Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Precursors of volatile organic compounds emitted during phosphorite processing

Śliwak A., Gryglewicz S., Hoffmann J., Gryglewicz G.

Polish Journal of Chemical Technology

|

2012

|

Vol. 14, nr 2

62-69

EN

The composition of solvent-soluble organic matter of phosphorite, which is a precursor of volatile organic compounds emitted by the fertilizer industry, was studied. A benzene-methanol mixture and chloroform were used for the extraction of free and bound bitumen from phosphorites, respectively. The separated bitumen fractions were characterized qualitatively by GC-MS and quantitatively by GC-FID. n-Alkanes, n-alkenes, fatty acids and isoprenoids were identified in the extracts. The main components were n-alkanes and n-alkenes, constituting over 80% of the total bitumen determined. An unexpected presence of n-alkenes only in the free bitumen fraction was found. The possible source of ill-smelling substances evolved during treatment of phosphorite with H2SO4 was discussed.

2

Wpływ modyfikacji technologicznych wytwarzania nawozów na emisję związków odorowych

Hoffmann J., Gryglewicz G., Hoffmann K., Gryglewicz S., Rutkowski P.

Przemysł Chemiczny

|

2010

|

T. 89, nr 4

386-390

3

Emisja substancji odorowych w procesach superfosfatowych

Hoffmann J., Gryglewicz G., Hoffmann K., Gryglewicz S., Rutkowski P.

Przemysł Chemiczny

|

2009

|

T. 88, nr 5

454-456

4

Emission of the odour substances from fertilizer industry

Hoffmann J., Gryglewicz G., Hoffmann K., Gryglewicz S., Okereke W., Skut J.

Polish Journal of Chemical Technology

|

2009

|

Vol. 11, nr 1

12-15

EN

Mineral fertilizers are indispensable for the intensification of plant production in agriculture. This process can cause a significant odour nuisance for the environment due to organic compounds content in apatites and phosphorites converted into fertilizers. The following chemical compounds are emitted to the gas phase among others: hydrogen sulphide, organic sulphides and (methyl, ethyl, isopropyl, butyl) disulphides, chain hydrocarbons, organic oils, waxes and carboxylic acids. A method using gas chromatography analysis with the mass detector (TD-GS-MS), to determine trace concentrations, was developed and tested for the assessment of odour nuisant substances emission from these processes. Application of additional thermal desorber to enable the intense desorption of the investigated organic compounds (previously adsorbed on classical sorbents) in the industrial research has been taken into consideration. In effect it facilitates the accumulating substances to be analyzed at short time interval providing identifying measurements. The technique has been verified during the investigation of the substances emitted in fertilizers processes at Maroko phosphorite decomposition. The organic sulfur compounds, aliphatic and aromatic hydrocarbons have been detected.

5

Adsorpcja monopodstawionych fenoli na węglach aktywnych o zróżnicowanym charakterze chemicznym powierzchni

Lorenc-Grabowska E., Gryglewicz G.

Inżynieria i Ochrona Środowiska

|

2006

|

T. 9, nr 2

173-184

PL

W pracy zbadano wpływ charakteru chemicznego powierzchni węgla aktywnego na adsorpcję wybranych monopodstawionych fenoli. Wyjściowy węgiel aktywny CWZ 22 poddano demineralizacji, działaniu nadtlenku wodoru, amoniaku i wygrzewaniu w wysokiej temperaturze w atmosferze inertnej. Otrzymane węgle różniły się zawartością kwasowych i zasadowych grup funkcyjnych i wartością pHPZC. Procesy modyfikacji nie wpłynęły zasadniczo na strukturę porowatą węgli aktywnych. Adsorpcję 2-chlorofenolu (OCF), 4-chlorofenolu (PCF) i 4-nitrofenolu (PNF) przeprowadzono w warunkach statycznych. Czasy osiągania stanu równowagi rosły w kierunku OCF < PCF < PNF. Wyznaczone nadmiarowe izotermy adsorpcji interpretowano, opierając się na modelu Freundlicha i Langmuira. Wykazano, że do stężenia równowagowego około 125 mg/dm³ równanie Langmuira lepiej opisuje adsorpcję fenoli niż równanie Freundlicha. Węgiel aktywny po wygrzewaniu w temperaturze 800°C w atmosferze azotu charakteryzował się największą pojemnością sorpcyjną względem badanych monopodstawionych fenoli. Obróbka termiczna w podanych warunkach spowodowała wyraźny wzrost wartości pHPZC i zmniejszenie zawartości powierzchniowych tlenowych grup kwasowych.

