Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Wpływ siarczanu potasu na stabilność termiczną mieszanin azotanu amonu oraz chlorku potasu

Kaniewski M., Popławski D., Klem-Marciniak E., Nieweś D., Hoffmann K., Hoffmann J.

Proceedings of ECOpole

|

2018

|

Vol. 12, No. 2

507--512

PL

Azotan amonu wykorzystywany jest w produkcji nawozów oraz materiałów wybuchowych. Jego silnie egzotermiczny rozkład był przyczyną licznych wypadków, które miały miejsce w ostatnim stuleciu. Zdefiniowano wiele substancji chemicznych, które mają wpływ na rozkład azotanu amonu. Chlorki opisywane są jako czynnik przyspieszający, natomiast siarczany jako spowalniający. Z uwagi na występowanie mieszanin azotanu amonu oraz chlorku potasu w formie nawozów wieloskładnikowych niezbędne jest zbadanie stabilizującego wpływu siarczanu potasu, który może być stosowany jako dodatek nawozowy. Celem wykonanych analiz było zbadanie zachodzących w mieszaninach przemian fizykochemicznych z uwzględnieniem niebezpiecznego rozkładu azotanowego dodatku nawozowego. Porównano wyniki otrzymane w trakcie analizy mieszanin azotanu amonu, chlorku potasu oraz siarczanu potasu w różnych proporcjach. Analizy wykonano z wykorzystaniem różnicowej analizy termicznej sprzężonej z termograwimetrią (DTA-TG). Otrzymane wyniki pomogą w stwierdzeniu, czy nawozy wieloskładnikowe na bazie azotanu amonu mogą zawierać chlorki, jeżeli w układzie obecne są dodatkowo substancje stabilizujące egzotermiczny rozkład. Przeprowadzone analizy pozwolą również na wykonywanie dalszych badań w celu znalezienia optymalnych dodatków zapewniających bezpieczeństwo w trakcie stosowania tego typu nawozów.

EN

Ammonium nitrate is used in the production of fertilizers and explosives. Its highly exothermic decomposition has caused numerous incidents that took place during the last century. There are some chemical compounds that can affect the decomposition of ammonium nitrate. Chlorides are described as an accelerating factor and sulphates are known to inhibit the exothermic reaction. Due to the presence of mixtures of ammonium nitrate and potassium chloride in the form of multicomponent fertilizers, it is necessary to examine the stabilizing influence of potassium sulphate, which can be used as a fertilizer additive. The aim of the study was to examine physicochemical changes, taking into account the dangerous decomposition of nitrate fertilizer additive. Results obtained from the thermal analysis of ammonium nitrate, potassium chloride and potassium sulphate mixtures of various rations were compared. Analysis was carried out using differential thermal analysis coupled with thermogravimetry (DTA-TG). Acquired results will help in determining whether ammonium nitrate-based fertilizers can contain chlorides in the presence of decomposition stabilizing substances. Analyses, that were carried out, should enable further research to find the optimal additives that could ensure the safe usage of aforementioned fertilizers.

2

Analiza kinetyki reakcji złożonych na przykładzie rozkładu azotanu amonu

Popławski D., Huculak-Mączka M., Hoffmann K., Hoffmann J.

Proceedings of ECOpole

|

2018

|

Vol. 12, No. 2

561--569

PL

W pracy przedstawiono sposób wyznaczenia parametrów kinetycznych złożonej reakcji rozkładu azotanu amonu. W obliczeniach wykorzystano dane pochodzące z pomiarów przeprowadzonych z zastosowaniem skaningowej kalorymetrii różnicowej sprzężonej z termograwimetrią i spektrometrią mas (DSC-TG-MS). Badane próbki ogrzewano z trzema różnymi szybkościami: 3, 5 i 10 K/min. Parametry kinetyczne reakcji rozkładu wyznaczono z zastosowaniem metody dopasowywania modelu, wykorzystując regresję nieliniową. Uzyskane wyniki zdają się potwierdzać współistnienie dwóch konkurujących ze sobą procesów: endotermicznej dysocjacji i odparowania azotanu amonu oraz jego egzotermicznego rozkładu.

EN

The paper presents a method of determining the kinetic parameters of complex reaction of ammonium nitrate decomposition. The data from measurements carried out with the use of differential scanning calorimetry coupled with thermogravimetry and mass spectrometry (DSC-TG-MS) were used in the calculations. The test samples were heated with three different rates: 3, 5 and 10 K/min. Kinetic parameters of the decomposition reaction were determined by model fitting method using nonlinear regression. The obtained results seem to confirm the existence of two competing processes: the endothermic dissociation and evaporation of ammonium nitrate and its exothermic decomposition.

3

Reakcje o narastającej szybkości

Głowiński J., Hałat A., Hoffmann J., Popławski D., Klakočar-Ciepacz M.

Przemysł Chemiczny

|

2017

|

T. 96, nr 1

213--216

PL

Szybkość tworzenia produktu w reakcji wyróżniającej się ciągłym wzrostem lub wzrostem asymptotycznie osiągającym maksimum szybkości opisano równaniem potęgowym r = Aαa(1 - α)b(1 - β)c, w którym zmiennymi niezależnymi są stopnie przereagowania substratów α i β.

