Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Wpływ utleniania powietrzem na właściwości węgla kokoswego

Machnikowska H.

Karbo

|

2007

|

Nr 3

138-143

PL

Przeprowadzono badania właściwości fizykochemicznych węgla ortokoksowego typu 35.2 utlenianego powietrzem w temperaturze 160°C, w czasie 2-48 godzin. Działanie powietrza powoduje postępujące zmiany składu elementarnego i zawartości grup funkcyjnych. W efekcie utworzenia reaktywnych grup tlenowych i rozkładu części alifatycznych grup CH następuje drastyczne pogorszenie zdolności spiekania i zanik dylatacji już po dwugodzinnym utlenianiu i wzroście zawartości tlenu o 1,8 %. W miarę wydłużania czasu utleniania zwiększa się średnia refleksyjność witrynitu, od 1,12 % w węglu nieutlenionym do 1,34 % po 48 godzinach utleniania. Wskazuje to, że utlenianie powietrzem w stosowanych warunkach powoduje również zmiany w makromolekularnej strukturze węgla prowadzące do zwiększenia wymiarów jednostek aromatycznych. W trwającym 48 godzin procesie utleniania można wyróżnić trzy stadia o coraz mniejszej szybkości zachodzących zmian. Najbardziej intensywne przyłączanie tlenu i zmniejszenie udziału wodoru w strukturze węgla oraz wzrost refleksyjności witrynitu występuje w początkowym stadium utleniania, trwającym 5 godzin. Wzrost refleksyjności witrynitu po krótkim czasie działania powietrza wskazuje, że jest to czuły parametr zmian strukturalnych witrynitu spowodowanych utlenianiem.

EN

Physicochemical properties of orthocoking coal type 35.2 during air oxidation at 160°C for 2-48 hours were studied. Air oxidation induces progressive changes in elementary composition and functional groups content. As an effect of reactive oxygen groups formation and partial decomposition of aliphatic CH groups, a drastic decrease of caking power and disappearing of dilatation occurs after 2 h oxidation. This is associated with oxygen content increase by 1,8 wt%. Along with oxidation time, mean vitrinite reflectance increases from 1,12 % for initial coal to 1,34 % for treated for 48 hours one. The increase indicates, that oxidation under conditions used results in alteration of macromolecular structure of coal, leading to an enlargement of aromatic unit size. Three stages of decreasing oxidation rate can be distinguished in 48 hour lasting process. Initial oxidation stage, up to 5 h, is characterized by most intense oxygen trapping, dehydrogenation and vitrinite reflectance increase. The occurring of latter effect at short oxidation time, proves that reflectance is a sensitive parameter of structural changes induced by oxidation.

2

Wpływ wstępnego utleniania węgli kamiennych na rozwój makro- i mezoporów w procesach karbonizacji i aktywacji

Machnikowska H.

Karbo

|

2005

|

Nr 1

13-19

PL

Przedstawiono wyniki badań struktury porowatej produktów karbonizacji i aktywacji węgli o różnym stopniu uwęglenia - gazowego i ortokoksowe-go oraz durynu z węgla gazowego, wyjściowych i utlenionych powietrzem, 32 % roztworem HNO3 i 30 % roztworemH2O2. Próbki wyjściowe i utlenione poddano karbonizacji w atmosferze argonu w temperaturze 900°C. Koksy aktywowano parą wodną w piecu pionowym w temperaturze 800°C, do 50 % ubytku rnasy. Badano rozwój makro- i mezoporów w procesach karbonizacji i aktywacji metodą poro zymetri i rtęciowej. Stwierdzono, że wstępne utlenienie węgli wpływa korzystnie na rozwój struktury porowatej na etapie karbonizacji i aktywacji. Rozwój makro- i mezoporów zależy od rodzaju czynnika utleniającego. Przy podobnym stopniu wstępnego utlenienia większą objętość właściwą porów wy kazująkoksy i węgle aktywne otrzymane z węgli utlenianych kwasem azotowym niż z utlenianych powietrzem. Znacznie słabsze utlenienie węgli nadtlenkiem wodoru nie wpływa w istotny sposób na strukturę porowatą koksów i produktów aktywacji. Utlenianie kwasem azotowym powoduje lepszy rozwój rnakroporów w procesach karbonizacji i aktywacji.