EN

The effect of the carbon surface chemistry on the adsorption of 2-chlorophenol (OCF), 4-chlorophenol (OCP) and 4-nitrophenol (PNP) has been studied. To obtain a series of activated carbons with different content of acidic and basic functionalities and pHPZC value, the initial activated carbon CWZ 22 was subjected to the demineralization with inorganic acids (CWZ dem), the treatment with 20% hydrogen peroxide (CWZ H2O2), the treatment with ammonia at 450°C (CWZ NH3), and heat treatment in an inert atmosphere at 800°C (CWZ N2). For the obtained carbons, pHPZC ranged from 5.85 to 10.08 and increased in the following direction: CWZ H2O2 < CWZ dem < CWZ 22 < CWZ NH3 < CWZ N2. The applied treatments changed insignificantly the porous structure of the activated carbon. The adsorption process of selected monosubstituted phenols was carried out in static conditions, maintaining solution pH below pKa of a given adsorbate. The equilibrium time of adsorption process of phenols increased in the direction: OCF < PCF < PNF. For CWZ NH3 and CWZ N2 carbons the equilibrium time was the shortest whereas the longest time was required in the case of CWZ H2O2. The adsorption of phenols on the tested activated carbons proceeded relatively fast. Around 50% of the maximum sorption capacity was attained after 1 h of the process. The Langmuir and Freundlich models were applied to interpret the adsorption isotherm data. It was found that up to around 125 mg/dm³ of the equilibrium concentration, the Langmuir model better describes the adsorption system than the Freundlich equation. In this range of concentrations the extent of adsorption decreased with increasing the adsorbate solubility. For studied activated carbons, except for CWZ H2O2, the calculated surface monolayer coverage by adsorbate molecules is higher than 0.7. The obtained results suggest that the multilayer adsorption was probably responsible for a rapid increase in the adsorbed amount that was observed at higher equilibrium concentrations. The activated carbon heated under nitrogen flow at high temperature showed the highest adsorption capacity toward monosubstituted phenols. Heat treatment of initial activated carbon led to a marked increase in the pHPZC value and a decrease in the acidic groups content. The oxidation of CWZ 22 resulted in a increase in the oxygen surface functionalities and as a result, CWZ H2O2 was characterized by the lowest efficiency in the removal of phenols from aqueous solution.

6

Some factors influencing porosity development during KOH activation of various precursors

Kierzek K., Gryglewicz G., Machnikowski J.

Karbo

|

2004

|

Nr 1

47-51

EN

The study concerns the activation of various polymeric-type (coal) and carbonaceous (mcsophase, semi-coke) precursors with potassium hydroxide to better understand the effect of parent material and reaction variables on the porosity development. Physical mixtures of KOH and a precursor at 3:1,4:1 and 5:1 ratios were heat-treated in the temperature range of 600-900°C for 1 -5 h under argon flow. Porous texture parameters, which were calculated based on isotherms of adsorption / desorption of nitrogen at 77 K, include total pore and rnicroporc volumes, BET surface area, mesopore contribution and mean micropore width. Using suitable process conditions, highly porous carbons could be produced in the reaction with an excess of KOH of all the precursors. Activation of coal under drastic conditions (KOH/coal ratio 4:1, 800°C, 5 h) gave extremely porous material of pore volume 1,6 crrrVg, surface area 3150 m2/g and mesopore contribution 25 %. The use of mcsophase or semi-coke led, under these conditions, to essentially microporous high surface area carbons. Widening of pores was most noticeable effect of increasing the reaction temperature (600-900°C) or time (0,25-4 hours) during mesophase activation. No straight relationship occurred between these variables and pore volume and surface area. Full understanding the porosity generation during KOH activation requires considering the contribution of different gasification reactions which can occur under specific process conditions.

