Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Industrial Wastes as Potentional Sorbents of Heavy Metals

Blahova L., Mucha M., Navratilova Z., Budzyń S., Tora B.

Inżynieria Mineralna

|

2018

|

R. 19, nr 1

61--66

EN

Industrial wastes can be used as sorbents of heavy metals. Nowadays, the wastes materials are studied as sorbents and the sorption capacities and other properties are comparable or better than in the case of natural or specially prepared sorbents. Blast furnace slag, steel making slag, laboratory and industrial pyrolysis product from tires and coke dust were selected as potential sorbents of heavy metals. The characterization of materials was performed by infrared spectroscopy and kinetic models of sorption were determined. Laboratory and industrial pyrolyzed tires and coke dust contain mainly pure carbon without other functional groups on the contrary to brown coal containing hydroxyl and carboxyl functional groups, which affected sorption properties. Slags contain mainly silicates. The sorption capacities of waste materials were compared with brown coal as example of natural sorbents. The sorption experiments were carried out by batch technique in aqueous medium at ambient condition. The metal ions Cu(II) and Pb(II) were selected as adsorbates. Sorption of metal ions was studied in the concentration range 2–40 mmol • l-1. The sorption capacities show that blast furnace slag, laboratory and industrial pyrolysis product from tires and coke dust exhibit the comparable values of removal amounts. The brown coal exhibits better results than other carbonaceous materials. Steel making slag’s sorption capacities are 0.65 mmol • g-1 for Cu(II) and 0.32 mmol • g-1 for Pb(II). The steel making slag is the best sorbent from the studied wastes for both cations. The sorption properties and mechanism can be predicted from the obtained sorption data.

PL

Odpady przemysłowe mogą być stosowane jako sorbenty metali ciężkich. Obecnie materiały odpadowe są badane jako sorbenty, a pojemność sorpcyjna i inne właściwości są porównywalne lub lepsze niż w przypadku naturalnych lub specjalnie przygotowanych sorbentów. Żużel wielkopiecowy, żużel stalowniczy, produkt pirolizy z opon uzyskany w warunkach laboratoryjnych i przemysło¬wych oraz pył koksowy zostały wybrane jako potencjalne sorbenty metali ciężkich. Charakterystykę materiałów zbadano metodą spektroskopii w podczerwieni i wyznaczono kinetyczne modele sorpcji. Laboratoryjne i przemysłowe karbonizaty z opon i pyły kokosowe zawierają głównie czysty węgiel bez innych grup funkcyjnych w przeciwieństwie do węgla brunatnego zawierającego grupy funkcyjne hydroksylowe i karboksylowe, które wpływają na właściwości sorpcyjne. Żużle zawierają głównie krzemiany. Pojemność sorpcyjną materiałów odpadowych porównano z węglem brunatnym jako przykładem naturalnych sorbentów. Eksperymenty sorpcyjne przeprowadzono metodą okresową w środowisku wodnym w warunkach otoczenia. Jony metali Cu (II) i Pb (II) wybrano jako adsorbaty. Sorpcję jonów metali badano w zakresie stężeń 2-40 mmol /g. Pojemność sorpcyjna wskazuje, że żużel wielkopiecowy, produkt pirolizy laboratoryjnej i przemysłowej opon i pyłu koksowego wykazuje porównywalne wartości wielkości sorpcji. Węgiel brunatny wykazuje lepsze wyniki niż inne materiały węglowe. Zdolność sorpcyjna żużla z produkcji stali wynosi 0,65 mmol /g dla Cu (II) i 0,32 mmol /g dla Pb (II). Żużel stalowniczy jest najlepszym sorbentem z badanych odpadów dla obu kationów. Właściwości sorpcyjne i mechanizm można przewidzieć na podstawie uzyskanych izoterm sorpcji.

2

Kompozyty z materiałów węglowych i metalo-organicznych (MOF)

Bieniek A., Wiśniewski M., Terzyk A. P., Bolibok P., Dembek M.

