Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Synteza filipsytu z popiołów lotnych oraz jego potencjalne zastosowanie w inżynierii środowiska

Cader J., Czarna D., Kunecki P., Panek R., Madej J, Lipiec P., Wdowin M., Franus W.

Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN

|

2018

|

nr 102

171--183

PL

W artykule zbadano możliwość wykorzystania popiołów lotnych klasy C (otrzymywanych w wyniku spalania węgla brunatnego w kotle pyłowym) i F (otrzymywanych w wyniku spalania węgla kamiennego metodą konwencjonalną) jako substratów do syntezy materiału zeolitowego z grupy filipsytu. W tym celu przeprowadzono szereg syntez hydrotermalnych z wykorzystaniem reagentów takich jak wodorotlenek sodu (NaOH) oraz bromek tetrapropyloamoniowy (TPABr). W wyniku reakcji otrzymano docelowy materiał zeolitowy, zarówno z popiołu klasy C, jak i F. Otrzymane produkty syntezy, jak też popiołowe substraty reakcji, poddano charakterystyce chemicznej i mineralogicznej. Badania wykazały, że popiół lotny powstały z węgla brunatnego i kamiennego może być substratem w reakcjach syntez zeolitu, jakim jest filipsyt. Analiza porównawcza dyfraktogramów rentgenowskich produktów z obu typów popiołów wykazała, że lepszym substratem jest popiół klasy C otrzymywany w wyniku spalania węgla brunatnego w kotle pyłowym (w reakcji syntezy otrzymano lepiej wykształcone formy zeolitowe). W pracy dokonano także analizy literaturowej potencjalnych kierunków zastosowania filipsytu w inżynierii i ochronie środowiska. Na podstawie zweryfikowanych danych stwierdzono, iż dalszym kierunkiem badań będzie analiza możliwości wykorzystania otrzymanych materiałów jako potencjalnych sorbentów amoniaku.

EN

The study examined the possibility of using class C fly ash (obtained as a result of brown coal combustion in a pulverized-fuel boiler) and class F (obtained as a result of conventional coal combustion) as substrates for the synthesis of zeolitic material from the phillipsite group. For this purpose, a series of hydrothermal syntheses were carried out using reagents such as sodium hydroxide (NaOH) and tetrapropylammonium bromide (TPABr). As a result of the reaction, the target zeolite material was obtained from both class C and F fly ash. The obtained synthesis products as well as the ash reaction substrates were subjected to chemical and mineralogical characterization. The studies have shown that fly ash formed from brown coal and hard coal may be a substrate in zeolite synthesis reactions to obtain phillipsite. A comparative analysis of X-ray diffractograms of products from both types of ash showed that class C ash obtained as a result of brown coal combustion in a pulverized-fuel boiler is a better substrate (in the synthesis reaction better-formed zeolites were obtained). The article also includes a literature analysis on the potential applications of phillipsite in engineering and environmental protection. Based on the verified data, it was found that the further direction of the research will be the analysis of the possibilities of using the obtained materials as potential ammonia sorbents.

2

Analiza finansowa potencjalnego zastosowania mezoporowatych materiałów krzemianowych do oczyszczania spalin z ditlenku węgla w porównaniu do komercyjnej metody MEA

Koneczna R., Wdowin M., Panek R., Lelek Ł., Żmuda R., Franus W.

Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN

|

2017

|

nr 98

137--150

PL

Technologia CCS ( Carbon Capture and Storage ) jest jedną z metod ograniczających emisję ditleku węgla do atmosfery. Jednak wysokie koszty wychwytywania Co2 w tej technologii są główną przeszkodą wdrażania tego rozwiązania przez elektrownie. Redukcji kosztów oczekuje się przede wszystkim po stronie wychwytywania i oddzielania CO2 z gazów spalinowych (przemysłowych). Artykuł przedstawia ocenę efektywności finansowej najpopularniejszej technologii aminowej (MEA) względem otrzymywanego z popiołów lotnych materiału mezo-porowatego typu McM-41 impregnowanego polietylenoiminą (PEI) dla instalacji CCS. Badania prowadzono dla inwestycji obejmującej trzy kluczowe komponenty stanowiące pełny łańcuch wartości w procesie walidacji technologii CCS (wychwytywanie, transport i składowanie). Prowadzone badania mineralogiczne i określenie właściwości fizykochemicznych produktu mezoporowatego otrzymywanego z materiałów odpadowych, jakimi są popioły lotne, pozwoliły na wskazanie najlepszej klasy sorbentu – McM-41 impregnowanego PEI, który można wykorzystać w technologiach wychwytywania CO2. Opracowanie innowacyjnego związku pozwala nie tylko na usuniecie 100% CO2, ale również obniża koszty operacyjne (OPEX), w tym przede wszystkim koszty zużycia energii o 40% i materiałów w stosunku do mieszanek aminowych np. MEA.

