Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

The geochemical and fractionation study on toxic elements in road dust collected from the arterial roads in Kraków

Adamiec Elżbieta, Jarosz-Krzemińska Elżbieta, Brzoza-Woch Robert, Rzeszutek Mateusz, Bartyzel Jakub, Pełech-Pilichowski Tomasz, Zyśk Janusz

Archives of Environmental Protection

|

2023

|

Vol. 49, no 2

104-110

EN

Road dust should be considered as a secondary source of contamination in the environment, especially when re-suspended. In our study road dust samples were collected from 8 high-capacity urban roads in two districts of Kraków (Krowodrza and Nowa Huta). Total concentration of toxic elements, such as Cd, Cr, Cu, Mn, Zn, Co, Pb, Ni, Ba and Se were determined using ICP–MS ELAN 6100 Perkin Elmer. A fractionation study were performed using VI step sequential extraction, according to the modified method provided by Salomons and Fӧrstner. Appropriate quality control was ensured by using reagent blanks and analysing certified reference material BCR 723 and SRM 1848a. Concentration of metals in the road dust varied as follows [mg/kg]: Cd 1.02–1.78, Cr 34.4–90.3, Cu 65–224, Mn 232–760, Zn 261–365, Co 4.32–6.46, Pb 85.6–132, Ni 32.2–43.9, Ba 98.9–104 and Se 78.3–132. Degree of contamination of road dust from Nowa Huta was very high (Cdeg 54) and considerable for road dust from Krowodrza (Cdeg 25). Results revealed that road dust samples were heavily contaminated with Cd, Cu, Zn, Mn, Co, Pb, Ni, Ba and Se, in amounts exceeding multiple times geochemical background values. The chemical speciation study using VI step sequential extraction, followed by assessing risk assessment code (RAC) revealed that elements in road dust are mostly bound with mobile and easy bioavailable fractions such as carbonates and exchangeable cations, with the exception for Cr and Cu being mostly associated and fixed with residual and organic matter fraction.

PL

Zanieczyszczenia pochodzące z transportu drogowego uważane są za główny czynnik ryzyka środowiskowego odpowiedzialny za przedwczesne zgony na całym świecie. Rosnący udział emisji zanieczyszczeń związanych z komunikacją potwierdza konieczność oceny jakość środowiska drogowego poprzez określenia stopnia zanieczyszczenia pyłu drogowego oraz ocenę zagrożenia związanego z potencjalnym uwalnianiem się pierwiastków toksycznych z pyłów drogowych do środowiska wodno-glebowego. Do badań pobrany został pył drogowy z 8 odcinków dróg miejskich o dużej kongestii w dwóch dzielnicach Krakowa (Krowodrza i Nowa Huta). Stężenie metali ciężkich, takich jak Cd, Cr, Cu, Mn, Zn, Co, Pb, Ni, Ba i Se oznaczano metodą ICP–MS (ELAN 6100 Perkin Elmer). Frakcjonowanie przeprowadzono z zastosowaniem VI stopniowej ekstrakcji sekwencyjnej. Badania wykazały silnie zanieczyszczony Cd, Cu, Zn, Mn, Co, Pb, Ni, Ba i Se w ilościach przekraczających wielokrotnie wartości poziomów tła geochemicznego. Stężenia metali w pyle drogowym kształtowały się następująco [mg/kg]: Cd 1,02–1,78, Cr 34,4–90,3, Cu 65-224, Mn 232–760, Zn 261–365, Co 4,32–6,46, Pb 85,6–132, Ni 32,2–43,9, Ba 98,9–104 i Se 78,3–132. Stwierdzono bardzo wysoki stopień zanieczyszczenia pyłu drogowego pobranego w Nowej Hucie (Cdeg 54) i wysoki w Krowodrzy (Cdeg 25). Badania form związani metali z zastosowaniem VI stopniowej ekstrakcji sekwencyjnej, a następnie ocena kodu oceny ryzyka (RAC) wykazały, że metale w pyle drogowym są w znacznym stopniu mobile i potencjalnie łatwo mogące się uwalniać do środowiska (metalami występującymi na pozycjach jonowymiennych i/lub węglany), z wyjątkiem Cr i Cu, które w większości związane są z siarczkami, materią organiczną, ewentualnie pozostają wbudowane w sieć krystaliczna minerałów

2

Fractionation and bioavailability of phosphorus and its relation to chlorophyll-a at the coastal area of Semarang city

Maslukah Lilik, Wirasatriya Anindya, Widada Sugeng, Ismunarti Dwi Haryo, Yusuf Muh, Salma Ummu, Zainuri Muhammad

