Wyniki wyszukiwania - BazTech

Ograniczanie wyników

2 Composites Theory and Practice

Znaleziono wyników: 2

Liczba wyników na stronie

Wyniki wyszukiwania

Wyszukiwano:
w słowach kluczowych: filtration of particles imitating viruses

Sortuj według:

Ogranicz wyniki do:

Ceramic porous materials made of ZnO intended for eliminating particles imitating viruses from water

Zalewska M., Kamińska P., Szafran M.

Composites Theory and Practice

2013

R. 13, nr 1

72-76

In water there are several pollutants having a significant impact on human health. The greatest difficulties are associated with the removal of viruses due to their small size (generally in the range of 20 to 400 nm). Currently, the most effective ways of removing of viruses from water are filters based on electrostatic adsorption. In this method, negatively charged viruses (in the pH of drinking water, pH 5÷9) are retained on an oppositely charged filter surface. These filters are characterized by large pores allowing a much more efficient flow of liquid through the filters and also eliminating the blockage of pores. In order to provide ceramic filters with a positive charge, their inner surface is modified. The purpose of this study was to obtain ceramic composite materials on the basis of zinc oxide with active layers from zinc oxide and simulate the filtration process using a polymer dispersion characterized by a similar size of particles to that of viruses and a negative charge in the pH of drinking water, as is in the case of viruses, was carried out. In order to obtain ceramic composite materials, two types of zinc oxide were used. The average grain sizes of the powders were different ( an average particle size of about 200 nm for the powders which were purchased from NanoTek and about 7 μm for those which were purchased from POCH. Porous ceramic composite materials were formed by unilateral pressing. A 10 wt.% aqueous solution of poly(vinyl alcohol) with a molecular weight of 67 000 and degree of hydrolysis of 88% was used as the binder in the ceramic materials. Zinc acetate ((CH3COO)2Zn) was used to obtain the active layer of the ceramic composite materials while 0.01 wt.% solutions of polymer dispersion with a negative electrokinetic potential - Rokryl SW 4025 (Rokita S.A.) ( was used to simulate the process of filtration. During the study, measurements characterizing the ceramic powders, measurements of the physical and mechanical properties of the samples were performed. The influence of the pressure (10 and 30 MPa) and additive of nano-ZnO (0 to 10 vol.%) on the tensile strength, open porosity and distribution of the pore size in the samples after sintering at 900°C were determined. Moreover, the effectiveness of the filtration process using the porous ceramic materials with an active layer of ZnO, which was formed by the impregnation of ceramic samples by zinc acetate and sintered at 430°C, were evaluated.

W wodzie występuje wiele zanieczyszczeń mających znaczący wpływ na zdrowie człowieka. Największe jednak trudności związane są z usuwaniem wirusów ze względu na ich niewielkie rozmiary (na ogół w zakresie od 20 do 400 nm). Najskuteczniejszym sposobem usuwania wirusów mogą stać się filtry działające na zasadzie elektrostatycznej adsorpcji. W metodzie tej ujemnie naładowane wirusy (w zakresie pH wody pitnej, tj. pH 5÷9) są zatrzymywane na przeciwnie do nich naładowanych powierzchniach filtrów. Filtry te odznaczają się dużymi porami, pozwalając na efektywniejszy przepływ cieczy przez nie, a także eliminację blokowania porów. W celu nadania filtrom ceramicznym ładunku dodatniego ich powierzchnie wewnętrzne są modyfikowane. Celem niniejszej pracy było otrzymanie ceramicznych tworzyw porowatych na bazie tlenku cynku z aktywną warstwą filtracyjną również z tlenku cynku, a także przeprowadzenie symulacji procesu filtracji z zastosowaniem dyspersji polimerowej odznaczającej się wielkością cząstek zbliżoną do wielkości wirusów oraz ładunkiem ujemnym w zakresie pH wody pitnej podobnie jak to jest w przypadku wirusów. W badaniach nad otrzymaniem ceramicznych tworzyw porowatych zastosowano dwa rodzaje proszków tlenku cynku (ZnO). Proszki różniły się średnią wielkością ziarna - 200 nm firmy NanoTek i 7 μm firmy POCH. Tworzywa były formowane metodą prasowania jednostronnego. Jako spoiwo zastosowano 10% wodny roztwór poli(alkoholu winylu) o masie cząsteczkowej 67 000 i stopniu hydrolizy wynoszącym 88%. Do otrzymania aktywnej warstwy filtracyjnej z ZnO zastosowano octan cynku, natomiast w symulacji procesu filtracji wykorzystano dyspersję polimerową Rokryl SW 4025 o ujemnym potencjale zeta w całym zakresie pH. Wykonane w pracy badania obejmowały swoim zakresem pomiary charakteryzujące proszki ceramiczne, jak również pomiary parametrów fizycznych i mechanicznych kształtek po procesie wypalania. Określono wpływ ciśnienia prasowania (10 i 30 MPa) i dodatku ZnO o nanometrycznej wielkości cząstek (0 i 10 vol.%) na wytrzymałość mechaniczną na rozciąganie, porowatość otwartą i rozkład wielkości porów w kształtkach po procesie wypalania w temperaturze 900°C. Oceniono również skuteczność procesu filtracji z zastosowaniem opracowanych w ramach pracy ceramicznych tworzyw porowatych z aktywną warstwą filtracyjną z ZnO, powstałą w wyniku impregnacji kształtek ceramicznych octanem cynku i wypaleniu w temperaturze 430°C.