EN

In the reaction where the rate of reaction constantly increases or asymptotically attains a max. value, the rate of product formation was described as a power-law equation. The conversions of substrates were used as the independent variables.

4

Ocena jakości stałych nawozów na bazie azotanu(V) amonu i ich podatności na przenoszenie detonacji

Kaniewski M., Popławski D., Huculak-Mączka M., Nieweś D., Hoffmann K., Hoffmann J.

Przemysł Chemiczny

|

2017

|

T. 96, nr 10

2101--2104

PL

Wykorzystano model matematyczny pozwalający na ocenę podatności na przenoszenie detonacji nawozu na bazie azotanu(V) amonu z pomiarów jego właściwości fizykochemicznych w celu zastąpienia nim kosztowanego testu zalecanego w rozporządzeniu Parlamentu Europejskiego w sprawie nawozów. Wybrano równanie zaproponowane dla nawozów o wysokiej zawartości azotu na bazie azotanu(V) amonu powleczonych środkami powierzchniowo czynnymi. Zbadano takie właściwości fizykochemiczne nawozów azotowych uzyskanych z różnych źródeł, jak retencja oleju, gęstość nasypowa, uziarnienie, zawartość wilgoci oraz zawartość azotu całkowitego. Żaden z parametrów nie był niezgodny z wartościami deklarowanymi przez producentów. Stwierdzono, że wybrany model jest odpowiedni do oceny podatności na przenoszenie detonacji w nawozach o niższej zawartości azotu, jednakże konieczne jest ulepszenie lub zastąpienie go innym równaniem, aby móc szacować daną właściwość w nawozach o innych kompozycjach chemicznych.

EN

Samples of NH₄NO₃-based fertilizers were studied for porosity (oil retention), bulk d., grain size distribution, moisture and total N content to det. their liability to detonation according to a math. model given by A. Kołaczkowski et al. (2000). The model was fit to describe the detonating liability.

5

Badania nad zastosowaniem octanu wapnia do usuwania α- i β-kwasów z odpadów chmielowych

Hoffmann K., Huculak-Mączka M., Klem-Marciniak E., Kaniewski M., Popławski D., Hoffmann J.

Przemysł Chemiczny

|

2017

|

T. 96, nr 2

437--440

PL

Przedstawiono wyniki badań doświadczalnych procesu usuwania substancji goryczkowych (α- i β-kwasów), z zastosowaniem octanu wapnia, z odpadów chmielowych z przemysłu browarniczego, tzw. wychmielin, powstałych po zastosowaniu procesów ekstrakcji w warunkach nadkrytycznych. Pozbawione tą metodą gorzkich kwasów wychmieliny mogą być wykorzystane w mieszankach paszowych. Na podstawie wyników badań doświadczalnych określono warunki prowadzenia procesu. Ze względów technologicznych i paszowych należy stosować roztwory octanu wapnia o stężeniu 1-3% mas.

EN

Bitter substances (α- and β-acids) were removed from hop waste from the brewing industry by extn. with aq. Ca(OAc)2 solns. (1-5% by mass). The removal degree of α- and β-acids was 48-55% and that of their isomers was 49-79% by mass. The purified waste met the requirements for animal fodder.

6

Optymalizacja procesu utleniania NOx w procesie syntezy HNO3 z zastosowaniem programu Aspen Plus

Nieweś D., Kaniewski M., Popławski D., Huculak-Mączka M., Klem-Marciniak E., Hoffmann J., Hoffmann K.

Proceedings of ECOpole

|

2017

|

Vol. 11, No. 2

553--559

PL

Kwas azotowy(V) jest związkiem chemicznym, którego większość przemysłowej produkcji jest wykorzystywana do wytwarzania nawozów azotowych. Ze względu na ciągły wzrost zapotrzebowania na produkty azotowe, który podyktowany jest dynamicznym wzrostem populacji ludności świata, produkcja HNO3 ciągle wzrasta. Istotnym problemem w przypadku syntezy HNO3 jest kwestia zanieczyszczeń, głównie gazowych, które są generowane w trakcie procesu. Głównym celem badań było wykorzystanie symulacji komputerowej procesu utleniania mieszaniny gazowej tlenków azotu, powstałej po utlenieniu amoniaku, do innych form tlenkowych. Określono optymalne parametry procesowe pozwalające na otrzymanie jak najwyższego stężenia kwasu azotowego(V). Pozwala to na uzyskanie maksymalnego stopnia przereagowania NOx do końcowego produktu, co jednocześnie minimalizuje ilość gazów odlotowych stanowiących odpad poprodukcyjny. Analizę procesu oparto na symulacji komputerowej wykonanej w programie Aspen Plus. Optymalizowanym parametrem był strumień molowy gazowych produktów utleniania amoniaku, poddawanych dalszemu utlenieniu do NOx. Wykonana analiza pozwoliła na określenie zależności stężenia kwasu azotowego(V), a także stopnia przereagowania NOx do HNO3, od optymalizowanego parametru.

