Biodegradation of New Polymer Foundry Binders for the Example of the Composition Polyacrylic Acid/Starch

• Autorzy: Grabowska B. , Zapotoczny S. , Bulwan M. , Grabowski G.

Warianty tytułu

PL

Biodegradacja nowych polimerowych spoiw odlewniczych na przykładzie kompozycji poli(kwas akrylowy)/skrobia

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The investigations on the biodegradation process pathway of the new polymer binders for the example of water soluble composition polyacrylic acid/starch are presented in the hereby paper. Degradation was carried out in water environment and in a soil. The determination of the total oxidation biodegradation in water environment was performed under laboratory conditions in accordance with the static water test system (Zahn-Wellens method), in which the mixture undergoing biodecomposition contained inorganic nutrient, activated sludge and the polymer composition, as the only carbon and energy source. The biodecomposition progress of the polymer composition sample in water environment was estimated on the basis of the chemical oxygen demand (COD) measurements and the determination the biodegradation degree, R_t, during the test. These investigations indicated that the composition polyacrylic acid/starch constitutes the fully biodegradable material in water environment. The biodegradation degree R_t determined in the last 29th day of the test duration achieved 65%, which means that the investigated polymer composition can be considered to be fully biodegradable. During the 6 months biodegradation process of the cross-linked sample of the polymer composition in a garden soil several analysis of surface and structural changes, resulting from the sample decomposition, were performed. Those were: thermal analyses (TG-DSC), structural analyses (Raman spectroscopy) and microscopic analyses (optical microscopy, AFM).

PL

W pracy przedstawiono badania nad przebiegiem procesu biodegradacji nowych spoiw polimerowych na przykładzie wodorozpuszczalnej kompozycji poli(kwas akrylowy)/ skrobia. Degradację prowadzono w środowisku wodnym i w glebie. Oznaczenie całkowitej tlenowej biodegradacji w środowisku wodnym wykonano w warunkach laboratoryjnych zgodnie ze statycznym wodnym systemem testowym (metoda Zahna Wellensa), w którym poddana biorozkładowi mieszanina zawierała pożywkę nieorganiczną, osad czynny oraz kompozycję polimerową, jako jedyne źródło węgla i energii. Postęp biorozkładu próbki kompozycji polimerowej w środowisku wodnym oceniano na podstawie pomiarów chemicznego zapotrzebowania na tlen (ChZT) i wyznaczenia stopnia biodegradacji R_t w przygotowanych mieszaninach w trakcie trwania testu. Przeprowadzone badania biodegradacji w środowisku wodnym wykazały, że kompozycja poli(kwas akrylowy)/skrobia jest materiałem w pełni biodegradowalnym w środowisku wodnym. Stopnień biodegradacji R_t wyznaczony w ostatnim 28 dniu trwania testu osiągnął poziom 65%, co oznacza iż badaną kompozycję polimerową można uznać za w pełni biodegradowalną. Podczas trwania procesu biodegradacji próbki usieciowanej kompozycji polimerowej w glebie ogrodowej trwającego 6 miesięcy przeprowadzono analizę termiczną (TG-DSC), analizę strukturalną (spektroskopia Ramana) oraz mikroskopową (mikroskopia optyczna, AFM) zmian powierzchniowych i strukturalnych wynikających z rozkładu próbki.

Słowa kluczowe

EN

polymer binder; polymer composition; moulding sand; biodegradation process; biodecomposition

PL

spoiwo polimerowe; kompozycja polimerowa; masa formierska; biodegradacja; biorozkład

• Wydawca: Komisja Odlewnictwa Polskiej Akademii Nauk Oddział w Katowicach
• Czasopismo: Archives of Foundry Engineering
• Rocznik: 2011
• Tom: Vol. 11, iss. 2 spec.
• Strony: 65--70
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Grabowska B.

• Faculty of Foundry Engineering, AGH, University of Science and Technology, Reymonta st. 23, 30-059 Kraków, Poland

autor

Zapotoczny S.

• Faculty of Chemistry, Jagiellonian University, Ingardena st. 3, 30-060 Kraków, Poland

autor

Bulwan M.

• Faculty of Chemistry, Jagiellonian University, Ingardena st. 3, 30-060 Kraków, Poland

autor

Grabowski G.

• Faculty of Material Engineering and Ceramics, AGH, University of Science and Technology, Mickiewicza Al. 30, 30-059 Kraków, Poland

Bibliografia

• [1] Mohanty A. K., Misra M., Drzal L. T.: Natural fibres, biopolymers and biocomposites, Taylor & Francis Group, USA, (2005).
• [2] E. Olędzka, M. Sobczak, W.L. Kołodziejski: Polymers in medicine – review of recent studies, Polimery, vol. 52, No 11/12, (2007) p. 795-804.
• [3] Chanda M., Roy Salil K.: Industrial Polymers, Specialty Polymers and Their Applications, CRC Press, Taylor&Francis Group (2008).
• [4] Belgacem M. N., Gandini A.: Monomers, polymers and composites from renewable resources, Elsevier (2008).
• [5] Mucha M.: Polimery a ekologia, Wydawnictwo Politechniki Łódzkiej, Łódź (2002) (in Polish).
• [6] Rabek J. F.: Wspólczesna wiedza o polimerach, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa (2008) (in Polish).
• [7] Grabowska B., Holtzer M.: Application of a Microwave Radiation as a Cross-linking Factor in the System: Sodium Polyacrylate – Silica Gel, Polimery (2007), 52, No. 11/12, p. 841-847.
• [8] Grabowska B., Holtzer M.: Application of Spectroscopic Methods for Investigation of Cross-Linking Process of Sodium Polyacrylate by Various Methods, Polimery, (2008) vol. 53, No. 7/8, p. 531-537.
• [9] Grabowska B., Holtzer M.: Patent PL207459B1 (2010).
• [10] PN-EN ISO 9888: Jakość wody. Oznaczenie całkowitej biodegradacji tlenowej związków organicznych w środowisku wodnym. Test statyczny (metoda Zahna-Wellensa) (2005) (in Polish).
• [11] PN ISO 15705: Jakość wody. Oznaczanie indeksu chemicznego zapotrzebowania tlenu (SP-ChZT). Metoda zminiaturyzowana z zastosowaniem szczelnych probówek (2005) (in Polish).