EN

CCS (carbon capture and Storage) technology is one of the methods that limit the release of carbon dioxide into the atmosphere. However, the high cost of capturing Co2 in this technology is a major obstacle to the implementation of this solution by power plants. The reduction of costs is expected primarily on the side of the capture and separation of CO2 from flue/ industrial gas. The article presents the financial performance of the most popular amine technology (MEA) against mesoporous material about McM-41 structure obtained from fly ash, impregnated with polyethyleneimine (PEI), for CCS installations. The study was conducted for an investment comprising three key components that provide a full value chain in CCS validation (capture, transport and storage). The mineralogical studies and determination of the physicochemical properties of mesoporous material produced from waste materials such as fly ash allowed us to identify the best class sorbents of McM-41, which can be used in CO2 capture technologies. Developing an innovative relationship not only allows 100% of CO2 to be removed but also reduces operating costs (OPEX), primarily including energy by 40% and multiple material costs relative to amine mixtures such as MEA.

3

Zastosowanie popiołów lotnych i zeolitów modyfikowanych chitozanem do usuwania jonów metali ciężkich

Kołodyńska D., Gęca M., Franus M., Franus W.

Przemysł Chemiczny

|

2017

|

T. 96, nr 1

124--131

PL

Zeolity modyfikowane za pomocą chitozanu zastosowano do usuwania jonów Cu(II). Omówiono wpływ czasu kontaktu faz, stężenia, pH i wielkości próbki, a także rodzaju zeolitu na efektywność procesu sorpcji. Jak wykazano zastosowanie popiołów lotnych w syntezie zeolitów i wykorzystanie zeolitów syntetycznych w oczyszczaniu ścieków ma uzasadnienie ekonomiczne oraz duże znaczenie dla ochrony środowiska.

EN

Five fly ashes and 4 zeolites optionally modified with chitosan were used for removing Cu(II) ions by sorption from their aq. solns. at pH 3-5. The modification resulted in improving the sorption capacity of the sorbents.

4

Changes in the Textural Parameters of Fly Ash-Derived Na-P1 Zeolite During Compaction Processes

Panek R., Wdowin M., Bandura L., Wisła-Walsh E., Gara P., Franus W.

Mineralogia

|

2017

|

Vol. 48, iss. 1/4

3--22

EN

This paper presents the possibility of receiving the granular forms of a zeolitic material of the Na-P1 type obtained from high-calcium fly ash in a semi-technical scale by means of three compacting techniques. The compaction process was carried out using cement, molasses and water glass as binders. Each of the proposed compacting methods affected the textural parameters of the obtained granular zeolite forms, as well as the binders used. In comparison to the other binders it was found that the cement binder had the smaller impact on the values of the textural parameters of the obtained compacted zeolite forms. The surface area for the zeolite Na-P1 was 98.49 m2•g-1, for the cement as a binder was 69.23 m2•g-1, for the molasses was 52.70 m2•g-1 and for the water glass was 40.87 m2•g-1. For this reason, the briquetting and extruding tests were carried out using cement as a binder.

5

Właściwości zeolitu naturalnego i syntetycznego oraz ich wpływ na efekt spienienia asfaltu

Franus W., Woszuk A., Bandura L., Zofka A.

Materiały Budowlane

|

2017

|

nr 8

60--64

PL

W artykule omówiono wpływ dodatku dwóch różnych zeolitów na efekt spienienia asfaltu niemodyfikowanego 35/50. Zastosowano zeolity o dwóch typach struktury krystalicznej: zeolit syntetyczny Na-P1 i zeolit naturalny klinoptilolit. Oba materiały zeolitowe były przed procesem spienienia asfaltu dodatkowo nasączane wodą, co sumarycznie dało cztery materiały bazowe do badań. Ilość zeolitu dozowanego do asfaltu wynosiła 5% w stosunku do masy asfaltu. Efekt spienienia, którego miarą była zmiana lepkości dynamicznej, przeanalizowano w zależności od właściwości fizykochemicznych zeolitów. Stwierdzono, że efekt spienienia zależy od ilości wody w strukturze zeolitu, sposobu jej uwalniania, rodzaju kationów wymiennych, stosunku krzemu do glinu i właściwości teksturalnych.

EN

This paper presents an investigation on the influence of two different zeolite additions on the 35/50 unmodified asphalt foaming. We examined the zeolites of two different crystal framework types: synthetic zeolite Na-P1 and natural zeolite clinoptilolite. Both zeolite materials were soaked with water before the asphalt foaming process, which gives, in summary, four basic materials for the study. The amount of zeolite doused on the asphalt was 5% in relation to the asphalt mass. The foaming effect, expressed as changes in dynamic viscosity, was analysed with respect to the physicochemical properties of the zeolites. It was found that the asphalt foaming effect depends on the amount of water in the zeolite structure, the way water is released, the kind of exchangeable cations in zeolites, the Si/Al ratio and textural properties.