Ecological Chemistry and Engineering. S

|

2022

|

Vol. 29, nr 2

183--197

EN

We investigate the distribution of various fractions phosphorus (P) in sediments at the coastal area of Semarang City. Samples were collected from thirteen locations at the Banjir Kanal Barat, port and Banjir Kanal Timur. Sedimentary parameters such as sand, silt, clay, and organic carbon were analysed in order to find out their relation with various P fractions. The sediment types are predominantly sandy and silty with low clay content. Among all fractions (loosely bound/Ads-P), bound calcium/Ca-P), iron bound/Fe-P), and organic fraction/OP), Ca-P fractions constitute the largest portion (71.2 %) followed by iron-bound (17.0 %), organic fraction (10.4 %) and loosely bound (1.4 %). The bioavailable P fractions range from 20.2 % to 42.0 % of the total P (TP) content with average 28.8 %. Relatively high Ads-P content is observed in offshore locations with comparatively high mud percentage as compared with the near-shore locations. The order of abundance of the main forms of P in the Semarang coastal surface sediments is as follows: Ca-P > Fe-P > OP > Ads-P. The concentration of this fraction causes the abundance of chlorophyll-a from 9.09 to 21.09 mg/m3.

3

Zaczyny o obniżonej gęstości stosowane w warunkach występowania komplikacji w otworze wiertniczym

Kremieniewski Marcin

Nafta-Gaz

|

2021

|

R. 77, nr 11

736--743

PL

Podczas realizacji otworu wiertniczego mogą się pojawić różnego rodzaju problemy, których efektem są komplikacje wiertnicze. Jednym z takich problematycznych aspektów jest wiercenie w strefach anomalnie wysokiego i anomalnie niskiego ciśnienia złożowego. W przypadku występowania takich stref zachodzi ryzyko wtargnięcia medium złożowego w strukturę cieczy wiertniczej lub ucieczki cieczy wiertniczej w strefę warstw chłonnych. Zjawiska takie mogą zachodzić na skutek zaburzenia równowagi ciśnień w otworze. W celu wyeliminowania tych niebezpiecznych sytuacji stosuje się płuczki i zaczyny cementowe o odpowiednio dobranej gęstości i odpowiednich parametrach reologicznych. W celu uszczelnienia kolumn rur posadowionych w strefie anomalnie niskiego ciśnienia złożowego należy stosować receptury zaczynów o obniżonej gęstości. Zaczyny takie otrzymuje się poprzez wprowadzenie do ich objętości lekkich wypełniaczy. Jednak podczas projektowania takiej receptury zaczynu lekkiego często pojawiają się problemy z uzyskaniem odpowiedniej stabilności sedymentacyjnej. Frakcjonowanie lekkich cząsteczek w zaczynie powoduje występowanie anizotropii w strukturze zarówno płynnego, jak i związanego zaczynu. Przejawia się to znacznymi różnicami w uzyskanych wartościach parametrów (m.in. gęstości, przepuszczalności dla gazu, wytrzymałości na ściskanie, porowatości) w zależności od miejsca pobrania próbki. W celu wyeliminowania tego zjawiska badaniom na etapie projektowania danej receptury poddawane są zarówno dodatki i domieszki, jak też same zaczyny sporządzone przy użyciu tych środków. Zaprojektowanie zaczynu cementowego odpowiedniego do danych warunków geologiczno-technicznych pozwala zapobiec wystąpieniu lub wyeliminować wystąpienie w otworze wiertniczym komplikacji, mogących powstać na przykład na skutek rozwarstwienia zaczynu i uzyskania niejednorodnej gęstości na całej długości uszczelnianego interwału. W niniejszym artykule przedstawione zostały wyniki badań dla 5 receptur zaczynów lekkich. Receptura bazowa to zaczyn zawierający 15% mikrosfery glinokrzemianowej, którego matryca cementowa jest doszczelniona dodatkiem mikrocementu. Natomiast pozostałe receptury to zaczyny, które zawierają 40% mikrosfer glinokrzemianowych. W recepturach przeznaczonych do uszczelniania otworów w rejonie możliwości pojawienia się komplikacji wiertniczych zastosowano dodatkowo aktywator wiązania, który spowodował wzrost parametrów reologicznych. Pozwoliło to wyeliminować frakcjonowanie lekkiego dodatku wypełniającego. Działanie takie było niezbędne ze względu na konieczność zainicjowania i przyspieszenia procesu hydratacji w niskiej temperaturze (30°C), ale również wyeliminowania anizotropii mikrostruktury płaszcza cementowego, który mógł się wytworzyć z niejednorodnego zaczynu cementowego. W celu doszczelnienia matrycy płaszcza cementowego zastosowano dodatek lateksu, a ponadto zaprojektowane zostały zaczyny bez domieszki lateksu. Opracowane receptury zaczynów mogą być stosowane w warunkach temperatury od 30°C do ponad 50°C w rejonie wystąpienia ewentualnych komplikacji wiertniczych związanych z anomalnie niskimi ciśnieniami złożowymi.

