Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Wpływ wstępnej obróbki popiołu lotnego na efektywność syntezy zeolitów

Czarna-Juszkiewicz D., Kunecki P., Panek R., Wdowin M.

Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN

|

2018

|

nr 105

213--223

PL

Problem wykorzystania popiołów lotnych ciągle stanowi obszar badawczo-poszukiwawczy dla naukowców. Wynika to z faktu, iż rocznie tylko w Polsce na składowiska wpływa średnio 6 000 000 Mg ubocznych produktów spalania (UPS). Jednym z potencjalnych kierunków wykorzystania popiołu lotnego jest użycie go jako substratu w syntezach hydrotermalnych materiałów mezoporowatych (zeolitów syntetycznych). Zeolity są to glinokrzemiany o strukturze przestrzennej, które ze względu na swoją budowę charakteryzują się szeregiem specyficznych właściwości (molekularno-sitowe, jonowymienne, katalityczne) wykorzystywanych w inżynierii i ochronie środowiska. Dotychczas syntezy zeolitów przeprowadzano wykorzystując uboczne produkty spalania, takie jak popioły lotne lub wyodrębnioną z nich mikrosferę. W artykule przedstawiono wpływ wydzielenia z popiołu lotnego odpowiedniej frakcji (poniżej 63 µm) na wykształcenie ziaren zeolitowych. Syntezę przeprowadzono wykorzystując popiół lotny klasy F oraz wydzieloną z niego frakcję, którą otrzymano poprzez przesianie popiołu przez sito o wielkości oczek 63 µm. Dla substratów, jak i otrzymanych produktów reakcji przeprowadzono analizy chemiczne (XRF) oraz mineralogiczne (XRD, SEM-EDS). Podczas analizy substratów nie zaobserwowano istotnych różnic pomiędzy popiołem surowym a wydzieloną frakcją. Natomiast w produktach po syntezie (zeolit typu Na-X z niewielką ilością zeolitu Na-P1, oraz niewielkie ilości kwarcu i nieprzereagowanego szkliwa glinokrzemianowego – mullitu) w wydzielonej frakcji zaobserwowano wyższą zawartość glinu i sodu, natomiast niższą wapnia i potasu. Na dyfraktogramie zeolitu uzyskanego z frakcji widoczna była nieznaczna ilość illitu. Obserwacje morfologii ziaren nie wykazały różnic w wykształceniu. Na podstawie przeprowadzonych analiz stwierdzić można, że biorąc pod uwagę aspekt ekonomiczny procesu syntezy, wydzielanie drobnych frakcji z popiołu nie jest konieczne, gdyż proces ten nie wpływa w sposób znaczący na jakość otrzymanego produktu.

EN

The problem of of the use of fly ash still constitutes a research and exploration area for scientists. This is due to the fact that, 6,000,000 Mg of coal combustion by-products (CCB) are storage on landfills yearly in Poland alone. One of the potential directions of using fly ash is to use it as a substrate in hydrothermal syntheses of mesoporous materials (synthetic zeolites). Zeolites are aluminosilicates with a spatial structure. Due to their specific structure they are characterized by a number of specific properties among others molecular-sieve, ion-exchange and catalytic that can be used in engineering and environmental protection. So far, the synthesis has been carried out using coal combustion by-products such as fly ash or microsphere. The article analyzes whether separation from the fly ash of the appropriate fraction (below 63 μm) will affect the formation of zeolite grains. The syntheses were carried out using class F fly ash and the fraction separated from it, which was obtained by sieving the ash through a 63 μm sieve. Chemical (XRF) and mineralogical (XRD, SEM-EDS) analyzes were carried out for substrates as well as the obtained reaction products. In the case of substrates, the analysis did not show any significant differences between the ash and the separated fraction. However, in products after synthesis (Na-X zeolite with a small amount of Na-P1 zeolite, and small amounts of quartz and unreacted aluminosilicate glass - mullite) higher aluminum and sodium contents were observed from the separated fraction, with a lower calcium and potassium content. A small proportion of illite was observed on the diffraction curve of the zeolite from the fraction. Observations of grain morphology showed no differences in formation. Based on the conducted analyzes, it can be stated that, considering the economics of the synthesis process, the separation of fine fractions from the fly ash does not affect the quality of the synthesis process.

2

Utylizacja popiołów lotnych w niskokosztowe sorbenty

Ściubidło A.

Rynek Energii

|

2017

|

Nr 6

80--84

PL

W artykule przedstawiono badania adsorpcji SO2 na sorbentach otrzymanych z popiołów lotnych. Celem badań było określenie parametrów adsorpcji SO2 na sorbentach stałych i zastosowanie tego procesu w doczyszczaniu spalin z SO2. Proponowana przez autora metoda doczyszczania pozwala nie tylko na doczyszczenie spalin przed utylizacją i skła-dowaniem CO2, ale również pozwala na zagospodarowanie odpadów z energetyki z korzyścią dla środowiska poprzez syntezę sorbentów z popiołów lotnych. Na bazie popiołów lotnych zostały otrzymane m.in. zeolity Na-A i Na-X, które następnie zostały użyte w procesie adsorpcji SO2. Zmiennymi parametrami procesu adsorpcji SO2 była temperatura i czas zarówno adsorpcji jak i wygrzewania próbek.