EN

Gas coal, orthocoking coal and durain from gas coal were oxidized with air, 32 % HNO3 and 30 % H2O2- The chars produced from original and oxidized samples by heat treatment at 900°C were next steam activated at 800°C up to 50 % burn-off. Macro- and mesopore development in the resultant chars and activated carbons was studied using mercury porosi-metry. The preoxidation of coals enhances porosity development at both stages of the treatment, the effect being dependent on the oxidizing agent. At a comparable extent of preoxidation with nitric acid and air, the treatment with the former results in a larger pore volume in chars and activated carbons. Milder oxidation with hydrogen peroxide has a slight effect on the porosity. Oxidation with nitric acid promotes macropore development on carbonization and activation. The contribution of macropores to the total pore volume is independent of the precursor used. Oxidation with air affects mostly mesopore development with the significant effect of parent material nature on the porous texture of activated carbon. The results of the study demonstrate that the macro- and mesoporosity of coal-based activated carbons can be modified to some extent by a proper selection of agent used at a preoxidation stage.

3

Wpływ sposobu utleniania na właściwości i strukturę węgli i litotypów

Machnikowska H., Łuczak A., Kubacki A.

Karbo

|

2003

|

Nr 3

157-164

PL

W celu określenia wpływu rodzaju czynnika utleniającego i natury węgla na efekty utleniania przeprowadzono badania właściwości i struktury węgla gazowego i ortokoksowego oraz litotypów: witrynów z obu węgli i durynu z węgla gazowego utlenianych powietrzem oraz roztworami 32 % HNO3 i 30 % H2O2. Utlenianie powietrzem i kwasem powoduje znaczne zmiany składu elementarnego i zawartości grup funkcyjnych. W próbkach utlenionych zwiększa się znacznie stosunek atomowy O/C i zawartość tlenowych grup funkcyjnych, a zmniejsza się udział alifatycznych i aromatycznych grup C-H. Zakres zmian zależy od sposobu utleniania, stopnia uwęglenia i składu petrograficznego utlenianego węgla. Największy stopień utlenienia wykazuje witryn z węgla gazowego utleniony powietrzem, najmniejszy - duryn z węgla gazowego utleniany kwasem. Efekty utleniania powietrzem w większym stopniu zależą od składu petrograficznego niż efekty utleniania kwasem azotowym. Utleniane powietrzem powoduje znaczne zwiększenie średniej reflek-syjności witrynitów wskazujące na wzrost aromatyczności struktury. Wzrost refleksyjności jest większy dla witrynitu wyżej uwęglonego. Utlenianie kwasem azotowym obniża refleksyjność witrynitów o taką samą wartość, niezależnie od stopnia uwęglenia.

EN

Gas coal and orthocoking coal and separated lithotypes (vitrains and gas coal durain) were oxidized with various media to study the effect of reagent and coal nature on the properties and structure of resultant pro- e ducts. The treatments included the reactions with air at 200°C for 24 h and with nitric acid (32 %) and hydrogen peroxide (30 %) at 80°C for 2h. >r Oxidation with air and HNO3 induces meaningful and differentiated changes in the elemental composition and functional group contents. A considerable increase in the O/C atomic ratio and oxygen group contribution v is accompanied with a reduction of proportions of aliphatic and aromatic C-H groups. The extent of alteration decreases from the air-oxidized gas -' coal vitrain to the acid-oxidized gas coal durain. The petrographic composition is more relevant in the case of air than nitric acid oxidation. At comparable reaction conditions, the hydrogen peroxide is less efficient '' oxidizing agent than nitric acid. The variation of mean reflectance indica- '' tes an essential modification of macromolecular structure to occur as a result of air and nitric acid oxidation. The character of changes depends ; on the oxidation agent. A considerable increase in the mean reflectance of l vitrinites occurring on air oxidation can be related to the enhanced aroma-ticity of the structure. The effect is more pronounced for a higher rank vitrinite. Nitric acid oxidation reduces the reflectance in the extent being independent on rank. Wide distributions of the measured reflectance values indicate a big heterogeneity of oxidized vitrinites. The mean reflectance and reflectance ranges suggest that air and acid oxidized vitrinites, which show rather similar elemental composition and functional groups content, differ each other essentially in terms of aromatic unit size.