EN

Problems of various kinds may arise during the execution of the borehole, resulting in drilling complications. One such problematic aspect is drilling in anomalously high and anomalously low reservoir pressure zones. In the presence of such zones, there is a risk of the formation medium intrusion into the structure of the drilling fluid or the drilling fluid escaping into the thief zone. Such a phenomenon may occur as a result of an imbalance of pressures in the borehole. In order to eliminate this phenomenon, cement scrubbers and slurries with appropriately selected density and rheological parameters are used. In order to seal columns of pipes located in the zone of anomalously low formation pressure, the formulas for reduced density slurries should be used. Such starters are obtained by introducing light fillers into their volume. However, when designing such a light cement slurry formula, problems often arise in obtaining adequate sedimentation stability. The fractionation of light molecules in the cement slurry causes anisotropy in the structure of both the liquid and the bound cement slurry. It is manifested by significant differences in the obtained parameter values (e.g. density, gas permeability, compressive strength, porosity) depending on the place of sample collection. In order to eliminate this phenomenon, both additives and admixtures, as well as the slurries prepared using these agents, are tested at the stage of designing a given formula. Designing a cement slurry suitable for the given geological and technical conditions allows to prevent or eliminate the occurrence of complications in the borehole, which may arise, for example, as a result of slicing of the slurry, and to obtain a non-uniform density along the entire length of the sealed interval. This article presents the research results for 5 light weight cement slurries. The base formula is a cement slurry containing 15% aluminosilicate microsphere, the cement matrix of which is sealed with the addition of microcement. The other formulas, on the other hand, are slurries that contain 40% of aluminosilicate microspheres. In the formulas intended for sealing boreholes in the area of possible drilling complications, a binding activator was additionally used, which caused an increase in rheological parameters. This allowed the elimination of fractionation of the light filler additive. Such action was necessary due to the need to initiate and accelerate the hydration process at a low temperature of 30°C, but also to eliminate the anisotropy of the microstructure of the cement sheath, which could be produced from the inhomogeneous cement slurry. In order to seal the matrix of the cement mantle, the addition of latex was used, but additionally slurries without the admixture of latex were designed. The developed slurry formulas can be used in temperature conditions from 30°C to over 50°C in the area of possible drilling complications related to anomalously low formation pressures.

4

Ionic liquids in the pretreatment of lignocellulosic biomass

Rodríguez Héctor

Acta Innovations

|

2021

|

no. 38

23--36

EN

The pretreatment is a key step in the processing of lignocellulosic biomass for its transformation into chemicals and materials of biorenewable origin. Ionic liquids, with their characteristic set of unique properties, have the potential to be the basis of novel pretreatment processes with higher effectiveness and improved sustainability as compared to the current state-of-the-art processes. In this opinion paper, the author provides a perspective on possible processing strategies for this pretreatment with ionic liquids, identifying different advantages as well as challenges to be overcome.

5

Alternatywne metody modyfikacji tłuszczów jadalnych

Szymańska Iwona, Przybyszewska Laura, Żbikowska Anna

Przemysł Spożywczy

|

2020

|

T. 74, nr 4

14--19

PL

W artykule przedstawiono metody modyfikacji tłuszczów jadalnych oraz ich wpływ na wartość żywieniową/zdrowotną i cechy technologiczne otrzymanych produktów. Tłuszcze z dużą zawartością nasyconych kwasów tłuszczowych (SFA) i izomerów trans (TFA) wykazują wysoką wartość użytkową. Jednak SFA i TFA zwiększają ryzyko chorób dietozależnych, dlatego konieczne jest eliminowanie ich z żywności. Tłuszcze częściowo uwodornione, których zawartość w żywności jest intensywnie ograniczana, mają niekorzystne właściwości żywieniowe. w przemyśle, nie rozwiązuje problemu dużej zawartości SFA w tłuszczach spożywczych. Z kolei stosowanie przeestryfikowania enzymatycznego na dużą skalę (proekologiczna metoda) jest mocno ograniczone, ze względu na wysokie koszty procesu. Badania naukowe dowodzą, że przyszłościową, nową metodą jest oleożelacja, czyli modyfikowanie właściwości tłuszczu za pomocą substancji strukturotworczych. Jest to obiecująca perspektywa zastąpienia tłuszczów będących źródłem SFA innowacyjnymi, korzystnymi żywieniowo i technologicznie układami tłuszczowymi, np. oleożelami.

EN

The article presents various methods of edible oils and fats modification as well as their impact on nutritional / health value and technological features of obtained products. Fats with a high content of saturated fatty acids (SFA) and trans isomers (TFA) demonstrate high utility value. However, SFA and TFA cause the increase of the risk of diet-related diseases, therefore it is necessary to eliminate tchem from food. Partially hydrogenated fats, whose content in food is intensively limited, have the worst nutritional properties. Chemical transesterification, commonly used in industry, does not solve the problem of high SFA content in food fats. In turn, use of enzymatic transesterification on the large-scale (pro-ecological method) is very limited due to the high cost of the process. Scientific research indicates that oleogelation, i.e. modification of oil properties using the structuring substances, is a new, future-oriented method. This is a promising prospect of replacing SFA fats with innovative, nutritionally and technologically beneficial fat systems.