Inżynieria i Ochrona Środowiska

|

2016

|

T. 19, nr 3

319--329

EN

The paper presents a brief review of the literature in the field of composites made of carbon materials and MOF structures. It focuses on presenting numerous examples of composites and the positive effects of the merger of these groups of materials. The new class of composites combines carbon materials with the functionality of inorganic materials. These composites offer a chance to eliminate weaknesses and enhance the capacity of each group. These composites proved that integrating MOF materials with carbonaceous materials can not only convert a significant weakness of MOF, but also surprisingly bring many new features such as improved resistance, i.e. for moisture, and electrical conductivity. These composites broaden the horizons of applications in the fields of adsorption, separation, catalysis, electrochemistry and sensors. In the future, using a variety of MOF structures and carbonaceous materials, newly formed composites will probably push the boundaries of cognition in many fields.

PL

Praca przedstawia krótki przegląd literaturowy z zakresu kompozytów złożonych z materiałów węglowych oraz materiałów metalo-organicznych (ang. metal-organic frameworks, MOF). Skupia się na zaprezentowaniu licznych przykładów tworzenia kompozytów z powyższych grup materiałów oraz ukazaniu pozytywnych efektów takiego postępowania. Nowa klasa kompozytów łączy cechy materiałów węglowych z funkcjonalnością materiałów nieorganicznych. Kompozyty te dają szansę na wyeliminowanie wad i lepsze wykorzystanie potencjału każdej z grup. Poprzez integrację materiałów MOF z materiałami węglowymi można nie tylko znacząco zminimalizować wady MOF, ale, co więcej, uzyskać wiele nowych funkcji, takich jak poprawa odporności, np. na wilgoć, czy przewodności elektrycznej. Dzięki tym kompozytom poszerzają się horyzonty aplikacyjne w dziedzinach adsorpcji, separacji, katalizy, a także elektrochemii i sensorów. W przyszłości korzystając z różnorodności struktur MOF i materiałów węglowych, nowo powstałe kompozyty, podobnie jak MOF i materiały węglowe, być może pozwolą przesunąć granice poznawcze w wielu dziedzinach.

3

Efekty cieplne zwilżania materiałów węglowych

Wolak E., Buczek B.

Przemysł Chemiczny

|

2015

|

T. 94, nr 2

211-214

PL

Przedstawiono wyniki pomiarów efektów cieplnych zwilżania dla różnorodnych materiałów węglowych. Na podstawie przeprowadzonych badań wyznaczono ciepło zwilżania alkoholem metylowym węgli kopalnych, węgla aktywnego oraz monolitów węglowych. W pracy dowiedziono, że efekty cieplne zwilżania zależą od rodzaju adsorbentu, jego struktury, chemicznej budowy powierzchni, rozmiaru i rodzaju porów.

EN

MeOH was adsorbed on bituminous coal, lignite, 4 C monoliths and a com. activated C in a calorimetric vessel at 20–25°C under 0.095 MPa to det. the wetting heats. The C monoliths bonded with poly(vinyl alc.) showed the highest wetting heats, while the bituminous coal the lowest one.

4

Modelowanie adsorpcji związków biologicznie czynnych na materiałach węglowych

Gauden P. A., Terzyk A. P., Furmaniak S., Wiśniewski M., Bielicka A., Werengowska-Ciećwierz K, Zieliński W., Kruszka B., Bieniek A.

Inżynieria i Ochrona Środowiska

|

2013

|

T. 16, nr 2

225--234

PL

Omówiono wpływ porowatości oraz chemicznej natury powierzchni węgla aktywnego na adsorpcję trzech związków organicznych (benzenu, fenolu oraz paracetamolu) z rozcieńczonych roztworów wodnych w oparciu o obliczenia dynamiki molekularnej (pakiet GROMACS). Wykorzystano model porów szczelinopodobnych oraz model tzw. „miękkiego” węgla aktywnego. Charakteryzują się one stopniową zmianą struktury mikroporowatej. Ponadto w strukturę materiałów węglowych wbudowano różną ilość grup funkcyjnych. Wyniki otrzymanych symulacji komputerowych wykazują jakościową zgodność z pomiarami eksperymentalnymi. I tak na przykład zaobserwowano spadek adsorpcji dla paracetamolu w porównaniu z adsorpcją benzenu. Ponadto wyniki obliczeń komputerowych wskazują, że na proces adsorpcji związków organicznych mają wpływ zarówno porowatość, jak i chemiczna natura materiału węglowego (zawartość tlenu). Ten drugi z czynników decyduje o mechanizmie blokowania porów i związany jest ze zwiększeniem gęstości wody w pobliżu grup chemicznych (tworzenie klastrów). Efekt blokowania porów zależy także od rozmiaru porów i przestaje odgrywać rolę dla porów o szerokościach większych niż 0,68 nm. W konsekwencji cząsteczki adsorbowanych związków organicznych nie mogą wnikać w głąb struktury materiału węglowego, ale adsorbują się na powierzchni zewnętrznej porów w pobliżu ich wejść.