4

Wpływ biodegradacji bakteriami Pseudomonas putida na właściwości i strukturę węgli

Machnikowska H., Kubacki A., Pawelec K., Podgórska A.

Karbo

|

2002

|

Nr 8

226-231

PL

Przeprowadzono procesy biodegradacji węgli brunatnych i nisko uwę-glonych węgli kamiennych, surowych i wstępnie utlenionych, bakteriami Pseudomonas putida. Podstawowym czynnikiem decydującym o efektywności przemiany węgli do produktów rozpuszczalnych w wodzie jest stopień uwęglenia. Stopień przemiany węgli brunatnych, szczególnie po wstępnym utlenieniu jest wielokrotnie wyższy niż węgli kamiennych o zbliżonej zawartości pierwiastka C, jednak rozkład węgli brunatnych jest w większym stopniu efektem przemian chemicznych niż procesów biochemicznych. W wyniku zachodzących procesów chemicznych i biochemicznych zmienia się skład petrograficzny i budowa chemiczna węgli. Pozostałości wykazuj ą zmniejszoną zawartość witrynitu. W pozostałościach z węgli nieutlenionych zwiększa się udział wodoru i tlenu, w przypadku węgli wstępnie utlenionych następuje silny wzrost stosunku atomowego H/C i zmniejszenie stosunku O/C oraz zmniejszenie zawartości grup karbonylowych i hydroksylowych w porównaniu do węgli wyjściowych. Wielkość zmian zależy od stopnia uwęglenia węgli i postępuje ze wzrostem stopnia przereagowania.

EN

Lignites and subbituminous coals, both row and preoxidized, were bio-degraded to water soluble products using bacteria Pseudomonas putida. Coalification stage is a primary factor influencing biodegradability of coals. Lignites, especially when preoxidized, showed several times higher conversion degree than subbituminous coals of comparable carbon content. The difference is related mostly to the higher propensity of lignites to chemical degradation under condition used. Chemical and biochemical processes occuring during biotreatment influenced petrogra-phic composition and chemical constitution of coals. Vitrinite content in residues decreases. The treatment of raw coals results in enhanced hydrogen and oxygen contents. In the case of preoxidized coals considerable increases H/C atomic ratio and decreases O/C ratio. The latter correlates with reduction of carbonyl and hydroxylic group as indicated by FTIR analysis. The extent of alteration decreases with coal rank and increases with the bioprocessing progress.

5

Modification of the properties and carbonization behaviour of coal tar pitches on progressive air-blowing

Machnikowski J., Gerus-Piasecka J., Kubica K., Machnikowska H.

Polish Journal of Chemical Technology

|

2001

|

Vol. 3, nr 1

7-14

EN

Pitches with softening points of about 140°C, 175°C and 210°C were prepared by progressive air-blowing at 300°C of coal-tar pitches from different commercial coke-oven tars. The modification induced by the mild oxidation was monitored using solvent fractionation, elemental analysis and contact angle measurement. The kinetics and mechanism of mesophase formation on isothermal treatment at 450°C and the optical texture of resultant cokes were studied by polarized-light optical microscopy. The air-blowing increases gradually the coking yield and toluene insoluble content of pitch with very little changes in quinoline insoluble content and elemental composition. The modified pitches preserve characteristic structural features of parent materials. Air-blowing accelerates the formation of mesophase on carbonization and modifies to a different extent the mechanism of the transformation. QI particles tend to form large aggregates in the early stage of the transformation and mesophase growth occurs in the practically Ql-free pitch, leading to two-phase optical texture of resultant cokes.