6

Zmiana wczesnej wytrzymałości na ściskanie pod wpływem wybranych środków poprawiających stabilność sedymentacyjną

Kremieniewski Marcin

Nafta-Gaz

|

2020

|

R. 76, nr 7

466--473

PL

Zaczyny o obniżonej gęstości są najczęściej stosowanymi recepturami w przypadku uszczelniania kolumn rur okładzinowych w warunkach obniżonego ciśnienia złożowego czy w strefach słabozwięzłych. Odpowiednio obniżona gęstość zaczynu pozwala na zredukowanie ciśnienia hydrostatycznego zaczynu cementowego, dzięki czemu nie zachodzi ryzyko ucieczki cementu w strefy słabo zwięzłe. Zaczyny lekkie mogą być również z powodzeniem stosowane do uszczelniania głębokich odwiertów, gdzie zachodzi konieczność wtłoczenia zaczynu na dużą głębokość. Wówczas stosowane są dwie receptury: pierwszym zaczynem jest zaczyn lekki, po którym tłoczony jest zaczyn o większej gęstości. W celu obniżenia gęstości zaczynu stosuje się różnego rodzaju lekkie dodatki wypełniające, których obecność w zaczynie powoduje zmniejszenie jego gęstości. Jednakże po zastosowaniu lekkich materiałów wypełniających zaczyn często ulega frakcjonowaniu, co objawia się oddzielaniem lekkich frakcji w górnej części cementowanej przestrzeni pierścieniowej lub pozarurowej oraz opadaniem w dolne partie ciężkich frakcji zaczynu. W celu wyeliminowania tego niepożądanego zjawiska stosuje się środki, które na skutek zwiększenia lepkości wody zarobowej, a następnie wzrostu wytrzymałości strukturalnej zaczynu powodują poprawę stabilności sedymentacyjnej opracowywanej receptury zaczynu. Jednakże obecność tych środków wpływa na zmianę wartości wczesnej wytrzymałości mechanicznej tworzącego się z zaczynu płaszcza cementowego, a parametr ten jest szczególnie istotny w przypadku tego rodzaju zaczynów. Ponadto środki przeciwsedymentacyjne powodują zmianę czasu wiązania zaczynu, który to parametr jest istotny z technologicznego punktu widzenia (dostosowanie czasu tłoczenia do czasu niezbędnego na przeprowadzenie zabiegu cementowania). W związku z powyższym w niniejszej publikacji poruszono zagadnienie zmiany wartości wczesnej wytrzymałości na ściskanie pod wpływem wybranych środków poprawiających stabilność sedymentacyjną. W artykule omówiono wyniki badań czterech rodzajów środków poprawiających stabilność sedymentacyjną. Przeprowadzone zostały badania dla zaczynów kontrolnych sporządzonych na bazie dwóch rodzajów cementów: cement klasy CEM I 42,5R oraz cement glinowo-wapniowy. Badaniom poddano głównie czas wiązania, czas przejścia od wartości początku wiązania do wartości końca wiązania oraz wytrzymałość na ściskanie po 24 godzinach hydratacji próbki. Na podstawie zrealizowanych badań określono wpływ środków poprawiających stabilność sedymentacyjną na wartość wczesnej wytrzymałości na ściskanie.

EN

Low density cement slurries are the most commonly used formulas for sealing casing pipe columns in conditions of reduced reservoir pressure or in low-density zones. Appropriately reduced cement slurry density allows the hydrostatic pressure of the cement slurry to be reduced, so that there is no risk of cement escaping into areas with poor compactness. Lightweight cement slurries can be also successfully used for sealing deep wells, where it is necessary to press the cement slurry to a great depth. Two recipes are used in such a case: the first cement slurry is lightweight slurry, followed by a cement slurry of higher density. In order to reduce the density of the slurry, various types of light fillers are used, whose presence in the slurry reduces its density. However, when lightweight filler materials are used, the slurry fractionates, which is manifested in the separation of light fractions in the upper part of the cemented annular or space between particular casing and settling to the lower parts of the heavy slurry fractions. In order to eliminate this undesirable phenomenon, agents are used which, due to the increase in the viscosity of the mixing water, followed by an increase in the structural strength of the stone, result in improved sedimentation stability of the developed cement slurry recipe. However, the presence of these agents changes the value of early mechanical strength formed from the cement slurry sheath, and this parameter is particularly important for this type of cement slurries. In addition, antisedimentation agents cause a change in the cement slurry setting time, and this parameter is important from a technological point of view (adjusting the circulating time to the time necessary to carry out the cementing operation). Therefore, this publication discusses the issue of changing the value of early compressive strength under the influence of selected agents improving sedimentation stability. The article discusses the results of testing four types of agents that improve sedimentation stability. Tests were carried out for control cement slurries prepared on the basis of two types of cement, CEM I 42.5R cement and aluminum-calcium cement. The tests included mainly the thickening time, transition time from the value of the thickening start to the value of the thickening end and compressive strength after 24 hours of sample hydration. Based on the research carried out, the impact of agents improving sedimentation stability on the value of early compressive strength was determined.