6

Chemical and physical properties of limestone powder as a potential microfiller of polymer composites

Kępniak M., Woyciechowski P., Franus W.

Archives of Civil Engineering

|

2017

|

Vol. 63, nr 2

67--78

EN

The preliminary stage of asphalt mixture production involves the drying and dedusting of coarse aggregates. The most common types of coarse aggregates used are limestone and basalt. In the process of drying and dedusting the dryer filter accumulates large quantities of waste in the form of mineral powder. This paper introduces an investigation into limestone powder waste as a potential microfiller of polymer composites. Physical characteristics such as the granulation the of powder collected from the filter - in terms of the season of its collection and the type of input materials used - were analysed. A scanning electron microscope (SEM) was used for the investigation described within this paper. The obtained results were compared against those of other materials which can be used as polymer composites microfillers.

PL

Wstępnym etapem produkcji mieszanek mineralno-asfaltowych (MMA) jest suszenie i odpylanie kruszywa grubego. Najczęściej stosowanymi typami kruszyw w produkcji MMA są wapienie i bazalty. W czasie procesu ich wstępnego przygotowania w suszarkach gromadzą się duże ilości odpadu w postaci pyłu mineralnego. Uziarnienie pyłów pochodzących z filtrów suszarek zależy nie tylko od wkładu surowcowego, ale również od pory roku w której pyły zostały zgormadzone. Pyły pochodzące z odpylania kruszyw o podobnym składzie mineralnym wykazują podobne uziarnienie. Znaczące różnice mogą zostać zaobserwowane, gdy porównane zostaną pyły pochodzące z odmiennych wkładów surowcowych. Dalsze analizy były przeprowadzone dla pyłu wapiennego zgromadzonego w maju. Można zauważyć, że pomimo iż charakter uziarnienia pyłu wapiennego jest odmienny od najczęściej stosowanej mikrokrzemionki to wartość najczęstsza jest zbliżona. Uziarnienie odpadowego pyłu wapiennego jest zbliżone do uziarnienia mikrokrzemionki, jednakże odznacza się zwiększoną zawartością grubszych ziaren (średnica 50-100m). Warto jednak zauważyć iż prawie w całości odpad spełnia wymagania stawiane mikrowypełniaczom (98% ziaren ma średnicę poniżej 120 µm).

7

Kompozyty chitozanowo-zeolitowe otrzymywane na bazie popiołów lotnych do usuwania metali ciężkich

Kołodyńska D., Franus W.

Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN

|

2016

|

nr 95

145--155

PL

Adsorpcja to jedna z najskuteczniejszych metod stosowanych do usuwania substancji toksycznych z roztworów wodnych. Skuteczność tej metody uzależniona jest od doboru i ilości odpowiedniego sorbentu. W ostatnim czasie obserwuje się wzrost zainteresowania usuwaniem szkodliwych i toksycznych związków od wód powierzchniowych i ścieków za pomocą tak zwanych sorbentów naturalnych. Wykazano m.in. dużą skuteczność usuwania fosforanów, jonów metali ciężkich, fluorków, boru ze ścieków za pomocą popiołów lotnych. Ponadto, w wielu pracach opisano wykorzystanie tego typu materiałów w usuwaniu barwników, fenoli, wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych i innych związków organicznych. Popioły lotne powstają w procesie spalania węgla. Roczna produkcja popiołów lotnych utrzymuje się na poziomie 5,5 • 10 8 Mg, przy czym największymi producentami popiołów lotnych są Chiny, USA i Indie. W Polsce w 2013 roku wytworzono 4,5 • 10 6 Mg popiołów lotnych z czego 87% zostało wykorzystane. Stwarza to ogromne problemy środowiskowe. Skład chemiczny i mineralogiczny jak również właściwości popiołów lotnych uzależnione są od pochodzenia, wartości kalorycznej węgla, a także innych parametrów, takich jak zawartość wody, rozmiar ziaren, stopień amorficzności itp. Popioły lotne mogą być stosowane w wielu dziedzinach, między innymi dodawane są do cementu i betonu. Ze względu na obecność mikro- i makroelementów stosuje się je w rolnictwie. Po procesie modyfikacji, m.in. za pomocą wysokiej temperatury, mielenia, działania kwasów czy dodatku chitozanu mogą być stosowane jako efektywne sorbenty substancji szkodliwych i toksycznych z wód i ścieków.