EN

The article presents the adsorption of SO2 on sorbent obtained from fly ash. The purpose of the study is to determine the adsorption parameters of SO2 on solid sorbents and to apply this process for the purification of exhaust gas. A proposed method by the authors purifies exhaust gas before the utilization and storage of CO2 but allows the utilization of waste to the benefit for the environment through the synthesis of sorbents from fly ash . From fly ash were obtained zeolite Na-A and Na-X, which were used in the adsorption process of SO2. The variable parameters of the SO2 adsorption were the temperature and time of adsorption and annealing the samples.

3

Innowacyjny sposób zagospodarowania popiołów lotnych

Ściubidło A.

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

|

2016

|

z. 63, nr 3

469--476

PL

W artykule przedstawiono badania adsorpcji NO2 na zeolitach otrzymanych z popiołów lotnych. Celem badań jest określenie parametrów adsorpcji NO2 na sorbentach stałych i zastosowanie tego procesu w doczyszczaniu spalin z NO2. Proponowana przez autorów metoda doczyszczani pozwala nie tylko na doczyszczenie spalin przed utylizacją i składowaniem CO2, ale również pozwala na zagospodarowanie odpadów z energetyki z korzyścią dla środowiska poprzez syntezę sorbentów z popiołów lotnych. Na bazie popiołów lotnych zostały otrzymane sorbenty tj. zeolit Na-A i Na-X, które następnie zostały użyte w procesie adsorpcji NO2. Zmiennymi parametrami procesu adsorpcji NO2 była temperatura wygrzewania zeolitów przed procesem adsorpcji oraz stężenie gazu reakcyjnego NO2.

EN

The article presents studies the adsorption of NO2 on zeolites obtained from fly ash. The aim of the study is to determine the parameters of the adsorption of NO2 on solid sorbents. The proposed method allows for purifying of the exhaust before capture and storage of CO2. It allows utilization of waste from power plants through the synthesis of sorbents from fly ash. Obtained zeolite Na-A and Na-X are used in adsorption of NO2. Varying parameters adsorption of NO2 was the heating temperature of the zeolite before the adsorption process and the concentration of the reaction gas NO2.

4

Wykorzystanie popiołów lotnych klasy F do produkcji materiału zeolitowego na skalę półtechniczną

Franus W., Wdowin M.

Polityka Energetyczna

|

2011

|

T. 14, z. 2

79-91

PL

W artykule przedstawiono charakterystykę popiołów lotnych klasy F z trzech zakładów energetycznych w Polsce: Elektrowni Kozienice S.A., Elektrowni Rybnik S.A. i Elektrowni Stalowa Wola, jako potencjalnych dostawców surowców odpadowych do produkcji zeolitów syntetycznych. Analizowane popioły lotne poddano analizie składu mineralnego (XRD, SEM), chemicznego (XRF, CEC (Cation Exchange Capacity) - pojemność jonowymienna) oraz badaniom teksturalnym (powierzchnia właściwa BET, struktura porów). Zeolity z opisywanych popiołów pierwotnie otrzymywano na skalę laboratoryjną metodą syntezy hydrotermalnej popiołu lotnego z ługiem sodowym. Z uwagi na pozytywne wyniki prowadzonych reakcji syntezy oraz otrzymanie wysokiej czystości materiału zeolitowego typu X, podjęto próbę przełożenia procesu na skalę półtechniczną. W tym celu zaprojektowano i wykonano prototyp w pełni zautomatyzowanej linii technologicznej na potrzeby prowadzenia procesu syntezy. Scharakteryzowano również otrzymany w opisanym procesie materiał zeolitowy, a następnie dokonano porównania parametrów technologicznych (powierzchnia właoeciwa BET, CEC) popiołów lotnych z otrzymanym materiałem zeolitowym. Badania wykazały, że produkowany materiał zeolitowy charakteryzuje się 20-krotnie wyższą powierzchnią właściwą BET w stosunku do popiołów lotnych (średnio 14 m2/g) oraz nawet 25-krotnie wyższą wartością CEC (do 252 meq/100 g) w stosunku do materiału wyjściowego, przez co stanowi bardzo dobrej jakości sorbent mineralny. W pracy dokonano również charakterystyki ekonomicznej proponowanego rozwiązania technologicznego.