PL

Praca dotyczy aktywacji wodorotlenkiem potasu różnych surowców, zarówno typu polimerów (węgiel kamienny), jak i materiałów węglowych (mezofaza, półkoks) w celu pełniejszego poznania \vpiy\vu surowca i warunków aktywacji na rozwój porowatości. Mieszaniny KOH i odpowiedniego surowca w stosunku 3: 4: 1i 5:1 poddano obróbce termicznej w temperaturach w zakresie od 600 do 900°C przez 0,25 do 4 godzin w atmosferze argonu. Na podstawie izoterm sorpcji/desorpcji azotu w temperaturze 77 K wyznaczone parametry tekstury porowatej produktów reakcji: całkowitą objętość porów, objętość mikroporów, powierzchnię właściwą BET, udział objętości mezoporów i średni wymiar mikroporów. Z wszystkich surowców otrzymano w reakcji z nadmiarem KOH wysoko porowate materiały węglowe. Aktywacja węgla kamiennego w drastycznych warunkach (stosunek reagentów 4:1,800 stopni C, 5 h) pozwalała otrzymać materiały o szczególnie dużej porowatości, objętość porów 1 ,6 cm3/g, powierzchnia BET 3150 m2/g, udział mezoporów 25 %. Z mezofazy i półkoksów otrzymano przy takich parametrach procesu typowo rnikroporowate materiały. Najbardziej widocznym skutkiem wzrostu temperatury (600-900°C) lub czasu (0,25-4 h) aktywacji było zwiększenie wymiarów porów. Nie obserwowano natomiast wzrostu objętości i powierzchni w całym zakresie zmian tych parametrów.

7

Formowanie struktury mezoporowatej w procesie aktywacji węgli modyfikowanych na drodze wymiany jonowej związkami wapnia i żelaza

Grabowska-Lorenc E., Gryglewicz G., Klijanienko A.

Karbo

|

2004

|

Nr 2

74-79

PL

Opracowano metodę otrzymywania węgli aktywnych o rozwiniętej strukturze mezoporowatej z węgli bitumicznych. Metoda polegała na karboni-zacji i aktywacji węgla parą wodną po jego modyfikacji polegającej na wytworzeniu grup jonowymiennych na powierzchni węgla, a następnie na wprowadzeniu kationów wapnia i żelaza na drodze wymiany jonowej. Wstępne badania przeprowadzono dla węgla brunatnego ze względu na jego naturalne zdolności kationowymienne. Wykazano, że dwustopniowa wymiana jonowa, najpierw z kationami wapnia, a następnie żelaza, jest skutecznym sposobem modyfikacji surowca dla otrzymywania materiałów mezoporowatych. W celu wygenerowania powierzchniowych grup jonowymiennych, węgiel gazowy poddano utlenianiu kwasem azotowym lub sulfonowaniu za pomocąkwasu siarkowego. Większą ilość grup jonowymiennych wytworzono na drodze sulfonowania (grupy sulfonowe i kar-boksylowe) niż utleniania (grupy karboksylowe). Zmiany strukturalne spowodowane obróbką kwasami badano stosując analizę elementarną, oznaczenie grup jonowymiennych i spektroskopię w podczerwieni FTIR. Węgle aktywne otrzymane z węgla gazowego zawierającego związane przez grupy jonowymienne wapń i żelazo charakteryzowały się dobrze rozwiniętą mezoporowatością. Udział mezoporów w teksturze wynosił 77-81 %, a ich objętość około 0,5 cm3/g. Sulfonowanie i promowanie Ca/Fe prowadziło do otrzymania w procesie aktywacji węgla aktywnego, w którym blisko połowę stanowiły mezopory o szerokości 2-5 nm. W procesie aktywacji węgla utlenionego i promowanego Ca/Fe rozwijane były głównie pory o szerokości 10-50 nm. Dalsze rozwinięcie struktury mezoporowatej uzyskano, poddając końcowy produkt obróbce rozcieńczonym kwasem solnym.