EN

Adsorption is one of the most effective methods used to removal of toxic substances from aqueous solutions. The effectiveness of this method depends on the selection and amounts of the corresponding sorbent. Recently there has been observed growth of interest in removal of harmful and toxic compounds from surface waters and wastewaters by means of so called natural sorbents. Among others good efficiency of removal of phosphates, heavy metal ions fluorides, boron from wastewaters was proved by means of fly ash. Moreover, it is useful in removal of dyes, phenols, polycyclic aromatic hydrocarbons and other organic compounds as discussed in nu- merous papers. Fly ash is formed as a by-product in coal combustion. The yearly fly ash production is estimated to be 5.5 • 10 8 Mg, however, the largest amounts are produced in China, the USA and India. In Poland in 2013 there was created 4.5 • 10 6 Mg of fly ash, of which 87% was subjected to recovery. This enormous amount of industrial wastes can be a serious environmental problem. Chemical and mineralogical compositions as well as physicochemical properties of fly ash depend on geochemical origin and calorific capacity as well as water content, particle size, degree of amorphicity etc. Fly ashes can be used in many fields, among others, they are added to cement and concrete. Due to the presence of micro- and macroelements they are applied in agriculture. After modification using high temperature, grinding, acid activation or chitosan they can be applied as an effective sorbents of different pollutants from waters and wastewaters.

8

Wpływ promieniowania mikrofalowego na zdolności sorpcyjne adsorbentów otrzymanych z porolniczych materiałów odpadowych

Kaźmierczak-Raźna J., Franus W., Pietrzak R

Przemysł Chemiczny

|

2016

|

T. 95, nr 7

1359--1364

PL

Przedstawiono wyniki badań otrzymywania adsorbentów węglowych za pomocą promieniowania mikrofalowego oraz wykorzystania ich jako adsorbentów tlenku azotu(IV). Sorbenty otrzymano przez karbonizację siana o niskiej jakości w trzech różnych temperaturach w piecu mikrofalowym o mocy 1400 W przy częstotliwości 2,45 GHz przez 60 min. Zbadano wpływ temperatury karbonizacji na parametry teksturalne, właściwości kwasowo-zasadowe powierzchni oraz zdolności sorpcyjne otrzymanych materiałów. Wykazano, że niskiej jakości siano jest dobrym prekursorem do otrzymywania materiałów węglowych za pomocą promieniowania mikrofalowego, które które wykazują zasadowy charakter powierzchni, dzięki czemu są skutecznymi adsorbentami do usuwania tlenku azotu(IV) z powietrza. Najlepsze właściwości sorpcyjne wykazał karbonizat otrzymany w temp. 500°C.

EN

Low-quality hay was carbonized by microwave pyrolysis at 400, 450 or 500°C for 60 min and used as a sorbent for NO2. The effect of pyrolysis temp. on the textural parameters, acid-base character of the surface and sorption properties of the carbonizates was tested. The carbonizates were characterized by low-temp. N2 sorption and detn. of pH as well as the no. of surface O2-contg. oxygen groups. The adsorption of NO2 was carried out both from dry and wet air (70% humidity) either with or without the prehumidification. The sorption efficiency depended on the conditions of pyrolysis and on the conditions of adsorption. The sorption capacity increased with increasing temp. of the hay pyrolysis as well as depended on presence of moisture during adsorption. The carbonizate made at 500°C showed the highest NO2 sorption capacity both under dry and wet air conditions.

9

Adsorpcja barwników organicznych na węglach aktywnych otrzymanych z porolniczych i poprodukcyjnych materiałów odpadowych

Kaźmierczak-Raźna J., Nowicki P., Franus W., Pietrzak R.

Przemysł Chemiczny

|

2016

|

T. 95, nr 7

1294--1299

PL

Przedstawiono wyniki badań nad otrzymywaniem węgli aktywnych za pomocą ogrzewania mikrofalowego oraz wykorzystaniem ich jako adsorbentów barwników organicznych z roztworów wodnych. Sorbenty otrzymywano przez aktywację bezpośrednią niskiej jakości siana oraz trocin drzew iglastych w piecu mikrofalowym o mocy 1400 W, przy częstotliwości 2,45 GHz. Zbadano wpływ rodzaju użytego prekursora na parametry teksturalne, właściwości kwasowo-zasadowe powierzchni oraz zdolności sorpcyjne otrzymanych materiałów. W celu porównania efektywności stosowanej metody badania obejmowały również wytworzenie węgli aktywnych z wykorzystaniem ogrzewania konwencjonalnego.

EN

Two activated C were produced by carbonization of low quality hay and sawdust from coniferous wood in a microwave oven under CO2 at 800°C, 1400 W, and 2.45 GHz studied for elementary compn., textural parameters and acidbase properties and then used for removal of methylene blue, methyl red and Kongo red dies from their aq. solns. (concns. 10–60 mg/L). The adsorption efficiency was described by Langmuir and Freundlich isotherms. The activated C produced by microwave heating were only in some cases more effective adsorbents than those produced under conventional heating.

10

Analiza możliwości zastosowania odpadowego pyłu bazaltowego w zaprawie cementowej

Dobiszewska M., Franus W., Turbiak S.

Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury / Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture

|

2016

|

z. 63, nr 1/I

107--114

PL

Rosnące zapotrzebowanie na surowce naturalne do produkcji materiałów budowlanych, spowodowało intensyfikację badań dotyczących możliwości wykorzystania w produkcji budowlanej materiałów odpadowych. Powszechnie, jako dodatek mineralny do cementu stosowany jest granulowany żużel wielkopiecowy, popiół lotny, czy też pył krzemionkowy. Podczas obróbki kruszywa stosowanego do produkcji mas mineralno-asfaltowych (MMA) powstają duże ilości odpadów pylastych. Utylizacja tych odpadów stanowi obecnie duży problem w wielu wytwórniach MMA. W pracy dokonano analizy możliwości zastosowania odpadowego pyłu bazaltowego do produkcji zaprawy cementowej. Najpierw zbadano właściwości fizyczne i chemiczne zastosowanego pyłu bazaltowego. Celem określenia wpływu dodatku pyłu bazaltowego na niektóre właściwości zapraw przygotowano cztery mieszanki, w których pył bazaltowy stanowił częściowy zamiennik piasku w ilości 0-30% masy piasku. Badania doświadczalne dotyczyły analizy wpływu pyłu na wytrzymałość zapraw na ściskanie i zginanie po 2, 28 i 56 dniach dojrzewania próbek, mrozoodporności, nasiąkliwość oraz zdolności do kapilarnego podciągania wody. Następnie przeprowadzono badania dotyczące wpływu dodatku pyłu bazaltowego na mikrostrukturę oraz porowatość zaprawy. Wyniki przeprowadzonych badań wskazują na to, że pył bazaltowy może być stosowany do produkcji zapraw cementowych, jako substytut piasku naturalnego. Zastąpienie części piasku w zaprawie cementowej przez pył bazaltowy pozwoli na zagospodarowanie odpadu przemysłowego oraz wpłynie na poprawę niektórych cech zaprawy cementowej.

EN

Growing demand for natural resources used for building materials production led to intensification research concerning the possibility of using by-products. Granulated blast furnace slag, fly ash and silica fume are used as a supplementary cementitious materials. Asphalt mixture production leads to formation of significant amounts of mineral powder. Utilization of this waste is a problem in Asphalt Batch Mix Plant. The present study analysed the possibility of using basalt powder in cement mortar. The physical properties and chemical composition of powder basalt were firstly studied. Four cementitious mortars were prepared with powder basalt as a partial substitute of sand in amount of 0-30% sand mass. Experiments were carried out to determine an influence of powder basalt on some properties of cementitious mortar. The compressive and flexural strength at 2, 28 and 56 days of curing, freeze resistance, absorptivity and capillary rise of water were conducted. Secondly, SEM test and mercury porosimetry test were conducted to investigate microstructure of a mortar with powder basalt. The results show that powder basalt can be use as an effective substitute of fine aggregate in cementitious mortar. Use of the powder basalt as a partial substitution of sand anable for the management of industrial waste and improves some properties of cementitious mortar.

11

Zastosowanie mieszanek mineralno-asfaltowych o obniżonej temperaturze zagęszczania z dodatkiem zeolitów w warunkach rzeczywistych

Woszuk A., Franus W.

Budownictwo i Architektura

|

2016

|

Vol. 15, nr 1

123--132

PL

Celem tej pracy jest ocena możliwości obniżenia temperatury zagęszczania mieszanek mineralno-asfaltowych (MMA) przez zastosowanie zeolitów na podstawie badań nawierzchni z odcinka doświadczalnego. W artykule przedstawiono zarówno wyniki badań laboratoryjnych jak i próbek z odcinka doświadczalnego dla AC 16 W 35/50 z dodatkiem zeolitu naturalnego – klinoptilolitu. Ilość dozowanego materiału zeolitowego wynosiła 1% w stosunku do masy mieszanki mineralnej oraz 0,4% – przy dodatkowym nasączeniu klinoptilolitu wodą. Na podstawie badań laboratoryjnych wykazano, iż możliwe jest obniżenie temperatury zagęszczania mieszanek mineralno-asfaltowych na ciepło (WMA) z dodatkiem zeolitu o 30ºC z 145ºC do 115ºC. Podczas wbudowywania mieszanki na odcinku doświadczalnym uzyskano obniżenie temperatury zagęszczania o 20–40ºC. Badania MMA z tego odcinka obejmowały: zawartość lepiszcza rozpuszczonego, zagęszczenie warstwy, odporność na deformacje trwałe oraz moduł sztywności metodą IT-CY.