EN

Nitric acid is a chemical compound that is mostly used in the nitrate fertilizers production. Due to an increased demand for nitrogen compounds, which is caused by the growth in the global population, the production of nitric acid is increasing. An important issue in HNO3 production are the gaseous pollutants, which are generated during the process. The main objective of this study was the computer simulation of the oxidation process, where the substrate was a gas mixture formed after ammonia oxidation process. The essence of this process was the oxidation of gaseous mixture comprised of nitrogen oxides and oxygen to other nitrogen oxides. Optimal process parameters to obtain the highest HNO3 concentration were chosen. This allows to get the maximum NOx conversion and minimized concentration of NOx in a waste gas stream. Analysis of process parameters was based on the computer simulation in Aspen Plus. Molar flow of gaseous oxidation products of ammonia was optimized. Obtained results allowed to determine the dependency of the concentration of nitric acid and NOx to HNO3 conversion on optimized parameter.

7

Hodowla osadu przeznaczonego do badań biodegradacji chelatów nawozowych

Klem-Marciniak E., Popławski D., Porwoł M., Pająk J., Hoffmann K.

Proceedings of ECOpole

|

2017

|

Vol. 11, No. 1

165--173

PL

Chelaty mikroelementowe znajdują coraz częściej zastosowanie w produkcji nawozów płynnych i drobnokrystalicznych. Ligandy o właściwościach chelatujących pozwalają stabilizować mikroskładnik w szerokim zakresie pH oraz zapewniają lepszą i skuteczniejszą przyswajalność. Związki należące do grupy aminopolikarboksylowych (APCAs) stosowane są w produkcji nawozów. Najczęściej wykorzystywana jest sól sodowa kwasu etylenodiaminotetra octowego (EDTA). Związek ten zaliczany jest do substancji niebiodegradowalnych. Jego wysokie stężenie występuje w środowisku nawet po 15 latach i może powodować remobilizację metali dennych i rzecznych, eutrofizację wód, a w konsekwencji wprowadzenie metali ciężkich do łańcucha pokarmowego. Wpływ na środowisko naturalne określa się poprzez czas rozkładu związku pod wpływem mikroorganizmów. Stopień biodegradacji wyznacza się metodą testu statycznego i kinetycznego. W obu metodach istotna jest jakość zastosowanego osadu czynnego pobieranego z oczyszczalni ścieków. Celem badań było określenie właściwości fizykochemicznych osadu czynnego pobranego bezpośrednio z komór napowietrzających w oczyszczalni ścieków oraz modyfikacja sposobu hodowli osadu w taki sposób, by umożliwić wykorzystywanie go do badań biodegradacji chelatów nawozowych.

EN

Microelement chelates are increasingly being used in the production of liquid fertilizers and fine crystal. Ligands for chelating properties allow to stabilize trace elements in wide range of pH and provide better and more efficient assimilation. The compounds belonging to aminopolycarboxylic group (APCAs) are used in fertilizer production. Most commonly used is the sodium salt of ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA). This compound is one of the substances, which are not biodegradable. High concentrations found in the environment even after 15 years and may cause remobilization of metal from river bottom, eutrophication and consequently, the introduction of heavy metals into the food chain. Impact on the environment is determined by the time distribution of the compound under the influence of microorganisms. The degree of biodegradation is determined by static and kinetic test. In both methods, it is important quality of the used activated sludge taken from wastewater treatment plants. The aim of the study was to determine the physicochemical properties of the activated sludge downloaded directly from the aeration chambers in sewage treatment plant and modification of breeding activated sludge in such a way as to allow use it to research fertilizer chelate biodegradation.

8

Zastosowanie reakcji Mannicha do otrzymania chelatów nawozowych

Klem-Marciniak E., Olszewski T., Hoffmann K., Huculak-Mączka M., Popławski D.

Proceedings of ECOpole

|

2016

|

Vol. 10, No. 1

165--171

PL

Wzrost liczby ludności spowodował intensyfikację rolnictwa, co doprowadziło do zubożenie gleb w makro- i mikroelementy. Mikroskładniki pobierane są przez rośliny w niewielkich ilościach, jednak stanowią czynnik determinujący wielkość i jakość plonowania. Pełnią funkcję biochemiczne, a ich zastąpienie przez inne pierwiastki jest niemożliwe. Przemysł nawozów mikroelementowych istnieje stosunkowo od niedawana. W produkcji nawozów istotne jest, by zapewnić efektywność stosowanych preparatów oraz zminimalizować niekorzystny wpływ na środowisko. Coraz częściej mikroelementy aplikowane są w postaci chelatów, które cechują się dużą trwałością. Związki należące do grupy aminopolikarboksylowych są wykorzystywane w produkcji płynnych nawozów mikroelementowych. Nadal najczęściej stosowaną substancją jest sól disodowa kwasu etylenodiaminotetraoctowego (EDTA). Doniesienia literaturowe świadczą o słabej biodegradacji tego związku. Nieustannie poszukuje się nowych związków, których rozkład nie będzie negatywnie wpływał na środowisko. Istotne jest także, by substancja chelatująca stabilizowała mikroelement w szerokim zakresie pH. Celem badań była próba otrzymania związków aminopolikarboksylowych z wykorzystaniem reakcji Mannicha. Jej zaletami są: jednoetapowość reakcji oraz dostępność substratów. Synteza ta posiada duży potencjał aplikacyjny.