Activated ceramic composite materials used for elimination of particles imitating viruses from water

Zalewska M., Bobryk E., Pędzikiewicz A., Szafran M.

Composites Theory and Practice

2012

R. 12, nr 1

21-25

The paper presents the preliminary results of research on the surface modification of ceramic composite materials. This modification can be done by introducing particles of ceramic powders with a high value point of zero charge. The functioning of the new membranes can be described as electrostatic adsorption of particles imitating viruses onto an oppositely charged filter surface. The purpose of this study was to design ceramic composite materials with active layers. The first stage of this study was to shape porous ceramic composite materials by pressing by means of a hydraulic press at the pressure of 30 MPa. In the next stage, a way of obtaining an active layer of the filter and an impregnation method were designed. In the research diatomaceous earth and bentonite were used while polyvinyl alcohol was the binder. The samples prepared during the study were subjected to impregnation with magnesium acetate. In the study, polymer dispersions with negative electrokinetic potential - Rokryl SW 4025 and SW 115 - were used to stimulate the process of filtration. The properties of the sintered samples - tensile strength, open porosity and pore diameter distribution were investigated. The microstructure of the obtained samples was examined using a scanning electron microscope. The zeta potentials of the obtained ceramic composite materials with active layers and polymer dispersions were established using a zeta potential analyzer. On the basis of the measurements and filtration test in which polymer dispersion simulated viruses in water, it was discovered that the modification of ceramic materials surfaces gives good results. In the samples, the particles of polymer dispersions were attracted to the walls of the filter. The permeates after being filtrated through the impregnated samples become transparent. MgO, which was obtained on the surface of the ceramic composite, plays the role of promoter in the process of the adsorption of negatively charged particles imitating viruses.

W wodzie występuje wiele zanieczyszczeń mających znaczący wpływ na zdrowie człowieka. Dużym problemem w procesie oczyszczania są występujące w wodzie wirusy, co jest związane głównie z ich niewielkim rozmiarem (na ogół w zakresie od 20 do 120 nm). Filtry najnowszej generacji pozwalają zatrzymywać wirusy na zasadzie adsorpcji elektrostatycznej. Charakteryzują się one dużymi porami, co pozwala uniknąć problemu blokowania porów, który jest dość kłopotliwy przy stosowaniu wcześniejszych metod. W ramach pracy przedstawiono wyniki badań nad modyfikacją powierzchni ceramicznych materiałów kompozytowych. Jednym ze sposobów modyfikacji jest wprowadzenie na ich powierzchnię cząstek proszków ceramicznych o wysokiej wartości pH punktu zerowego ładunku. Celem niniejszej pracy było zaprojektowanie ceramicznych materiałów kompozytowych o aktywnych warstwach z tlenku magnezu. Pierwszym etapem badań było wykonanie ceramicznych materiałów kompozytowych poprzez prasowanie. W kolejnym etapie opracowano sposób otrzymywania aktywnej warstwy na powierzchni filtra, a także przeprowadzono symulację procesu filtracji w zaprojektowanym układzie filtracyjnym przy zastosowaniu dyspersji polimerowych odznaczających się wielkością cząstek zbliżoną do wielkości wirusów oraz ładunkiem ujemnym w całych zakresie pH podobnie jak to jest w przypadku wirusów. W celu otrzymania ceramicznych tworzyw porowatych zastosowano ziemię okrzemkową o gęstości 2,34 g/cm3 oraz bentonit firmy ZGM Zębiec o gęstości 2,39 g/cm3. Jako spoiwo zastosowano 10% wodny roztwór poli(alkoholu winylu) o masie cząsteczkowej 67 000 i stopniu hydrolizy wynoszącym 88%. Do otrzymania aktywnej warstwy filtracyjnej zastosowano octan magnezu. Do badań symulacji procesu filtracji użyto 10% wag. roztworu dyspersji polimerowej Rokryl SW 4025 i SW 115 o ujemnym potencjale zeta z całym zakresie pH. Wykonane w pracy badania obejmowały swoim zakresem pomiary charakteryzujące proszki ceramiczne, jak również pomiary parametrów fizycznych i mechanicznych formowanych kształtek po procesie spiekania, przy zastosowaniu różnych ilości spoiw oraz o różnych masach cząsteczkowych. Wykonano pomiary wytrzymałości na rozciąganie, porowatości otwartej i porozymetrii rtęciowej kształtek po procesie spiekania. Kształtki poddano również badaniu mikrostruktury. Obserwacje wykonano przy użyciu elektronowego mikroskopu skaningowego. Na podstawie przeprowadzonych badań można wstępnie stwierdzić, że opracowane w ramach pracy filtry mogą z dużym powodzeniem znaleźć zastosowanie w procesie usuwania wirusów z wody. Aktywne warstwy tlenku magnezu powstałe na powierzchni kompozytowych kształtek ceramicznych skutecznie zatrzymują ujemnie naładowane cząstki dyspersji polimerowych imitujących cząstki wirusów w wodzie.