EN

The aim of this study is to evaluate the possibility of decreasing the mix asphalt compaction temperature through zeolites use, based on pavement analysis of the trial section (of road). The article contains results of laboratory tests and analysis of samples from trial section (of road)for AC 16 W 35/50 with addition of a natural zeolite – clinoptilolite. The amount of dosed zeolite material was 1% with regard to the mineral mix mass and 0,4% – with additional clinoptilolite infusion with water. Basing on laboratory tests, it was proved that it is possible to decrease the compaction temperature of warm mix asphalt (WMA) with zeolite addition by 30ºC (from 145ºC to 115ºC). Compaction temperature decrease of 20–40ºC was obtained during incorporation of the mix in the trial section (of road). The MMA analysis of this section (of road)included: soluble binder content, compactibility, resistance to permanent deformation and stiffness modulus using a IT-CY method.

12

Structure and Magnetic Properties of Bi5Ti3FeO15 Ceramics Prepared by Sintering, Mechanical Activation and Edamm Process. A Comparative Study

Jartych E., Pikula T., Mazurek M., Franus W., Lisinska-Czekaj A., Czekaj D., Oleszak D., Surowiec Z., Aksenczuk A., Calka A.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2016

|

Vol. 61, iss. 2A

869--874

EN

Three different methods were used to obtain Bi5Ti3FeO15 ceramics, i.e. solid-state sintering, mechanical activation (MA) with subsequent thermal treatment, and electrical discharge assisted mechanical milling (EDAMM). The structure and magnetic properties of producedBi5Ti3FeO15 samples were characterized using X-ray diffraction and Mössbauer spectroscopy. The purest Bi5Ti3FeO15 ceramics was obtained by standard solid-state sintering method. Mechanical milling methods are attractive because the Bi5Ti3FeO15 compound may be formed at lower temperature or without subsequent thermal treatment. In the case of EDAMM process also the time of processing is significantly shorter in comparison with solid-state sintering method. As revealed by Mössbauer spectroscopy, at room temperature theBi5Ti3FeO15 ceramics produced by various methods is in paramagnetic state.

13

Mechanical and durability properties of concretes incorporating natural zeolite

Markiv T., Sobol K., Franus M., Franus W.

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2016

|

Vol. 16, no. 4

554--562

EN

This paper investigates the application of natural zeolite as a substitute of cement in concrete. It studies the mechanical and durability properties of concretes containing 10% of natural zeolite and superplasticizer, as well as 10% of natural zeolite, superplasticizer and an air-entraining agent in comparison to concretes without natural zeolite. The study shows that fresh concrete mixture containing zeolite due to its high surface area demands a higher dosage of superplasticizer to achieve the targeted slump flow. While concretes containing natural zeolite characterize a lower compressive strength until 90 days of hardening, the compressive strength exceeds the strength of the concretes without zeolite after 180 days. The results also reveal the considerable effectiveness of using a superplasticizer and an air-entraining agent in zeolite incorporating concretes on water penetration, drying shrinkage and freeze–thaw resistance of concretes.

14

Analiza możliwości oczyszczania gazów wylotowych z Hg0 i CO2 na zeolitach syntetycznych otrzymanych z popiołów lotnych

Wdowin M., Baran P., Panek R., Zarębska K., Franus W.

Rocznik Ochrona Środowiska

|

2015

|

Tom 17, cz. 2

1306--1319

EN

The paper presents the usage possibility of Na-X zeolite as a sorbent of elemental (Hg0) form of mercury or carbon dioxide (CO2). The research material was zeolite obtained in the hydrothermal reaction of fly ash and an aqueous solution of sodium hydroxide. To improve the adsorption capacity of the zeolite with respect to vapour of mercury (Hg0), the zeolite was silver activated by ion exchange method. As a result a form of Ag-X zeolite was obtained. To determine the influence of a modification on sorption capacity of obtained zeolites (Na-X, Ag-X) were subjected to mineralogical and textural characteristics. Then for both zeolites the Hg0 and CO2 sorption studies were performed. Mineralogical analysis of SEM-EDS showed that the sodium ions have been substituted in its entirety with silver ions. After activation of the specific surface area and the share of mesoropores have decreased. However, the share of micropores increased which is associated with substitutions of Na+ ions by ions with a larger ionic radius i.e. silver. Mercury vapour sorption experiment showed almost immediate breakthrough across zeolite Na-X at a flow rate of gas stream at 80 ml/min. Activation of silver greatly improved sorption capacity of tested zeolite and breakthrough of 5% wt. Hg0 occurred after the time of 13017 min. The time for breakthrough of Hg0 for Ag-X is five times longer than for the commercially available activated carbon modified with bromine (AC/Br). Carbon dioxide adsorption studies have shown little effect for sorption capacity for zeolite with silver, where the result for the zeolite Na-X and Ag-X were similar at average level of 25 cm3g-1 for p/p0 = 0.01 (lower values for Ag-X). From obtained results the constants of Dubinin-Raduszkiewicz and Langmuir isotherms were calculated. The monolayer capacity calculated from the equation of Langmuir have shown the lack of differentiation for both examined samples, indicating that the modification of the starting zeolite with silver ions did not improve the sorption capacity with respect to carbon dioxide. Besides in the considered pressure range sorption capacity of zeolites terms to carbon dioxide decreased slightly. The results indicate that the silver modification improves the adsorption of mercury vapour, but has no effect on the sorption of carbon dioxide.