7

Receptura zaczynu lekkiego do uszczelniania otworów w strefie niskich ciśnień złożowych

Kremieniewski Marcin, Pikłowska Anna

Nafta-Gaz

|

2020

|

R. 76, nr 9

577--584

PL

W technologii uszczelniania kolumn rur okładzinowych w otworze wiertniczym zachodzi niekiedy potrzeba zastosowania zaczynu o obniżonej gęstości. Najczęściej ma to miejsce w przypadku uszczelniania otworu wierconego w strefie niskiego ciśnienia złożowego. Aby zaprojektować recepturę zaczynu lekkiego, stosuje się dodatek materiału wypełniającego, którego gęstość jest znacznie niższa niż gęstość cementu. Jednak obecność takiego dodatku w strukturze płynnego zaczynu cementowego może niekiedy powodować destabilizację układu objawiającą się nadmiernym frakcjonowaniem, w wyniku czego lekkie cząsteczki migrują w górne partie zaczynu, a ciężkie ziarna cementu opadają na dno. Ponadto zaczyny zawierające dodatki lekkie wykazują również obniżone wartości parametrów mechanicznych, większą porowatość i przepuszczalność dla gazu. Cechy te mogą dyskwalifikować dany zaczyn pod kątem zastosowania go w warunkach otworowych. W celu wyeliminowania tych niekorzystnych zmian zachodzących w strukturze zarówno płynnego, jak i stwardniałego zaczynu lekkiego, stosuje się domieszki pozwalające na znaczną poprawę parametrów technologicznych projektowanej receptury. Odpowiedni dobór zarówno ilościowy, jak i jakościowy wybranych środków umożliwia wyeliminowanie frakcjonowania zaczynu, w wyniku czego możliwe jest uzyskanie homogenicznej struktury płynnego zaczynu, a powstały po związaniu płaszcz cementowy będzie wykazywał izotropię badanych parametrów. Ponadto dodatki i domieszki drobnocząsteczkowe pozwalają doszczelnić matrycę płaszcza cementowego w taki sposób, że wytrzymałość na ściskanie ulega znacznej poprawie i zredukowana zostaje wartość przepuszczalności i porowatości. W artykule zostały omówione wyniki badań nad opracowaniem receptur zaczynów lekkich przeznaczonych do uszczelniania otworów w strefie niskich ciśnień złożowych. Jako próbkę kontrolną przyjęto recepturę, która była stosowana w warunkach otworowych. Zaczyn ten ze względu na brak stabilności sedymentacyjnej został wytypowany do modyfikacji. Kolejne receptury zawierały zróżnicowane ilości materiałów wypełniających. Jako dodatki lekkie użyto: perlit filtracyjny, mikrosferę glinokrzemianową oraz mikrosferę szklaną. Natomiast w celu poprawy stabilności sedymentacyjnej i uzyskania odpowiednich wartości parametrów mechanicznych użyto dwie formy krzemionki: koloidalny roztwór krzemianu sodu oraz nanokrzemionkę hydrofilową. Zaprojektowane receptury zaczynów charakteryzowały się odpowiednimi wartościami parametrów technologicznych i stabilnością sedymentacyjną. Wprowadzone modyfikacje w recepturach zaczynów pozwoliły na osiągnięcie homogenicznej mikrostruktury stwardniałego zaczynu oraz uzyskanie wzrostu wartości parametrów mechanicznych. Opracowana grupa receptur może być stosowana do uszczelniania w strefie niskich ciśnień złożowych w warunkach temperatury około 30°C i w ciśnieniu około 3 MPa.

EN

In the technology of sealing casing columns in a borehole, sometimes it is necessary to use cement slurry with reduced density. This occurs most often during sealing of the borehole in the low reservoir pressure zone. To design lightweight cement slurry, an addition of filler material is used, the density of which is much lower than the density of cement. However, the presence of such an additive in the structure of fresh cement slurry may sometimes cause destabilization of the system manifested by excessive fractionation, as a result of which light particles migrate to the upper parts of the cement slurry and heavy cement grains sink to the bottom. In addition, cement slurries containing light additives also show reduced values of mechanical parameters, greater porosity and capacity for gas migration, which may disqualify a given cement slurry for use in borehole conditions. In order to eliminate these adverse changes occurring in the structure of both fresh and hardened lightweight cement slurry, admixtures are used to significantly improve the technological parameters of the designed recipe. Appropriate selection, both quantitative and qualitative, of selected agents makes it possible to eliminate the cement slurry fractionation, as a result of which it is possible to obtain a homogeneous structure of the fresh cement slurry, and the cement sheath formed after setting will demonstrate the isotropic properties of the tested mechanical parameters. In addition, additives and low molecular weight admixtures allow sealing of the cement sheath matrix in such a way that the compressive strength is significantly improved and the value of permeability and porosity is reduced. The article discusses the results of research on the development of lightweight cement slurry recipes intended for scaling of openings in the zone of low reservoir pressures. As a control sample, a recipe was selected that had been used in well conditions. This cement slurry was selected for modification due to the lack of sedimentation stability. The following recipes contained various amounts of filling materials. As light additives, filter perlite, aluminosilicate microsphere and glass microsphere were used. However, two forms of silica were used to improve sedimentation stability and obtain appropriate mechanical parameters: a colloidal sodium silicate solution and hydrophilic nanosilica. The designed cement slurry recipes were characterized by appropriate technological parameters and sedimentation stability. The modifications introduced to the cement slurries allowed to achieve a homogeneous microstructure of the hardened cement slurry and an increase in the value of mechanical parameters was obtained. The developed group of recipes can be used to seal openings in the low reservoir pressure zone at a temperature of about 30°C and a pressure of about 3 MPa.

