��&������ ��� , ���������� + �� ��

�&��� ��� ������ �� �� ����&� ������ � ����

�� ����� ���A��� �� ����� �� ����&�� � ������� �

+���� ������� + �� �� �&��� ��� ������ ��

�� ����&� ������ � ���� ����������� ��� ����

�� ������ ��� ,

���� �����&�� ��� � �� ������� �� ��������

����� �� &���� �� ����� � �� �� ����� �� ��� ��

��� � � ,

��� ����� �� ��� ���� �� ���� ���� ����

�����+�� �� ����� �� ����������� ��� � ����&�� �� �����

�� �� �� ���&�� � �� ������ ����� �A� &� �� ��

�&�&�� �� � ������� ���� ����������� ��� �������

� �� � �� �� ���� +� &� �� ,

�������� �������

��� &��� �� ����&� � �� ������ ����� O, ,�,

������� ��� �� &���� �� �� �� ����, ��� � ���

�� %, @����� @, M���A �� L� , L, H������ �� �, /.�

+�� �� ������������ ��� � � � � ����&���

�A��+������,

����������

=#? ������ �� ��+�� %@, ���� :����� 3���& �� '((()'5;$5$,

='? M��� &� O:� %���� A�� 4M, /�; P���� N� �����, � �� � ����

��� �� ������ ���� � , �� ����; ������ @����� #886,

=2? @��� %�, /�; ���������� �� �� ''�� ���� �&� �/��������� ��

3���& ���, �� �&���; ��� 3���& ��� /� �&�� #877, �, #,

=9? M��� �%� ��1� �*� 4���+��� %�, /�; ���������� �� �� ''��

(� ��)���� �� ��� * +,�� �- .�--!/ !0�01!020#685

Page 11: An experimental investigation into the formation of polycyclic-aromatic hydrocarbons (PAH) from pyrolysis of biomass materials

���� �&� �/��������� �� 3���& ���, �� �&���; ��� 3���& �

��� /� �&�� #877, �, #2$,

=$? ��� �� N�&��� �� /A�� �, *��� �� ������� #879)9;###,

=5? ��+�� %@� 4���+��� %�, /�; 3��A� �� L���� �%� ����� , ��� ;

�������� ������ � �� �� &������ 6� /�������� �����

�&�, G�+ N��A; @�� ��� � #872, �, '6,

=6? 4���+��� %�, /�; ���������� �� �� #8� ���� �&� �/���������

�� 3���& ���, �� �&���; ��� 3���& ��� /� �&�� #87', �, #228,

=7? @���� ��� H����� �M4� �� +��� ��, G&�� #85()�&�& ;552,

=8? 4� *M� 4���+��� %�� ��+�� %@, /�; ���������� �� �� '2��

���� �&� �/��������� �� 3���& ���, �� �&���; ��� 3���& �

��� /� �&�� #88(, �, #966,

=#(? ��A�� � 3 ��� �, 3���& *��� #885)#(6;#9#,

=##? ���� G� B������� /, :����� *&�� #888)#2;#(56,

=#'? ��� �H� M���� %@� @��� P4� �!����� ��� *&�� '((#)

7(�#'�;#7'$>25,

=#2? ���� �� H&���� :� B� �� �%, ��� ���� ������ � #885)25;#26>97,

=#9? � ���� /� @�� �:� ��� . �M� @��� %%, 3������� ��

#889)'5';'6>96,

=#$? �!����� �� M���A @� H������ L� *&�� '((#)7(�#'�;#688>

7(6,

=#5? M��� �%, �������� O����� ��� ��� ��� ����&������� '(((,

=#6? @�� �*� @&���� �3� H����� ��� B+�� 3� ����� %�� A���

%�� 4&� 4� *&�� '((#)7(�#'�;#6'6>95,

=#7? @��� 3� N& Q� !� ��� H, *&�� #885)6$�'�;'#2>8,

=#8? ��� :, % ��� 3��� #867;7',

(� ��)���� �� ��� * +,�� �- .�--!/ !0�01!020 #686