15

Charakterystyka zeolitów i ich zastosowanie jako adsorbentów substancji ropopochodnych

Bandura L., Franus M., Panek R., Woszuk A., Franus W.

Przemysł Chemiczny

|

2015

|

T. 94, nr 3

323-327

PL

Przedstawiono wyniki badań dotyczących wykorzystania zeolitów jako adsorbentów do usuwania substancji ropopochodnych. Jako adsorbenty zastosowano zeolity syntetyczne (Na-P1 i Na-X) otrzymane z popiołów lotnych, zeolit naturalny (klinoptilolit) i adsorbent komercyjny (Damolin). Sorbenty scharakteryzowano pod kątem składu mineralnego i tekstury oraz zbadano ich właściwości adsorpcyjne względem popularnych paliw silnikowych. Zeolity syntetyczne z popiołów lotnych wykazały większe pojemności sorpcyjne względem tych paliw niż klinoptilolit i adsorbent firmy Damolin.

EN

Na-P1 and Na-X zeolites were prepd. by conversion of fly ash, studied for mineral compn., morphol. and textural properties and used for sorption of 2 com. Petroleum-derived oils. The synthetic zeolites showed higher sorption capacity than the com. sorbent and clinoptilolite used for comparison.

16

Wpływ dodatku zeolitu NaP1 i klinoptilolitu na lepkość asfaltu

Woszuk A., Franus W.

Logistyka

|

2015

|

nr 4

6819--6827, CD2

PL

Celem tej pracy jest ocena wpływu dodatku zeolitu na lepkość asfaltu. Dodatek zeolitu do mieszanki mineralno-asfaltowej to jeden ze sposobów obniżenia temperatur technologicznych poprzez spienienie asfaltu. Istotą procesu spieniania jest obniżenie lepkości asfaltu. Natomiast wyniki badań lepkości asfaltu z dodatkiem zeolitu opisane w literaturze nie są jednoznaczne. Wpływ na wynik testów laboratoryjnych mogą mieć stosowanie materiały ale także przebieg procedury badawczej. Zdaniem autorów dla dodatku w postaci zeolitów istotne znaczenie ma ilość uwalnianej wody oraz właściwy czas wykonania badania.

EN

The aim of this paper is to evaluate the effect of zeolite addition on the viscosity of the asphalt. Zeolite additive to asphalt is one way to reduce the temperature by foaming asphalt technology. The essence of the foaming process is to reduce the viscosity of the asphalt. While the results of the viscosity of the asphalt with the addition of zeolite described in the literature are not unambiguous. Impact on the results of laboratory tests may have the materials used but also the course of the test procedure. According to the authors, the amount of released water and the correct time of the study are important.

17

Analiza właściwości zeolitu jako suplementu cementu na podstawie badań własnych i innych realizowanych na świecie

Szulej J., Pieńko M., Franus W., Ogrodnik P.

Logistyka

|

2015

|

nr 4

6052--6059, CD 2

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań parametrów materiałowych betonowych próbek z dodatkiem tufów zeolitowych i porównano je z danymi zawartymi w literaturze światowej. Częściowo wyniki badań własnych zostały zaprezentowane w pracach [11, 12, 13], gdzie przedstawiono wyniki badań parametrów tłumienia żelbetowych płyt ze zmodyfikowanym spoiwem i parametry materiałowe zmodyfikowanego betonu bez dodatku plastyfikatora i dodając plastyfikator. Próbki poddane badaniom posiadały zmodyfikowane spoiwo, w którym część cementu zastąpiono zeolitem (stosowano 0%, 5%, 10%, 20%, 30% dodatek zeolitu). Określono cechy materiałowe zmodyfikowanego betonu takie jak: wytrzymałość na ściskanie (po 3, 7, 14, 28, 56 dniach), mrozoodporność, nasiąkliwość oraz wartości modułu Younga. Wyniki uzyskane z badań porównano z wynikami prac [7, 8, 9, 10].

EN

The research results of material parameters of concrete samples with the addition of zeolite tuffs were presented in the article. Subsequently, they were compared with the data included in the world literature. The results of own study were partly demonstrated in the works [11, 12, 13], where the tests results of damping parameters of concrete plates with a modified binder, and the material parameters of modified binder with and without the addition of plasticizer were shown. The samples subjected to tests contained a modified binder, in which the part of cement was replaced by zeolite (0%, 10%, 20%, 30%, 40% of zeolite additive). The following material characteristics of modified concrete were determined: compressive strength (after 3, 7, 14, 28, 56 days), frost resistance and absorbability, and the values of Young’s modulus. The results were compared with the outcomes of the works [7, 8, 9, 10].