EN

A method of producing of activated carbons from bituminous coals have been elaborated. Prior to carbonization and activation with steam, the coals were doped with calcium and iron by ion-exchange after generation of ion-exchangeable groups on the coal surface. A preliminary study was carried out using lignite which shows a natural cation-exchange ability. It was found that loading of the calcium exchanged coal with iron by ion-exchange process is an effective modification approach for producing mesoporous carbons. To generate ion-exchangeable surface groups, the gas coal was treated with nitric acid or sulfuric acid. A highest amount of ion-exchangeable groups were formed on sulfonation (sulfonic and carboxylic groups) than oxidation (carboxylic groups). Changes in the coal structure induced by both chemical acid modifications were followed by elemental analysis, FTIR spectroscopy and surface ion-exchangeable groups determination. The resulting activated carbons were characterized by well developed mesoporo-sity. The mesopore volumes were about 0,5 cm3/g, and mesopore contents in the range of 77-81 %. Sulfonation and Ca and Fe loadings produced activated carbons for which the mesopores with a pore size range of 2-5 ran constituted nearly half of total pore volume. The same loadings of nitric acid oxidized coal promoted the formation of larger pores, between 10 and 50 nm. A further enhancement of mesoporosity was achieved by hydrochloric acid washing of resultant activated carbons.

8

Adsorpcja chloro- i nitrofenoli z roztworów wodnych na sferycznych węglach aktywnych

Lorenc-Grabowska E., Gryglewicz G.

Inżynieria i Ochrona Środowiska

|

2002

|

T. 5, nr 2

125-136

PL

Zbadano przydatność sferycznych węgli aktywnych (SWA) do usuwania 2-chlorofenolu (OCF), 4-chlorofenolu (PCF) i 4-nitrofenolu (PNF) z roztworów wodnych. Materiałem wyjściowym do preparatyki węgli SWA były aglomeraty węglowe o kształcie kulistym z procesu aglomeracji rozdrobnionego węgla gazowo-koksowego z olejami roślinnymi. Właściwości adsorpcyjne sferycznych węgli aktywnych (AGL3, AGL4) względem wybranych pochodnych fenolu porównano z właściwościami granulowanego węgla aktywnego WD-extra, stosowanego w technologii oczyszczania wody. Wyznaczono izotermy adsorpcji i zinterpretowano je na podstawie równań Langmuira i Freundlicha. Proces adsorpcji PCF i PNF na sferycznych węglach aktywnych i węglu WD-extra, w zakresie stężeń równowagowych do 80 mg/dm3 , dobrze opisuje równanie Langmuira. W zakresie wyższych stężeń równowagowych stwierdzono odmienny mechanizm adsorpcji 2-chlorofenolu na badanych węglach aktywnych w porównaniu z 4-chlorofenolem i 4-nitrofenolem. Adsorpcja OCF przebiegała zgodnie z modelem Langmuira jedynie w zakresie niskich stężeń równowagowych, do 25 mg/dm3 dla SWA i do 60 mg/dm3 dla węgla WD-extra. Ze względu na wysoką wartość pH wyciągu wodnego węgla WD-extra (9,78), znacznie przekraczającą pKa 4-nitrofenolu (7,15), proces adsorpcji PNF na tym węglu prowadzono, korygując pH roztworu i utrzymując na poziomie 6,3÷6,4. Wartość pH wyciągu wodnego sferycznych węgli aktywnych w porównaniu z węglem WD-extra była znacznie niższa i mieściła się w zakresie 7,06÷7,21, co ma związek z blisko 4-krotnie niższą zawartością substancji mineralnej w węglach SWA. Stwierdzono, że w warunkach stosowanych w pracy sferyczny węgiel aktywny AGL3 odznaczał się porównywalną do węgla aktywnego WD-extra skutecznością w usuwaniu OCF i PNF.