EN

The population growth caused an increase in agriculture, which led to the impoverishment of the soil in macro- and microelements. Micronutrients are assimilated by plants in small amounts, however, are a factor in determining the size and quality of crops. They serve as biochemical, and their replacement by other elements is impossible. Micronutrient fertilizers industry has developed relatively recently. The production of fertilizers is essential to ensure the effectiveness of assimilated, and minimize the adverse impact on the environment. Increasingly, micronutrients are applied in the form of chelates, which are characterized by high stability. The compounds belonging to the group aminopolycarboxylic compounds are used in the production of micronutrients liquid fertilizer. Still most commonly used substance is the disodium salt of ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA). Literature reports indicate poor biodegradability of this compound. Still looking for new compounds whose distribution does not have a negative impact on the environment. It is also important that the trace element chelator stabilized in a wide pH range. The aim of this study was to obtain aminopolycarboxylic compounds using Mannich reaction. One-step this reaction and the availability of substrates is a big advantage this reaction. This synthesis has a large application potential.

9

Wpływ dodatku węglanów na stabilność termiczną mieszanek azotanu amonu z odpadową wełną mineralną

Popławski D., Hutna A., Hoffmann K., Kaniewski M., Klem-Marciniak M.

Proceedings of ECOpole

|

2016

|

Vol. 10, No. 1

273--280

PL

Zbadano możliwość ograniczenia ryzyka rozkładu mieszanki wełny mineralnej z azotanem(V) amonu poprzez zastosowanie dodatku wypełniaczy węglanowych wykorzystywanych powszechnie w celu stabilizacji nawozów azotowych na bazie azotanu(V) amonu. Przedstawiono wyniki oznaczeń głównych składników wybranych minerałów węglanowych: wapnia, magnezu, żelaza oraz części nieroztwarzalnych w kwasie solnym. Na tej podstawie wyselekcjonowano wypełniacze, których następnie użyto w badaniach skuteczności stabilizacji mieszanek wełny mineralnej i azotanu(V) amonu z wykorzystaniem węglanów. Pomiary przeprowadzono z zastosowaniem różnicowej analizy termicznej sprzężonej z termograwimetrią i spektrometrią mas (DTA-TG-MS). Użyta w badaniach wełna mineralna stanowiła odpad po jednorocznym cyklu uprawy pomidora. Przed sporządzeniem mieszanek wełna została wysuszona na powietrzu i rozdrobniona do frakcji o średnicy poniżej 0,40 mm.

EN

In this study it was investigated the ability to reduce the risk of the thermal decomposition of mixture of mineral wool and ammonium nitrate by applying carbonate fillers commonly used to stabilize the nitrogen fertilizers based on ammonium nitrate. Paper presents the analysis of the main components of selected carbonate minerals: calcium, magnesium, iron and compounds insoluble in hydrochloric acid. Based on it, the fillers for further tests were selected. They were used in studies on carbonates efficiency in stabilization of the mixtures of mineral wool and ammonium nitrate. Measurements were carried out using differential thermal analysis coupled with thermogravimetry and mass spectrometry (DTA-TG-MS). Used mineral wool was a waste after the annual cycle of tomato crops. Before tests, the rockwool was dried in the air and crushed to a fraction of a diameter below 0.40 m

10

Uproszczony opis kinetyki spalania metanu w powietrzu w pobliżu punktu stechiometrycznego w odniesieniu do strumienia molowego

Kędzior R., Grzesiak D., Popławski D., Hałat A., Głowiński J.

Przemysł Chemiczny

|

2015

|

T. 94, nr 6

948-951

PL

Przedstawiono uproszczony opis kinetyczny spalania metanu w powietrzu w pobliżu punktu stechiometrycznego po stronie mieszanek ubogich w paliwo. Bazując na wynikach symulacji spalania metanu, wyznaczono parametry proponowanych równań kinetycznych.

EN

The model of Warnatz mechanismus of the reaction and a com. computer program were used to simulate the combustion of MeH-air mixts. (MeH content 9.14–9.50% by vol.) to est. the parameters of the reaction kinetic equations.

11

Stabilność termiczna wybranych nawozów handlowych zawierających azotan amonu

Popławski D., Grzesiak D., Kaniewski M., Wójcik M., Hoffmann J.

Przemysł Chemiczny

|

2015

|

T. 94, nr 6

943-947

PL

Azotan amonu jest głównym składnikiem nawozów najczęściej stosowanych w rolnictwie. Wielkotonażowość ich produkcji w połączeniu ze skłonnością azotanu amonu do wybuchowego rozkładu mogą jednak stanowić istotne zagrożenie bezpieczeństwa. W związku z tym, nawozy na bazie azotanu amonu często zawierają odpowiednio dobrane dodatki stabilizujące. Ich działanie ma zróżnicowany charakter i skuteczność. Celem przeprowadzonych analiz było zbadanie przemian fizykochemicznych zachodzących w wybranych handlowych nawozach azotowych zawierających takie dodatki, jak węglany lub siarczany. Badania przeprowadzono z wykorzystaniem różnicowej analizy termicznej i termograwimetrii sprzężonych ze spektrometrią mas (DTA-TG-MS). Uzyskane wyniki potwierdziły wysoką skuteczność wypełniaczy węglanowych w ograniczaniu niepożądanych efektów egzotermicznych towarzyszących rozkładowi azotanu amonu. Natomiast dodatek siarczanów istotnie wpływa na jego przemiany fazowe. Wszystkie spośród zbadanych saletrzaków wykazały się znacznie wyższym poziomem bezpieczeństwa w porównaniu z czystym azotanem amonu.