EN

MD simulation studies (GROMACS package) showing the influence of porosity and carbon surface oxidation on adsorption of three organic compounds (i.e. benzene, phenol, and paracetamol) from aqueous solutions on carbons were reported. Based on a model of slit-like pores and “soft” activated carbons different adsorbents with gradually changed microporosity were created. Next, different amount of surface oxygen groups was introduced. We observe quantitative agreement between simulation and experiment, i.e. the decrease in adsorption from benzene down to paracetamol. Simulation results clearly demonstrate that the balance between porosity and carbon surface chemical composition in organics adsorption on carbons, and the pore blocking determine adsorption properties of carbons. Pore blocking effect decreases with diameter of slits and practically vanishes for widths larger than c.a. 0.68 nm. Moreover, adsorbed molecules occupy the external surface of the slit pores (the entrances) in the case of oxidized adsorbents.

5

Charakterystyka reologiczna wybranych cieczy węglowych

Ciesińska W.

Przemysł Chemiczny

|

2012

|

T. 91, nr 11

2164--2168

PL

Przedstawiono przegląd danych literaturowych dotyczących właściwości reologicznych węgla w stanie plastycznym i paku węglowego, podstawowych surowców do otrzymywania materiałów węglowych. Szczególną uwagę zwrócono na zmiany właściwości reologicznych zachodzące w temperaturach procesu karbonizacji.

EN

A review, with 61 refs., of coal and coal tar pitch rheol.

6

Wpływ nanoszenia katalizatorów na materiały węglowe - bezpieczne użytkowanie pochłaniaczy par substancji organicznych

Brochocka A., Pietrowski P.

Bezpieczeństwo Pracy : nauka i praktyka

|

2011

|

nr 6

27-29

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań reakcji barwnej zmodyfikowanego sorbentu węglowego oraz sorpcji dynamicznej, które polegały na impregnacji sorbentu węglowego R1Ex katalizatorami tlenku metali: pięciotlenkiem jodu oraz dwutlenkiem selenu. Wobec zmodyfikowanych powierzchni przeprowadzono badania reakcji na obecność wybranych par substancji organicznych takich jak: cykloheksan, benzen i toluen. Zbadano także zjawiska adsorpcji par wybranych substancji organicznych w warunkach dynamicznych. Wykazano, że czas ochronnego działania pochłaniaczy jest krótszy po modyfikacji. Jest to wyraźna zależność, obrazująca osłabienie zdolności sorpcyjnych modyfikowanych pochłaniaczy wobec badanych par substancji organicznych.

EN

The article presents results of the studies on the color reaction of a modified carbon adsorption as a result of impregnation the R1Ex carbon sorbent with metal oxides: iodine pentoxide selenium dioxide. Studies were conducted in order to determine the reaction of modified surfaces to the presence of vapours of selected organic substances: cydohexane, benzene and toluene. Adsorption of those vapors was also measured in dynamic conditions. It was shown that the duration of protection provided by an absorbent decreased after the modification. The dependence showing decreased ability of modified absorbents to vapors of organic substances adsorption.

7

Mezoporowate materiały węglowe: Synteza z wykorzystaniem matryc krzemionkowych i charakterystyka właściwości adsorpcyjnych

Choma J., Jaroniec M., Kloske M., Zawislak A.