8

Badania środków poprawiających stabilność sedymentacyjną zaczynów cementowych

Kremieniewski Marcin

Nafta-Gaz

|

2020

|

R. 76, nr 6

387--395

PL

Podczas projektowania zaczynów o obniżonej gęstości, jedną z większych trudności jest uzyskanie homogenicznej struktury zaczynu zarówno w stanie płynnym, jak i po związaniu. Problem ten wynika głównie z obecności lekkich dodatków wypełniających w objętości zaczynu. Materiały te na skutek frakcjonowania unoszą się w górnych partiach cementowanej przestrzeni pierścieniowej. Z kolei ziarna cementu, które charakteryzują się większą gęstością, w wyniku sedymentacji osiadają w dolnej części otworu. Takie zachowanie zaczynu jest niekorzystne. Powstały z tak niejednorodnego zaczynu płaszcz cementowy będzie wykazywał bardzo niskie wartości wytrzymałości na ściskanie w górnych partiach uszczelnianej kolumny rur, co wpływa na słabą ich stabilizację. Dodatkowo płaszcz cementowy posiadał będzie dużą przepuszczalność, co skutkuje brakiem skuteczności uszczelnienia poszczególnych sekcji rur. W celu wyeliminowania tego niepożądanego zjawiska nadmiernego frakcjonowania i sedymentacji zaczynu lekkiego stosuje się różnego rodzaju środki poprawiające stabilność sedymentacyjną. Środki tego typu są poddawane badaniom w zaczynie cementowym. Jednak znacznie dokładniejszym pomiarem możliwości przeciwdziałania frakcjonowania danego środka przeciwsedymentacyjnego jest badanie go w wodzie. Związane jest to z faktem, iż zaczyn cementowy ze względu na obecność w nim dodatkowych środków i domieszek wykazuje wyższą lepkość plastyczną. W związku z tym w niniejszej publikacji przedstawiono wyniki badań środków poprawiających stabilność sedymentacyjną poprzez określanie wpływu ich działania na mikrosferę w cieczy niskolepkiej, jaką jest woda. W artykule przedstawiono metodykę pomiaru frakcjonowania wypełniacza lekkiego i działania przeciwsedymentacyjnego wybranych środków poprawiających stabilność sedymentacyjną zaczynów cementowych. Podczas realizacji prac badawczych skoncentrowano się głównie na określeniu frakcjonowania mikrosfer w wodzie zarobowej o określonym stężeniu środków poprawiających stabilność sedymentacyjną. Do badań wytypowano 6 rodzajów środków, które użyto w koncentracji od 0,5% do 10%. Wykonane zostały badania frakcjonowania mikrosfer w jednostce czasu, na podstawie czego możliwe było określenie skuteczności działania danego środka ograniczającego frakcjonowanie w celu sporządzenia zaczynu lekkiego o odpowiedniej stabilności sedymentacyjnej.

EN

When designing slurries with reduced density, one of the biggest difficulties is obtaining a homogeneous slurry structure both in liquid state and after setting. This problem is mainly due to the presence of light fillers in the slurry volume. Due to fractionation, these materials float in the upper parts of the cemented annular space. In turn, cement grains, which are characterized by higher density, as a result of sedimentation settle in the bottom of the hole. This cement slurry behavior is unfavorable. The cement sheath resulting from such heterogeneous cement slurry will show very low values of compressive strength in the upper parts of the sealed column of pipes, yielding poor stabilization. In addition, the cement sheath will have high permeability, which results in the lack of sealing efficiency of individual pipe sections. In order to eliminate this undesirable phenomenon of excessive fractionation and sedimentation of lightweight cement slurry, various agents are used to improve sedimentation stability. Agents of this type are tested in cement slurry. However, a much more accurate measurement of the possibility of counteracting the fractionation of a given anti-sedimentation agent is testing it in water. This is due to the fact that the presence of additional additives and admixtures in the cement slurry results in its higher plastic viscosity. Therefore, this publication presents the results of research on agents that improve sedimentation stability by determining their impact on the microsphere in a low-viscous liquid, which is water. The article presents the methodology for measuring light filler fractionation and anti-sedimentation effect of selected agents improving the sedimentation stability of cement slurries. During the implementation of research, the focus was mainly on determining the fractionation of microspheres in mixing water with a specific concentration of agents that improve sedimentation stability. Six types of agents were selected for research, which were used in concentrations from 0.5% to 10%. Microsphere fractionation tests were performed per unit of time, based on which it was possible to determine the effectiveness of a given fractionation limiting agent in order to prepare a lightweight cement slurry with appropriate sedimentation stability.