EN

The samples of NH₄NO₃-contg. fertilizers modified by addn. of carbonates or sulfates were heated up to 450°C under He flow (60 mL/min) in thermal analyzer coupled with thermobalance and mass spectrometer. The heating rate was 5°C/min. The presence of carbonate fillers in fertilizers significantly reduced the adverse effects assocd. with exothermic decompn. of NH₄NO₃.

12

Ocena możliwości i zagrożeń stosowania amoniaku jako potencjalnego paliwa

Grzesiak D., Popławski D., Kędzior R., Hałat A., Falewicz P.

Proceedings of ECOpole

|

2015

|

Vol. 9, No. 1

223--229

PL

W dobie malejących zasobów surowców energetycznych oraz negatywnego wpływu produktów ich spalania na środowisko naturalne poszukuje się nowych, niekonwencjonalnych paliw. W ostatnich latach rozważa się amoniak jako potencjalne paliwo wolne od emisji CO2, umożliwiające pracę silników pneumatycznych z zapłonem iskrowym oraz ogniw paliwowych. Wzrost zainteresowania niekonwencjonalnymi paliwami w energetyce i transporcie stwarza potrzebę lepszego zrozumienia ich procesu spalania, a także zagrożeń związanych z obrotem oraz wykorzystaniem. W literaturze niezwykle trudno znaleźć eksperymentalne dane dla amoniaku, dotyczące jego palności oraz skłonności do wybuchu w warunkach zwiększonego ciśnienia i temperatury. Przykładem takich szczególnych danych są wyniki prac przeprowadzonych w ramach europejskiego projektu SAFEKINEX No. EVG1-CT-2002-00072. W projekcie przedstawiono wartości stężeniowych granic palności, maksymalnej szybkości narostu ciśnienia podczas wybuchu, maksymalnego ciśnienia wybuchu oraz indeksu deflagracji dla różnego rodzaju mieszanin gazowych. Wyniki pozwalają również na oszacowanie jednej z najważniejszych wielkości dla procesu spalania, jaką jest prędkość spalania. W pracy dokonano oceny amoniaku jako potencjalnego paliwa w odniesieniu do paliw konwencjonalnych. Wykorzystując dane z projektu SAFEKINEX, oszacowano także wartości prędkości spalania laminarnego amoniaku dla warunków podwyższonej temperatury 20, 100, 200, 250ºC przy ciśnieniu 1 i 5 bar.

EN

In an era of dwindling energy resources and the negative impact their combustion products on the environment are being looked for the new unconventional fuels. In the last years ammonia has been considered as the potential CO2 emission-free fuel, which is able to working with spark-ignition engines and fuel cells. The increased interest in unconventional fuels in the energy sector and transport creates the need for a better understanding of the combustion process as well as the risks connected with the turnover and application. In the literature it is extremely difficult to find experimental data for ammonia concerning flammability and prone to explosion at the elevated pressure and temperature. An example of such specific data are the results of the work carried out within the European project SAFEKINEX No. EVG1-CT-2002-00072. The project presented flammability limits, maximum pressure rise during explosion, maximum pressure of explosion and deflagration index for different kind of mixtures of gases. The results also allow for the estimation one of the most important value for combustion process - flame speed. In this work were made the evaluation of ammonia as potential fuel in comparison with the conventional fuels. Using the data from SAFEKINEX project were estimated values of laminar burning velocity ammonia at elevated temperature 20, 100, 200, 250ºC and pressure 1 and 5 bar.

13

Analiza termiczna mieszanek zawierających azotan amonu i odpadową wełnę mineralną

Huculak-Mączka M., Popławski D., Kaniewski M., Klem E., Hoffmann J.

Proceedings of ECOpole

|

2015

|

Vol. 9, No. 2

607--613

PL

Przedstawiono wyniki badań dotyczących możliwości ponownego wykorzystania odpadowej wełny mineralnej w formie mieszaniny z azotanem(V) amonu. Celem wykonanych analiz było zbadanie zachodzących w mieszankach przemian fizykochemicznych pod kątem ryzyka egzotermicznego rozkładu azotowego dodatku nawozowego. Porównano wyniki otrzymane w trakcie analizy mieszaniny azotanu(V) amonu oraz odpadowej wełny mineralnej w różnych proporcjach, a także wyniki uzyskane dla tych składników zbadanych osobno. Zastosowana wełna mineralna pochodziła z hydroponicznych upraw pomidora. Przed badaniem próbki wełny zostały poddane wysuszeniu i rozdrobnieniu. Do przeprowadzenia analizy zachodzących w badanym układzie przemian zastosowano różnicową analizę termiczną sprzężoną z termograwimetrią i spektrometrią mas (DTA-TG-MS). Otrzymane wyniki wskazują, że możliwe jest wykorzystanie mieszanek wełny mineralnej z azotanem amonu w rolnictwie. Przy doborze ich składu należy jednak uwzględnić stabilność termiczną takich preparatów.