Ochrona Środowiska

|

2008

|

Vol. 30, nr 2

3-15

PL

Przedstawiono krytyczny przegląd badań dotyczących otrzymywania i charakterystyki właściwości mezoporowatych materiałów węglowych, w tym w szczególności materiałów uporządkowanych. Omówiono najważniejsze metody otrzymywania uporządkowanych mezoporowatych węgli przy użyciu uporządkowanych mezoporowatych krzemionek, koloidalnych cząstek krzemionkowych oraz koloidalnych kryształów krzemionkowych. Szczególną uwagę poświęcono metodzie wykorzystującej monolity ze sprasowanej koloidalnej krzemionki jako matryce, które impregnowano kwasem szczawiowym (katalizator) i następnie pochodnymi fenolu z formaldehydem (te ostanie po polimeryzacji były karbonizowane). Wykazano, że ta metoda umożliwia otrzymanie jednorodnego mezoporowatego materiału węglowego, również takiego materiału węglowego z nanocząstkami np. srebra, a także - po procesie aktywacji za pomocą KOH - mikro-mezoporowatego materiału węglowego. Omówione materiały węglowe mają interesujące właściwości adsorpcyjne i strukturalne, takie jak względnie duże pole powierzchni, jednorodne i często uporządkowane mezopory oraz dużą objętość porów, które czynią je atrakcyjnymi materiałami do zastosowań w adsorpcji, katalizie oraz do magazynowania i przetwarzania energii.

EN

This work presents a critical survey of accomplishments in the research on the synthesis and characterization of mesoporous carbon materials, especially ordered mesoporous carbons. An account is given of the major methods for the synthesis of ordered mesoporous carbons, using ordered mesoporous silicas, colloidal silica and colloidal silica crystals. Special attention was devoted to the method involving monoliths obtained from colloidal silica as templates, which after impregnation with oxalic acid (catalyst) were filled with phenol derivatives and formaldehyde; the latter were carbonized after polymerization. This method produced carbon materials with uniform mesopores, as well as carbons with nanoparticles such as silver, and after KOH activation, also carbons with micro- and mesopores. The aforementioned carbonaceous materials have interesting adsorption and structural properties (a relatively large surface area, uniform and often ordered mesopores, a large pore volume), which make them attractive for applications in adsorption, catalysis and energy storage, as well as for conversion-related uses.

8

Nowy model adsorpcji wielowarstwowej LBETh na powierzchniach heterogenicznych mikroporowatych materiałów węglowych

Kwiatkowski M., Duda J. T., Milewska-Duda J.

Przemysł Chemiczny

|

2007

|

T. 86, nr 9

878-882

9

Zastosowanie uporządkowanych nanomateriałów krzemionkowych i węglowych w inżynierii środowiska

Choma J., Kloske M.

Ochrona Środowiska

|

2007

|

R. 29, nr 3

3-12

PL

W pracy dokonano obszernego przeglądu najnowszej literatury dotyczącej zastosowania nanomateriałów w inżynierii środowiska, ze szczególnym uwzględnieniem problematyki oczyszczania wody i gazów. Scharakteryzowano nanoporowate materiały krzemionkowe i węglowe, które są potencjalnie przydatne w inżynierii środowiska. Omówiono możliwości stosowania uporządkowanych mezoporowatych materiałów do usuwania dwutlenku węgla i toksycznych lotnych związków organicznych z powietrza, jak również do usuwania jonów metali ciężkich z wody. Zaprezentowano także perspektywy wykorzystania nanocząstek metali i ich tlenków, a także węgli, zeolitów i dendrymerów do oczyszczania wody.

EN

The main objective of this work is a comprehensive review of recent literature reporting on the application of nanomaterials to environmental protection, especially to the purification of water. A brief characteristics of nanoporous siliceous and carbonaceous materials, which are potentially useful for environmental applications, is provided. Potential uses of ordered mesoporous materials for the removal of carbon dioxide and volatile toxic organic compounds from polluted air, as well as for the removal of heavy metal ions from contaminated water, are specified. The prospects for the use of nanoparticles of metals and metal oxides, carbons, zeolites and dendrimers in water purification are outlined.