EN

The feasibility of spherical activated carbons (SACs) in removing 2-chlorophenol (OCP), 4-chlorophenol (PCP) and 4-nitrophenol (PNP) from aqueous solutions was estimated. Coal agglomerate granules of spherical shape obtained from agglomeration process of finely powdered gas-coking coal with vegetable oils were used as an initial material for the preparation of spherical activated carbons. Coal agglomerates were subjected to carbonization and subsequently, activation with steam at 850oC in a rotary kiln. The adsorptive properties of spherical activated carbons (AGL3, AGL4) in terms of phenolic compounds were compared with those of commercial activated carbon (WD-extra). WD-extra carbon in comparison to the SACs showed much better developed porous structure, i.e., nearly twice higher surface area SBET and a higher pore volume. The adsorption of chloro- and nitrophenols was studied under static conditions. The adsorption isotherms were determined and interpreted on the base of Langmuir and Freundlich equations. The adsorption of PCP and PNP on spherical activated carbons and WD-extra carbon fits very well the Langmuir equation in a wide range of equilibrium concentration of solutions, up to 80 mg/dm3. The correlation coefficient was in the range of 0.980÷0.998. At high concentrations of the solute the adsorption behavior of OCP was found to be different in comparison to PCP and PNP. The adsorption of OCP obeys the Langmuir equation only at low equilibrium concentration for SACs, up to around 25 mg/dm3, and at a higher concentration up to around 60 mg/dm3 for WD-extra. It was observed a reciprocal relationship between the solution pH, the pKa of the phenolic compound, the porous structure of the adsorbent and the sorption capacity of the activated carbon studied. Due to a high pH of the WD-extra slurry (9.78) which exceeds the value of pKa of PNP (7.15), the adsorption of PNP was carried out with the pH control during the process to maintain the pH on the level of 6.3÷6.4. The adsorption of phenolic compounds on the SACs did not require the control of solution pH. The pH of the SACs slurry was a marked lower compared with WD-extra carbon and ranged between 7.06÷7.21 as a consequence nearly 4 fold lower ash content of the SACs obtained. It was found that in the adsorption process conditions used in this work, the AGL3 carbon showed a comparable effectiveness in removing OCP and PNP from aqueous solutions to the commercial activated carbon studied.

9

Wpływ stopnia uwęglenia węgla na podatność do olejowej aglomeracji sferycznej

Gryglewicz G., Cieszyńska J.

Karbo

|

2000

|

Nr 6

200-204

PL

Procesowi aglomeracji olejowej poddano 12 próbek węgli o różnym stopniu uwęglenia, od płomiennego do antracytu. Jako ciecz wiążącą stosowano dwa oleje : rzepakowy i napędowy. Podatność węgli do aglomeracji olejowej oceniano na podstawie wydajności procesu prowadzonego w ściśle określonych warunkach i analizowano w odniesieniu do stosunku C:O wyznaczonego na podstawie analizy składu elementarnego węgla. Stwierdzono, że w stosowanych warunkach procesu najbardziej podatne do aglomeracji są węgle średnio uwęglone. Większą selektyw-nością w usuwaniu substancji mineralnej w procesie aglomeracji węgla charakteryzował się olej napędowy.