EN

Rockwool, properly formed into blocks or slabs, is often used as a base for plant cultivation. Garden rockwool has good anti-pathogen properties and its advantages are: possibility of controlling pH, moisture and temperature of the ground. Recycling of a waste garden rockwool is currently difficult and there is no good method to deal with it after a completed crop cycle. Physical and chemical properties of wool change during subsequent cycles of cultivation, so before its re-use regeneration or enrichment is recommended. The results of studies on the re-use of waste mineral wool in the form of a mixture with ammonium nitrate are presented. The main objective of the research was to study how properties of the analyzed mixture change with temperature. It is important due to the possibility of unwanted, hazardous decomposition of nitrogen fertilizer additive. Results acquired from thermal analysis of ammonium nitrate, waste rockwool and the mixture of two were compared. Waste rockwool was assembled after a completed crop cycle of tomato plant. Before examination, every sample was dried and ground. Analysis was carried out using differential thermal analysis coupled with thermogravimetry and mass spectrometry (DTA-TG-MS). Obtained results confirm that it should be possible to utilize the examined enriched mixtures in agriculture. However, attention must be paid to the mixtures’ thermal stability resulting from their composition.

14

Reactivity of concentrated ammonium nitrate solutions in the presence of organic impurities

Popławski D., Hoffmann K., Hoffmann J.

Ecological Chemistry and Engineering. A

|

2015

|

Vol. 22, nr 2

231--238

EN

Assessment of mixtures reactivity under certain conditions is essential for safe and conscious designing and improving manufacturing processes. One commonly used compound, the reactivity of which is very important, is ammonium nitrate and its solutions. The biggest influence on the reactivity of ammonium nitrate has the temperature and presence of other compounds, including impurities, that catalyze reactions leading to degradation. One of such impurities are organic compounds which impact on the ammonium nitrate has not yet been clearly described. The aim of the research was to investigate the influence of selected organic impurities on the reactivity of aqueous solutions containing up to 50 wt % ammonium nitrate, buffered with 15 wt % diammonium phosphate. The measurements were carried out using differential scanning calorimetry. Solution without organic compounds showed no reactivity up to 240 oC. The addition of 8 wt % ammonium oxalate did not increase the reactivity of ammonium nitrate. It was observed an endothermic decomposition reaction of oxalic acid, beginning at 185 oC. During the measurement of a solution containing 6 wt % phenidone, it was registered an exothermic complex reaction, beginning at 189 oC and showing relatively small thermal effect. Addition of 6 wt % pyrogallol caused a significant increase in reactivity of ammonium nitrate solution. Strongly exothermic reaction beginning at 192 oC was observed. Spectrophotometric measurement showed a clear nitrate concentration loss in the sample after calorimetric measurement. The results show that the nitrate ion selectively oxidizes certain functional groups in organic compounds.

PL

Ocena reaktywności mieszanin w określonych warunkach jest niezbędna, aby móc w sposób bezpieczny i świadomy projektować oraz usprawniać procesy technologiczne. Jednym z powszechnie stosowanych związków, którego reaktywność jest niezwykle ważna, jest azotan amonu i jego roztwory. Największy wpływ na reaktywność azotanu amonu ma temperatura oraz obecność innych związków, w tym zanieczyszczeń, katalizujących reakcje rozkładu. Jednym z takich zanieczyszczeń są związki organiczne, których wpływ na azotan amonu nie został do tej pory jednoznacznie opisany. Celem pracy było określenie wpływu zanieczyszczeń organicznych na reaktywność wodnych roztworów zawierających do 50 % wag. azotanu(V) amonu, buforowanych wodorofosforanem(V) amonu w ilości 15 % wag. Pomiary wykonano z wykorzystaniem skaningowej kalorymetrii różnicowej. Roztwór pozbawiony zanieczyszczeń organicznych nie wykazał reaktywności do 240 oC. Dodatek 8 % wag. szczawianu amonu nie zwiększył reaktywności azotanu amonu. Zaobserwowano endotermiczną reakcję rozkładu kwasu szczawiowego, rozpoczynającą się w 185 oC. Podczas pomiaru roztworu zawierającego 6 % wag. fenidonu, zarejestrowano w 189 oC egzotermiczną reakcję o złożonym przebiegu, której efekt cieplny jest niewielki. Dodatek 6 % wag. pirogalolu spowodował znaczny wzrost reaktywności roztworu azotanu amonu. Zaobserwowano silnie egzotermiczną reakcję rozpoczynającą się w 192 oC. Pomiar spektrofotometryczny wykazał wyraźny ubytek stężenia azotanów w próbce po pomiarze kalorymetrycznym. Wyniki badań wskazują na to, że jon azotanowy selektywnie utleniania wybrane grupy funkcyjne w związkach organicznych.

15

Examination of thermal stability of waste rockwool and ammonium nitrate mixtures

Huculak-Mączka M., Popławski D., Kaniewski M., Klem E., Hoffmann J.