18

Peculiarities of hydration processes of cements containing natural zeolite

Sobol K., Markiv T., Terlyha V., Franus W.

Budownictwo i Architektura

|

2015

|

Vol. 14, nr 1

105--113

EN

In this study, properties and peculiarities of hydration processes as well as paste microstructure of blended cements containing 10% by weight of natural zeolite were investigated. Free calcium hydroxide content, crystalline hydration products and microstructural architecture of hydrated cement pastes were examined by physical and chemical methods. It was found that the addition of natural zeolite provides formation of an extra amount of fine crystalline ettringite and tobermorite-like calcium hydrosilicates of CSH (B) type in the mineral non-clinker part of Portland cement resulting in strength synthesis of cement stone with high performance properties.

19

Badania właściwości zeolitów otrzymywanych z popiołów lotnych pod kątem wykorzystania ich jako sorbentów CO2

Wdowin M., Panek R., Franus W.

Polityka Energetyczna

|

2014

|

T. 17, z. 4

329--338

PL

W pracy przedstawiono charakterystykę mineralogiczno-teksturalną oraz wstępne wyniki sorpcji CO2 syntetycznych materiałów zeolitowych otrzymanych z popiołu lotnego klasy F w wyniku reakcji hydrotermalnej. Jako produkty reakcji otrzymano trzy typy materiałów zeolitowych: Na-X, Na-P1, Na-A. Materiał porównawczy stanowił zeolit naturalny – klinoptilolit ze złoża Sokirnica (Ukraina). W celu zwiększenia chłonności sorpcyjnej względem ditlenku węgla badane materiały poddano aktywacji organicznej, wykorzystując w tym celu polietylenoiminę (PEI). Na aktywowanych i wyjściowych materiałach przeprowadzono analizy XRD oraz SEM-EDS na potrzeby określenia wpływu aktywacji na strukturę badanych zeolitów oraz przeprowadzono eksperymenty sorpcji CO2 w warunkach statycznych. Badania wykazały, że PEI nie zmienia składu mineralnego badanych zeolitów – jedynie tworzy formy tzw. „polew” (bezpostaciowych nagromadzeń) na powierzchniach badanych materiałów. Eksperymenty sorpcji dały lepsze wyniki chlonności sorpcyjnej CO2 dla zeolitów aktywowanych PEI (nawet sześciokrotnie). Najlepsze wyniki zanotowano dla zeolitu Na-X z PEI, gdzie chłonność sorpcyjna zachowała się na poziomie 2,6 mmol/g, co jest jednak zbyt niskim wynikiem, aby zastosować te materiały w skali technicznej. Dlatego konieczne są dalsze poszukiwania metod modyfikacji celem zwiększenia chlonności badanego materiału względem CO2.

EN

This paper presents the mineralogical and textural characteristics – as well as preliminary results of determining the CO2 sorption capacity – of synthetic zeolite materials derived from F class fly ash in hydrothermal reactions. Concerning the reaction products, three types of zeolite materials were obtained as follows: Na-X, Na-P1, and Na-A. The comparative material was a natural zeolite-clinoptilolite from the Sokirnica deposit (Ukraine). In order to enhance the sorption capacity of the tested zeolites with respect to carbon dioxide, they were activated by means of the organic compound polyethyleneimine (PEI). The untreated and activated materials were examined by XRD, SEM-EDS analysis for the purpose of determining the effect of activation on the structure of the zeolites. For all zeolites, CO2 sorption experiments were performed under static conditions. The studies showed that the PEI did not change the mineral composition of the zeolites; it only created a form of coating on the surfaces of the tested materials. Sorption capacity experiments showed better results for the CO2 sorption of PEI activated zeolite (up to six times higher). The best results were noted for the Na-X zeolite with PEI, where sorption capacity was at a level of 2.6 mmol/g, though it is too low a result to apply these materials on an industrial scale. Therefore, the need for further modification methods is necessary to increase the CO2 sorption capacity of the tested materials.

20

Wpływ dodatku zeolitu na właściwości fizykomechaniczne tynków renowacyjnych

Barnat-Hunek D., Klimek B., Franus W.

Izolacje

|

2014

|

R. 19, nr 9

58--64

PL

W artykule opisano możliwość uzyskania tynków renowacyjnych z wykorzystaniem zeolitów. Przeanalizowano wpływ naturalnego zeolitu frakcji 0,5–2,0 mm zastosowanego w ilości 14,76% masowych na właściwości tynków aplikowanych na zasolonych murach.

EN

The article describes the possibility of plaster restorationobtaining renovation plaster with the use of zeolites. The It also contains an analysis of the influence of natural 0.5–2.0 mm fraction of the zeolite used in an amount of 14.76% (mass percentage) on the properties of applied plaster on applied to saline walls.