10

Możliwości zastosowania modyfikowanych materiałów węglowych w reakcji usuwania tlenków azotu z gazów odlotowych ze źródeł stacjonarnych

Grzybek T.

Gospodarka Surowcami Mineralnymi

|

2007

|

T. 23, z. 3s

119-132

PL

W pracy przedstawiono dyskusję badań nad modyfikacją materiałów węglowych w aspekcie ich możliwego zastosowania jako katalizatorów selektywnej redukcji tlenku azotu amoniakiem. Szczególną uwagę poświęcono: (1) modyfikacji grup powierzchniowych (grupy tlenowe i azotowe), (2) promowaniu tlenkami/wodorotlenkami metali d-elektronowych, oraz (3) wpływowi obecności SO2 i H2O w gazach odlotowych.

EN

The discussion of the modification of carbonaceous materials as possible catalysts for the removal of nitrogen oxides from outgases was carried out. A special attention was paid to: (1) the modification of surface functionalities (oxygen-and nitrogen-surface groups), (2) promotion with transition metal oxides/hydroxides and (3) the influence of the presence of SO2 and H2O in outgases.

11

SAXS from Particle and Disordered Systems

Pająk L., Bierska-Piech B., Mrowiec-Białoń J., Jarzębski A. B., Diduszko R

Fibres & Textiles in Eastern Europe

|

2005

|

Vol. 13, no. 5 (53)

69--74

EN

SAXS studies were performed on different porous, disordered materials such as silica and zirconia aerogels, silica xerogels and carbonaceous materials (anthracite and shungite coals, coke, electrode material and activated carbon). These materials feature a variety of nanostructures. The relation between the profiles of the SAXS curves and the nanostructure of the materials was analysed. Fractal geometry proved to be very useful in this analysis. All types of fractality (mass, pore and surface fractality) were found in the materials studied. Porod plots appeared to be very sensitive to the structural details of the scattering objects.

PL

Badano efekt małokątowego rozpraszania promieni rentgenowskich (SAXS) od materiałów porowatych o złożonej, nieuporządkowanej strukturze. Badania wykonano dla krzemionkowych i cyrkonowych aerożeli, krzemionkowych kserożeli oraz różnych materiałów węglowych (węgle antracytowe i szungajskie, koksy, materiały elektrodowe, węgle aktywne). Analizowano zależność między profilem krzywych małokątowego rozpraszania a nanostrukturą badanych materiałów. Geometria fraktalna okazała się bardzo użyteczna w tej analizie. Stwierdzono dużą różnorodność nanostruktur badanych materiałów, którą można było opisać przy pomocy fraktali masowych, porowych i powierzchniowych. Stwierdzono również dużą czułość wykresów Poroda na zmiany w nanostrukturze materiałów rozpraszających.

12

Adsorpcyjne badania właściwości powierzchniowych nieporowatych materiałów węglowych i krzemionkowych

Choma J.

Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej

|

2004

|

Vol. 53,nr 11-12

5-17

PL

Na podstawie doświadczalnie wyznaczonych niskotemperaturowych izoterm adsorpcji azotu badano właściwości powierzchniowe nieporowatego niegrafityzowanego materiału węglowego (sadza Cabot BP280) i grafityzowanego materiału węglowego (sadza Carbopack C) oraz nieporowatego materiału krzemionkowego (krzemionka LiChrospher Si1000). Na podstawie danych adsorpcyjnych wyznaczono dla tych materiałów powierzchnie właściwe BET, całkowite powierzchnie właściwe metodą termodynamiczną, funkcje rozkładu potencjału adsorpcyjnego oraz funkcje rozkładu energii adsorpcji. Wydaje się, że metoda termodynamiczna - analizy funkcji rozkładu potencjału adsorpcyjnego jest bardziej wiarygodna od metody BET, gdyż za pomocą tej pierwszej można dokładniej określić moment zakończenia tworzenia się monowarstwy, a tym samym dokładniej określić powierzchnię właściwą adsorbentu. Stwierdzono, że w przypadku materiałów węglowych obserwuje się pojedynczy pik na wykresie funkcji rozkładu potencjału adsorpcyjnego, ilustrujący proces tworzenia monowarstwy. Piku takiego nie stwierdza się w przypadku powierzchni krzemionkowej. Natomiast funkcje rozkładu energii adsorpcji wskazują na znacznie bardziej jednorodną powierzchnię węglową po procesie grafityzacji w porównaniu z powierzchnią weglową, niegrafityzowaną i krzemionkową, które są bardziej niejednorodne z dwoma różnymi typami centrów adsorpcyjnych.