Ecological Chemistry and Engineering. A

|

2015

|

Vol. 22, nr 3

343--350

EN

Results of research carried out on a waste rockwool and ammonium nitrate mixtures to examine the possibility of using them in fertilization of plants were presented. Reactions occurring between compounds were analyzed to determine the possibility of an uncontrolled exothermic decomposition of nitrogen fertilizer additive. Results obtained from the analysis of prepared mixtures in various proportions and separate samples of individual compounds were compared. Ammonium nitrate used in the research was supplied by one of the domestic fertilizers producer and waste rockwool was collected after a completed crop cycle of a tomato plant. Each sample was dried and ground before examination. Analysis was carried out using differential thermal analysis coupled with thermogravimetry and mass spectrometry (DTA-TG-MS). Obtained results indicate a possibility of use of rockwool mixed with ammonium nitrate in agriculture. However, it is important to choose optimal proportions of compounds to ensure the thermal stability of the mixture.

PL

Przedstawiono wyniki badań przeprowadzonych dla mieszanin odpadowej wełny mineralnej z azotanem(V) amonu w celu przeanalizowania możliwości zastosowania ich w nawożeniu. Zbadano zachodzące w mieszaninach przemiany fizykochemiczne, co umożliwiło określenie ryzyka zajścia gwałtownego egzotermicznego rozkładu azotowego komponentu mieszanki. Porównane zostały wyniki uzyskane z analiz mieszanin azotanu(V) amonu z odpadową wełną mineralną w różnych proporcjach masowych oraz oddzielnych próbek poszczególnych składników. Stosowany azotan(V) amonu pochodził od krajowego producenta nawozów, natomiast wełna mineralna została uzyskana po jednorocznym cyklu uprawy pomidora. Do przeprowadzenia analizy zachodzących w badanym układzie przemian zastosowano różnicową analizę termiczną sprzężoną z termograwimetrią i spektrometrią mas (DTA-TG-MS). Uzyskane wyniki wskazują na możliwość wykorzystania odpadowej wełny mineralnej w mieszance z azotanem(V) amonu w rolnictwie. Należy jednak odpowiednio dobrać skład mieszaniny, biorąc pod uwagę jej stabilność termiczną.

16

Ammonia as a sustainable fuel

Grzesiak D., Kędzior R., Popławski D., Hałat A., Falewicz P.

Ecological Chemistry and Engineering. A

|

2015

|

Vol. 22, nr 3

393--401

EN

An ammonia evaluation as a potential sustainable fuel in comparison with other fuels was made. Values of laminar burning velocity ammonia at ambient and elevated temperatures 20, 100, 200, 250 oC and pressure 100 and 500 kPa using the data from SAFEKINEX project were estimated.

PL

W pracy dokonano oceny przydatności amoniaku jako potencjalnego paliwa w odniesieniu do paliw konwencjonalnych. Wykorzystując dane z projektu SAFEKINEX, oszacowano także wartości prędkości spalania laminarnego amoniaku w temperaturze 20, 100, 200, 250 oC przy ciśnieniu 100 i 500 kPa.

17

Wpływ rodzaju ekstrahenta na stopień odzysku fosforu z odpadowej ogrodniczej wełny mineralnej

Huculak-Mączka M., Hoffmann K., Popławski D., Hoffmann J.

Przemysł Chemiczny

|

2014

|

T. 93, nr 6

1026-1028

PL

Wełna mineralna jest najczęściej stosowanym podłożem w hydroponice. Ma ona wiele zalet, dzięki którym umożliwia wydajniejszą uprawę roślin. W wyniku jej stosowania generowane są znaczne ilości odpadów w postaci pouprawowej, zużytej wełny mineralnej. Jednym z potencjalnych sposobów ich utylizacji może być ekstrakcja składników pokarmowych zawartych w odpadowej wełnie oraz ich zawrót do uprawy w postaci koncentratów nawozowych. Uszlachetniony i rozdrobniony odpad stały może natomiast znaleźć zastosowanie w rolnictwie, jako podłoże oraz użyźniacz do spulchniania i rekultywacji gleb zdegradowanych. Przeprowadzone badania dowodzą, że w odpadowej wełnie mineralnej znajdują się resztkowe ilości fosforu, który można skutecznie odzyskać z wykorzystaniem taniego i powszechnie dostępnego ekstrahenta, jakim jest woda. Uzyskane w ten sposób stężenie P2O2 w koncentracie osiąga nawet 0,4% mas., co znacząco przekracza minimalną zawartość fosforu w typowych pożywkach stosowanych w uprawach hydroponicznych.

EN

Spent mineral wool from horticultural prodn. was extd. with H2O, and aq. solns. of AcOH, HCOOH, panthotenic acids, NH4 and Ca lactates, CaCl2 and Na versenate at 25°C and 70°C. H2O was the most efficient solvent for extn. The P2O5 concn. in the ext. was 0.4% by mass.

18

Uproszczona kinetyka spalania propanu w otoczeniu granicy palności

Kędzior R., Grzesiak D., Popławski D., Głowiński J.