6

High softening point pitches produced by air-blowing of Qi-free coal-tar derived precursors

Machnikowski J., Gerus-Piasecka I., Kubica K., Machnikowska H.

Polish Journal of Chemical Technology

|

2001

|

Vol. 3, nr 2

11-16

EN

Modified pitches with the softening point of about 220°C were prepared by air-blowing at 300°C of Qi-free pitches from commercial "light" and "heavy" coke-oven tars. The effect of parent tar nature and Qi-free tar distillation conditions on air-blowing behaviour was studied using solvent and extrographic fractionation, elemental analysis, 1H NMR, and contact angle measurement. The kinetics and the mechanism of the mesophase formation on isothermal treatment at 450°C and the optical texture of semi-cokes were studied by polarized-light optical microscopy. Under these conditions totally isotropic pitches of considerably enhanced coking yield and TI content with very little change in elemental composition produced. The air-blowing accelerated the formation of mesophase on carbonization without marked affecting the mesophase units growth and the flow type optical texture of semicoke. The pitch from Qi-free "heavy" tar distilled under the reduced pressure was selected as most suitable potential precursor for isotropic carbon fibers.

7

Zdolność pęcznienia i ekstrakcji litotypów węgli kamiennych w polarnych rozpuszczalnikach organicznych

Machnikowska H., Świetlik U., Jasieńko S.

Karbo

|

2001

|

Nr 7-8

241-248

PL

Badania sorpcji par i pęcznienia objętościowego węgli kamiennych od płomiennego do antracytu i wydzielonych z nich litotypów: witrynów klarynów, durynów i fuzynów wskazują na różnice w makromolekularnej strukturze węgli i litotypów o różnym stopniu uwęglenia, a także między litotypami tego samego węgla. Litotypy węgli nisko uwęglonym nych (płomiennego i gazowego) charakteryzują się dużym i zróżnicowanym udziałem poprzecznych wiązań niekowalencyjnych w strukturze makromolekularnej. Udział niekowalencyjnych wiązań poprzecznych zmniejsza się w miarę wzrostu stopnia uwęglenia. Witryny w całej skali uwęglenia charakteryzują się większą niż pozostałe litotypy zawartością składników niskocząsteczkowych.

EN

Investiigations of vaporous sorption and volumetric swelling of hard coals starting from flames ones to anthracite and separated lithotypes: vitrenes, clarenes, durenes and fusenes indicate to differences in macromolecular structure of coals and lithotypes of various degree of carbonisation and also between lithotypes of the same coal. Lithotypes of coals with low carbonisation (flame and gassy ones) are characterised by a high and differentiated share of transverse non-covalent bonds bonds in the macromolecular structure. The share of non-covalent transverse bonds decreases together with the increase of the carbonisation degree. Vitrenes acterised, in the whole scale of carbonisation, by a greater content molecular components than the other lithotypes.

8

Badania struktury litotypów węgli kamiennych metodą spektroskopii w podczerwieni

Machnikowska H., Jasieńko S., Świetlik U., Krztoń A.

Karbo

|

2001

|

Nr 6

199-203

PL

Przeprowadzono badania petrograficzne i strukturalne metodą spektroskopii DRIFT węgli kamiennych, od płomiennego typu 31. l do antratracytu i wydzielonych z nich litotypów: witrynów, klarynów, durynów i fuzynów. Struktura litotypów zmienia się w miarę wzrostu uwęglenia przebieg zmian parametrów obliczonych z widm DRIFT ma różny charakter w zakresie nisko, średnio i wysoko uwęglonych węgli. Wyniki badań wskazują, że w całym zakresie uwęglenia skład petrograficzny ma wpływ na parametry strukturalne węgli. Spektroskopia w podczerwieni techniką DRIFT może stanowić szybką i dokładną metodę oceny stopnia uwęglenia i zawartości grup funkcyjnych w węglach i składnikach petrograficznych.