9

Zastosowanie przeciwprądowej ekstrakcji nadkrytycznej do frakcjonowania odpadowego oleju rybnego

Tyśkiewicz Katarzyna, Konkol Marcin, Wiejak Rafał, Rój Edward, Skalicka-Woźniak Krystyna

Przemysł Chemiczny

|

2019

|

T. 98, nr 9

1489--1493

PL

Odpadowy olej rybny poddano frakcjonowaniu z zastosowaniem przeciwprądowej ekstrakcji nadkrytycznej w temp. 60°C, pod ciśnieniem 150 i 200 bar. Zastosowano dwa stopnie separacji: S1 (80, 100 i 120 bar) oraz S2 (ok. 52 bar). Znaczące zmiany w zawartości kwasów tłuszczowych w porównaniu ze składem wyjściowego oleju rybnego zaobserwowano w doświadczeniu przeprowadzonym w warunkach 200/100 bar. Zawartość kwasu erukowego we frakcji odebranej z kolumny frakcjonującej zwiększyła się prawie 3-krotnie (z 3,89 do 11,23%).

EN

Extn. of waste fish oil with supercrit. CO2 under pressure of 150 and 200 bar at 60°C was carried out. Two product sepn. stages were used: first one at 80, 100 or 120 bar and second one at approx. 52 bar. Significant changes in the fatty acid content compared to the raw material were obsd. in the product obtained from the extn. at 200 bar and sepd. at 100 bar. The erucic acid content increased three-fold in the product.

10

Badanie frakcjonowania lekkich materiałów obniżających gęstość jako wstępnego parametru podczas projektowania receptury zaczynu lekkiego

Kremieniewski Marcin, Kędzierski Miłosz

Nafta-Gaz

|

2019

|

R. 75, nr 12

759--766

PL

Lekkie domieszki obniżające gęstość zaczynów są stosowane w recepturach przeznaczanych do cementowania otworów wiertniczych w rejonie występowania skał słabo zwięzłych, sypkich, niekiedy do rekonstrukcji odwiertu bądź w razie konieczności podniesienia zaczynu na duże wysokości w przestrzeni pierścieniowej (głębokie otwory). Zastosowanie wypełniaczy lekkich pozwala w szybki i skuteczny sposób obniżyć gęstość projektowanego zaczynu, jednak ciągle pojawia się problem z nadmiernym frakcjonowaniem zaczynu zawierającego takie materiały. Rozdzielanie się poszczególnych frakcji zaczynu skutkuje uzyskaniem niejednorodnej struktury płaszcza cementowego, nieskutecznym zacementowaniem oraz możliwością powstawania dróg migracji i ekshalacji gazu. W celu wyeliminowania tego niekorzystnego zjawiska stosuje się różnego rodzaju środki (np. polimerowe), które poprzez zwiększenie lepkości cieczy zarobowej oraz granicy płynięcia projektowanego zaczynu pozwalają utrzymać lekką frakcję w całej objętości cieczy. Jednak obecność polimerów może niekiedy wpływać niekorzystnie na pozostałe parametry zaczynu, które decydują o efektywności uszczelnienia otworu. Dlatego też bardzo istotny jest odpowiedni dobór jakościowy i ilościowy planowanych do zastosowania dodatków i domieszek. Jednym z ważnych badań podczas projektowania receptury zaczynu lekkiego jest określenie wstępnego parametru, czyli frakcjonowania lekkich domieszek obniżających gęstość zaczynu. Tego rodzaju testy zostały omówione w niniejszej publikacji. W artykule przedstawiono metodykę badań frakcjonowania wybranych wypełniaczy lekkich oraz zaprezentowano uzyskane wyniki. W trakcie realizacji prac skoncentrowano się głównie na określeniu szybkości frakcjonowania lekkich materiałów wypełniających, ponieważ to właśnie te dodatki wykazują największy wpływ na stabilność sedymentacyjną opracowywanego zaczynu cementowego. Wykonane zostały badania frakcjonowania wypełniaczy lekkich w jednostce czasu, na podstawie czego możliwe było określenie przydatności danego dodatku lekkiego do sporządzenia zaczynu lekkiego o odpowiedniej stabilności sedymentacyjnej.