Przemysł Chemiczny

|

2014

|

T. 93, nr 4

520-523

PL

Przeprowadzono symulację jednowymiarowej propagacji płomienia, którą wykonano w profesjonalnym programie Chemkin-Pro Release 15101. Na podstawie uzyskanych wyników sporządzono przybliżony opis szybkości zmiany stężenia paliwa i utleniacza w mieszaninie propanu z powietrzem o składzie bliskim granicznemu. Sugerowana postać równania potęgowego uwypukla autokatalityczny charakter procesu.

EN

Laminar Pr-H combustion in air was numerically simulated. Approx. kinetic equations of Pr-H combustion near flammability limit were derived.

19

Wpływ związków organicznych na stabilność termiczną roztworów azotanu amonu

Popławski D., Hałat A., Hoffmann K., Falewicz P., Hoffmann J.

Proceedings of ECOpole

|

2014

|

Vol. 8, No. 1

255--260

PL

Celem pracy było zbadanie wpływu wybranych związków organicznych na stabilność termiczną wodnych roztworów zawierających do 50% mas. azotanu(V) amonu, buforowanych wodorofosforanem(V) amonu w ilości 15% mas. Pomiary wykonano z wykorzystaniem skaningowej kalorymetrii różnicowej. Roztwór pozbawiony związków organicznych wykazał stabilność termiczną do 240ºC. Dodatek 8% mas. szczawianu amonu nie zwiększył reaktywności azotanu amonu. Zaobserwowano endotermiczną reakcję rozkładu kwasu szczawiowego, rozpoczynającą się w 185ºC. Podczas pomiaru roztworu zawierającego 6% mas. fenidonu zarejestrowano w 189ºC egzotermiczną reakcję o złożonym przebiegu, której efekt cieplny jest niewielki. Dodatek 6% mas. pirogalolu spowodował znaczne obniżenie stabilności termicznej roztworu azotanu amonu. Zaobserwowano silnie egzotermiczną reakcję rozpoczynającą się w 192oC. Pomiar spektrofotometryczny wykazał wyraźny ubytek stężenia azotanów w próbce po pomiarze kalorymetrycznym. Wyniki badań wskazują na to, że jon azotanowy selektywnie utlenia wybrane grupy funkcyjne w związkach organicznych.

EN

The aim of the research was to investigate the effect of selected organic compounds on the thermal stability of aqueous solutions containing up to 50 wt. % ammonium nitrate, buffered with 15 wt. % diammonium phosphate. The measurements were carried out using differential scanning calorimetry. Solution without organic compounds showed thermal stability up to 240oC. The addition of 8 wt. % ammonium oxalate did not increase the reactivity of ammonium nitrate. It was observed an endothermic decomposition reaction of oxalic acid, beginning at 185oC. During the measurement of a solution containing 6 wt. % phenidone, it was registered an exothermic complex reaction, beginning at 189oC and showing relatively small thermal effect. Addition of 6 wt. % pyrogallol caused a significant decrease in the thermal stability of ammonium nitrate solution. Strongly exothermic reaction beginning at 192oC was observed. Spectrophotometric measurement showed a clear nitrate concentration loss in the sample after calorimetric measurement. The results show that the nitrate ion selectively oxidize certain functional groups in organic compounds.

20

Ocena przydatności wybranych dolomitów do zastosowania jako wypełniacz w nawozach azotowych

Popławski D., Grzesiak D., Hoffmann J., Hoffmann K., Falewicz P.

Proceedings of ECOpole

|

2014

|

Vol. 8, No. 2

563--570

PL

Celem przeprowadzonych badań było określenie wpływu rodzaju zastosowanego wypełniacza na procesy zachodzące podczas ogrzewania mieszanek nawozowych na bazie azotanu(V) amonu. Analizowane próbki sporządzone były poprzez dokładne utarcie azotanu(V) amonu z wybranym surowcem węglanowym o uziarnieniu < 125 μm. Skład mieszanek dobrano tak, aby uzyskać w nich typową dla saletrzaków zawartość azotu całkowitego na poziomie 27,5% mas. Badania zostały przeprowadzone z wykorzystaniem różnicowej analizy termicznej sprzężonej z termograwimetrią i spektrometrią mas (DTA-TG-MS). Na podstawie uzyskanych wyników można stwierdzić, że poszczególne wypełniacze w różnym stopniu stabilizują azotan(V) amonu, podwyższając temperaturę, w której następuje jego rozkład i tym samym wpływając na bezpieczeństwo otrzymanych nawozów. Reaktywność wybranych wypełniaczy w głównej mierze zdaje się zależeć od stosunku zawartości węglanu wapnia do węglanu magnezu w surowcu.

EN

The aim of the study was to determine the effect of used filler type on the processes taking place during the heating of fertilizer mixtures based on ammonium nitrate. The analyzed samples were prepared by thorough grinding of ammonium nitrate with selected carbonate material with a grain size < 125 μm. Mixtures composition was adjusted to obtain typical for CAN type fertilizers nitrogen content, ie 27.5% by mass. The tests were conducted using a differential thermal analysis coupled with thermogravimetry and mass spectrometry (DTA-TG-MS). Based on the results it can be concluded that different fillers in various degrees stabilize ammonium nitrate, increasing the temperature at which the decomposition occurs and thus affecting the safety of obtained fertilizers. Reactivity of selected fillers seems to depend mainly on the ratio of calcium carbonate to magnesium carbonate content in the mineral.