EN

In the article characteristics of F class fly ash as a potential waste materials to production of synthetic zeolites were performed. The research materials have constituted fly ashes come from three Polish power plants: Elektrownia Kozienice S.A., Elektrownia Rybnik S.A., Elektrownia Stalowa Wola S.A. On selected waste materials basic mineralogical (XRD, SEM), chemical (XRF, CEC) and textural (the BET surface area) analysis were conducted. Previous, synthetic zeolites were obtained at laboratory scale during hydrothermal synthesis of fly ash with soda lye. Because of positive results of conducted synthesis reactions and obtaining high purity zeolitic materials type X, an attempt of conducting this process on semi-technical scale were taken up. For this purpose a prototype full automated technological line to conducting of synthesis process were developed. Obtained at this process zeolitic materials were characterized. Next, the technical parameters (the BET surface area, CEC) of fly ash and obtained zeolitic materials were compared. Results have shown that produced zeolitic materials have about 20 fold higher BET surface area than fly ash (average 14 m2/g) and even 25 fold higher CEC values (up to 252 meq/100g) in comparison to initial materials (fly ash), what makes them very good quality sorbents. Also a detailed economic analysis of proposed technological line was performed.

5

Removal of ammonium ions by selected natural and synthetic zeolites

Franus W., Wdowin M.

Gospodarka Surowcami Mineralnymi

|

2010

|

T. 26, z. 4

133-148

EN

The main aim of this study was to analyze of the adsorption equlibrium of ammonia ions from artificial aqueous solutions by natural and synthetic zeolites. The tested material has constituted two natural and two synthetic zeolites. Rich in clinoptilolite natural zeolites come from Dylągówka deposit (Poland) and Sokyrnytsya deposit (Ukraine). Synthetic materials were represented by zeolites obtained during hydrothermal reaction of NaOH with fly ash e.i. sodalite and Na-X. For examined materials the mineralogical-chemical characteristic was carried out. Also the thermal activation at temperature 200oC during 24 h on tested materials was conducted in order to test an influence of temperature on sorption properties. For both type of materials (before and after thermal activation) the textural parameters, the cation exchange capacity (CEC) were determine and batch experiment were conducted. For sorption investigations the solutions of NH4Cl about different concentrations (form 50 to 500 mg/dm3) were used. The dominant component in mineralogical composition of natural zeolites was clinoptilolite. Synthetic zeolites were represented by sodalite with small amount of mullite. Rich in Na-X material apart form secondary amount of mullite contained quartz. Results have shown that the highest cation exchange capacity have Na-X (257 mval/100 g), the lowest value was obtained for zeolite from Dylągówka 35 mval/100 g. The obtained sorption data were fitted by Langmuir and Freundlich isotherms. The result has shown that the Langmuir model fits better with experimental data. The best sorbents of ammonia ions from aqueous solution turned out zeolite from Sokyrnytsya, the worst was Dylagówka zeolite. The thermal activation did not influence on tested materials sorption.

PL

Celem pracy była analiza możliwości wykorzystania zeolitów naturalnych i syntetycznych do usuwania jonów amonowych z roztworów wodnych. Materiał badawczy stanowiły dwa zeolity naturalne i dwa syntetyczne. Materiały naturalne bogate były w klinoptilolit. Pochodziły ze złoża Dylągówka (Polska) i Sokyrnytsya (Ukraina). Syntetyczny materiał zeolitowy reprezentowany był przez zeolity otrzymane w wyniku reakcji hydrotermalnej NaOH z popiołem lotnym tj. sodalit i Na-X. Dla analizowanych materiałów dokonano charakterystyki mineralogiczno-chemicznej. W celu polepszenia właściwości sorpcyjnych przeprowadzono również aktywację termiczną w temperaturze 200oC przez 24 h. Dla materiałów wyjściowych i aktywowanych termicznie przeprowadzono badania teksturalne, oznaczono pojemność jonowymienną CEC oraz przeprowadzono badania sorpcji metodą statyczną. W tym celu wykorzystano laboratoryjnie przygotowane roztwory NH4Cl o różnym stężeniu (od 50 do 500 mg/dm3). Dominującym składnikiem w składzie mineralnym surowców naturalnych był klinoptilolit. Natomiast syntetyczne zeolity reprezentowane były przez sodalit z podrzędnym udziałem mullitu. Materiał zasobny w Na-X dodatkowo poza mulitem zawierał niewielkie ilości kwarcu. Badania wykazały, że najwyższą pojemnością jonowymienną CEC charakteryzuje się syntetyczny materiał Na-X (257 mval/100 g), natomiast najniższą wartość uzyskano dla zeolitu z Dylągówki 35 mval/100 g. Uzyskane wyniki sorpcji wykazały lepsze dopasowanie izoterm sorpcji Langmuira dla każdego z badanych materiałów. Najlepszym sorbentem względem jonów amonowych okazał się zeolit ze złoża Sokyrnytsa, najgorsze właściwości wykazał zeolit z Dylągówki. Aktywacja termiczna nie wpłynęła na poprawę właściwości sorpcyjnych badanych materiałów.