EN

Petrographic and structural investigations of hard coals have been carried out from flame type 31.1 to anthracite and selected from them lithotypes: vitrenes, clarenes, durenes and fusenes wit the use of DRIFT spectroscopy. The structure of lithotypes changes with increase in carbonisation degree. The course of change of parameters calculated from DRIFT spectra is of different character within the range of low, medium and highly carbonised coals. The results of investigations show that within whole range of carbonisation petrographic composition has influence fen structural parameters of coals. Infrared spectroscopy by DRIFT methods can constitute a fast and accurate method for assessments of bonisation degree and content of functional groups in coals and petro-Iphic components.

9

Analiza termiczna węgli kamiennych o różnym stopniu uwęglenia i wydzielonych litotypów

Świetlik U., Machnikowska H., Jasieńko S.

Karbo

|

2001

|

Nr 4

130-134

PL

Zbadano proces pirolizy węgli kamiennych o różnym stopniu uwęglenia i wydzielonych z nich litotypów metodami analizy termicznej - termo- grawimetrią i termiczną analizą różnicową. Krzywe ubytku masy (TG, DTG) węgli i litotypów wskazują na postękujący z temperaturą w sposób ciągly rozkład substancji węglowej z zaznaczeniem temperatur silniejszych zmian masy spowodowanych wydzielaniem wody i przejściem węgla w stan plastyczny. Efekty cieplne zachodzących reakcji (krzywe DTA) mają charakter złożony i wskazująna różny przebieg termicznego rozkładu w zależności od składu petrograficznego i stopnia uwęglenia. Ze wzrostem stopnia uwęglenia charakter efektów cieplnych pirolizy węgli zmienia się od zdecydowanej przewagi efektów endotermicznych dla węgla płomiennego do przeważających efektów egzotermicznych w antracycie.

EN

The process of pyrolysis was investigated of hard coals of different car bonisation degree and emitted lithotypes from them by the methods of thermal analysis - thermogravimetry and thermal differentiation analysis. The curve of loss (TG, DTG) of coals and lithotypes indicated continuous decomposition of carbon substance together with temperature increase with observance of stronger changes in mass caused by separation of water and transfer of coal into a plastic status. The therm effects of reaction taking place (DTA curves) are of complex character and indicated to various courses of thermal decomposition depending on petrographic composition and carbonisation degree. Together with the degree of carbonisation the character of the effects of thermal pyrolysis of coal changes from a decisive predominance of endothermic effects for flame coal to predominating exothermic effects in anthracite.

10

Studies on the sorption properties of hard coals.

Świetlik U., Machnikowska H., Jasieńko S.

Prace Naukowe Instytutu Chemii i Technologii Nafty i Węgla Politechniki Wrocławskiej. Konferencje

|

1999

|

Vol. 9, nr 56

339-343

EN

Coals of different rank from low rank coal up to anthracite and separated lithotypes were investigated in terms of their sorption properties for recognition of the relationship between their petrographic and colloidal structire. Solvents of different chemical nature-methanol, benzene, pyridine and N-methyl-2-pyrrolidinone were use in the sorption experiments. The sorption effect was evalueted by gravimetric technique as an increase of coal mass every 24h for 9 days. The rate and extent of sorption depend on the rank of coal and their lithotypes and on the chemical structure of solvent used. According to the increasing sorption ability in coals the solvents can draw up as follows: NMP>benzene>methanol>pyridine. Generally, the amount of adsorbed solvent vapours decreases with the increasing rank of coal. Vitrains explanationof sorption effects connected with coal properties and petrographic composition is given.