EN

Twelve coal samples of different rank from flame to anthracite ones were subjected to oil agglomeration process. Two oils were used as binding liquid: rape seeds and fuel one. Susceptibility to oil agglomeration was determined on the basis of the process yield carried out in strictly determined condition and were analysed with regard to C: O ratio determined one the basis of elementary composition of coal. It has been determined that in the process condition applied coals with average carbon content are most suitable for agglomeration. Fuel oil was characterised by a greater selectivity in removal of mineral substance in the process of coal agglomeration.

10

Otrzymywanie sferycznych sorbentów z węgli bitumicznych metodą olejowej aglomeracji

Grabas K., Gryglewicz G., Stolarski M., Lorenc E.

Inżynieria i Ochrona Środowiska

|

2000

|

T. 3, nr 3/4

343-352

PL

Przedstawiono rezultaty badań nad otrzymywaniem sferycznych węgli aktywnych w wyniku karbonizacji i aktywacji aglomeratów węglowych. Aglomeracji poddano pył węgla gazowo-koksowego (Cdaf=83,7%) przy użyciu olejów roślinnych. Zbadano wpływ rodzaju cieczy wiążącej na wydajność procesu aglomeracji i karbonizacji, średnicę aglomeratów oraz stopień odpopielenia węgla. Określono strukturę porowatą węgli aktywnych, ich zdolności sorpcyjne z roztworów wodnych (liczba metylenowa i jodowa) oraz wytrzymałość mechaniczną.

EN

The results of study on preparation of spherical active carbons by carbonization and steam activation of coal agglomerates are reported. Fine high volatile bituminous coal (Cdaf=83.7%) was submited to agglomeration using vegetable oils. The influence of bridging liquid type on the yield of agglomeration and carbonization process, the agglomerate diameter and the level of removing mineral constituents from the raw coal was investigated. Porous structure of active carbons, their sorption capacity from water solutions basing on iodine and methylene number as well as mechanical strenght were determined.

11

Przemiany związków siarki w procesie koksowania węgla

Gryglewicz G.

Karbo

|

1999

|

Nr 4

132-136

PL

Poznano przemiany pirytu i siarki organicznej w procesie koksowania węgli o różnym stopniu uwęglenia. Przedmiotem badań był węgiel płomienny, ortokoksowy i metaantracyt. Na podstawie analizy chemicznej form siarki, badań mikroskopowych SEM z mikro-analizą rentgenowską i rentgenowskiej analizy strukturalnej produktów rozkładu pirytu opisano mechanizm przejścia siarki z węgla do koksu. W zakresie temperatur 300°C -800oC piryt ulega konwersji poprzez pirotyn FeS (1+x) do troilitu FeS. Rozkładowi pirytu towarzyszy wzrost zawartości siarki organicznej w karbonizacie. Wykazano, że obecność węglanu wapnia w substancji mineralnej węgla jest przyczyną wzrostu zawartości siarki siarczkowej w koksie. Stwierdzono, ze ubytek siarki w procesie koksowania węgla zależy od zawartości i rodzaju związków siarki, stopnia uwęglenia węgla, składu substancji mineralnej oraz od warunków procesu pirolizy.

EN

The transformations of pyrite and organic sulphur in the process of coking of coal of various degree of carbonisation have already been got acquainted with. On the basis of chemical analysis of sul-phur forms, microscopic SEM investigations with x-ray micro ana-lysis and X -Ray structural analysis of the pyrite products decom-position the mechanism of sulphur transfer from coal to coke as been described. In the temperature range between 300- 800°C pyri-te undergoes conversion via magnetic pyrite FeS 1 =x to troilite FeS. Pyrite decomposition is accompanied by increase of organic sul-phur in carbonisation agent. It has been indicated that the presence of calcium carbonate in mineral substance of coal is the cause of increase of sulphite sulphur content in coke. It has been determined that the reduction of sulphur in the process of coal coking depends on content and type of sulphur compounds, degree of coal coalification, composition of mineral substance and on conditions of the pyrolysis process.