EN

Surface properties of nonporous, nongraphitized (carbon black Cabot BP280) and graphitized (carbon black Carbopack C) carbonaceous material and nonporous siliceous material (silica LiChrospher Si1000) were studied on the basis of low-temperature nitrogen adsorption isotherms. The BET specific surface areas, the total specific surface areas by means of thermodynamic method, the adsorption potential distribution functions and the adsorption energy distribution functions were evaluated. It seems that the thermodynamic method - analysis of adsorption potential distribution function is more reliable than the BET method, because with the former one the exact moment when monolayer creation is completed can be evaluated, so adsorbent specific surface can be estimated more precisely. It was stated that in the case of carbonaceous materials a single peak can be observed on the graph of adsorption potential distribution function presenting the process of monolayer creation. Such a peak is not observed in the case of siliceous surface. Adsorption energy distribution functions indicate a much more homogeneous carbonaceous surface after the graphitization process in comparison with non-graphitized and siliceous carbonaceous surface, which are more heterogeneous with two different types of adsorption centers.

13

Nanostructure of some porous materials studied by SAXS

Pająk L., Jarzębski A.B., Mrowiec-Białoń J., Bierska B.

Archiwum Nauki o Materiałach

|

2001

|

T. 22, nr 2

107-114

PL

Struktura większości materiałów porowatych jest zazwyczaj złożona. Porowatość materiałów (część objętości materiału zajmowana przez pory) może się zmieniać w szerokim zakresie, osiągając w aerożelach nawet wielkość powyżej 99%. W ostatnim dwudziestoleciu osiągnięto znaczący postep w opisie złożonych, nieuporządkowanych struktur materiałów porowatych poprzez wprowadzenie geometrii fraktalnej. Obecnie przyjmuje się, że modele fraktalne struktury por lepiej opisują rzeczywistą strukturę aniżeli klasyczne, proste modele. Metoda małokątowego rozpraszania promieni rentgenowskich (SAXS) jest szczególnie użyteczna w badaniach materiałów porowatych, niejednorodnych w skali 10-1000 angstremów. Badania struktury wybranych materiałów porowatych wykonano dla aerożeli o szkielecie zbudowanym z SiO2 i ZrO2, żelu krzemionkowego, krzemionki pirogenicznej, szkła porowatego, elektroosadzanego metalu i różnych materiałów węglowych. Natężenie małokątowego rozpraszania analizowano głównie na podstawie prawa potęgowego rozpraszania. Podano przykłady materiałów porowatych o strukturze typu fraktali masowych, powierzchniowych i porowych. Wyznaczono odpowiednio wartości masowych, powierzchniowych i porowych (Dm, Ds i Dp) wymiarów fraktalnych.

EN

The structure of most porous materials is quite complex. The porosity of materials (total volume fraction of material occupied by pores) can vary in a very broad range, from much less than 1% up to more than 99% in the case of aerogels. In the last two decades the characterisation of the complex, disordered structure of porous materials has made a milestone progress owing to the use of fractal geometry. At present it is generally accepted that the fractal models of pore structure describe the real structure better than the classical models which assume the existence of macro-, meso- and micropores of simple geometry. The small-angle X-ray scattering (SAXS) method is specially useful in the studies of porous materials in the length scale 10-1000 angstroms. The SAXS studies were performed on dry, porous materials like silica and zirconia aerogels, conventional silica gel, fumed silica, porous glass, electrodeposited metal and different carbonaceous materials. The scattering intensities I(q) were tested mainly in terms of power-law equation . The examples of porous materials with mass, surface and pore fractal morphology are given. Mass surface and pore fractal dimensions (Dm, Ds and Dp) were estimated, respectively.