EN

Light additives reducing cement slurry density are used in recipes intended for cementing boreholes in the area of weak, loose rocks, sometimes for bore reconstruction or when it is necessary to raise the slurry to high heights in the annular space (deep holes). The use of lightweight additives makes it possible to quickly and effectively reduce the density of the designed cement slurry but there is still a problem with the excessive fractionation of the cement slurry containing such materials. Separation of individual fractions results in obtaining a heterogeneous structure of the cement sheath, ineffective cementing and the possibility of formation of migration and gas exhalation paths. In order to eliminate this unfavorable phenomenon, various agents (e.g. polymeric) are used which, by increasing the viscosity of the mixing fluid and the flow limit of the proposed cement slurry, allow keeping the light fraction in the entire volume of the liquid. However, the presence of polymers can sometimes adversely affect other grout parameters that determine the effectiveness of sealing the borehole. Therefore, it is very important to choose the right qualitative and quantitative additions and additives planned for use. One of the important research factors when designing a lightweight cement slurry recipe is to determine the initial parameter, i.e. the fractionation of light admixtures that reduce the leaven density. These types of tests are discussed in this publication. The article presents the methodology of fractionation testing of selected light fillers and the results obtained. During the implementation of the work, the focus was mainly on determining the fractionation rate of lightweight filler materials because these additives are the ones that show the greatest effect on the sedimentation stability of the cement slurry being developed. Light fractionation tests were performed per unit of time, based on which it was possible to determine the suitability of a given light additive in order to prepare a light cement slurry with appropriate sedimentation stability.

11

Zmiana parametrów technologicznych zaczynu cementowego pod wpływem przeciwsedymentacyjnego dodatku żywicy ksantanowej

Kremieniewski M.

Nafta-Gaz

|

2018

|

R. 74, nr 12

927--937

PL

Projektowane zaczyny cementowe zawierają w swoim składzie szereg różnego rodzaju środków, które zgodnie z oczekiwaniami mają za zadanie zmienić parametry technologiczne opracowywanej receptury. Obecność w zaczynie cementowym drobnych frakcji, zarówno spoiwa hydraulicznego, jak również dodatków modyfikujących parametry zaczynu, może powodować frakcjonowanie fazy stałej [6]. W celu wyeliminowania tego zjawiska wymagane jest zastosowanie środków powodujących zatrzymanie drobnych cząstek w całej objętości zaczynu. Dodatkami takimi są zazwyczaj odpowiednie polimery wielkocząsteczkowe. Jednakże niekiedy powodują one znaczny wzrost lepkości zaczynu, co w efekcie może wywoływać problemy, począwszy od trudności z zatłoczeniem zaczynu, a skończywszy na znacznym wzroście ciśnienia tłoczonego zaczynu w przestrzeni pierścieniowej i pozarurowej [10]. Z uwagi na powyższe postanowiono zastosować nieużywany podczas projektowania zaczynów biopolimer żywicy ksantanowej, stosowany dotychczas w technologii płuczek wiertniczych. W trakcie realizacji prac badawczych, których celem było określenie zmiany parametrów technologicznych świeżego i stwardniałego zaczynu cementowego za pomocą biopolimeru żywicy ksantanowej, sporządzono kontrolne receptury zaczynów, w celu dokonania porównania działania zastosowanego dodatku. W badaniach określone zostały takie właściwości zaczynu jak: parametry reologiczne, filtracja, czas gęstnienia, odstój wody, stabilność sedymentacyjna. Dla próbek stwardniałych zaczynów wyznaczono wpływ dodatku żywicy ksantanowej na parametry mechaniczne (wytrzymałość na ściskanie), parametry fizykomechaniczne (przyczepność do rur stalowych i przyczepność do formacji skalnej). Dodatkowo stwardniały zaczyn cementowy poddano badaniom opisującym mikrostrukturę próbki (wykonane zostały badania porowatości oraz przepuszczalności). W celu określenia wpływu biopolimeru żywicy ksantanowej na parametry zaczynu i powstałego z niego stwardniałego zaczynu, wykonano testy dla receptur przeznaczonych do uszczelniania otworów w warunkach otworowych o temperaturze od 30°C do 90°C oraz ciśnieniu od 5 MPa do 35 MPa.

EN

Designed cement slurries contain a number of different types of measures that are designed to change the technological parameters of the recipe being developed as expected. The presence of fine fractions in the cement slurry, both hydraulic binder as well as additives modifying parameters, may result in solid phase fractionation [6]. In order to eliminate this phenomenon, it is required to use agents that retain fine particles in the entire volume of the cement slurry. Such additives are usually suitable macromolecular polymers. However, they sometimes cause a significant increase in the viscosity of the leaven, which in turn may cause problems ranging from difficulties with the injection of the grout, and ending with a significant increase of the pressure in the annular space [10]. In view of the above, it was decided to use a biopolymer of xanthan resin, not used in the design of cement slurries, but has been used until now in the technology of drilling fluids. During the implementation of research works aimed at determining the change of technological parameters of fresh and hardened cement slurry with a biopolymer of xanthan gum, control leaven formulations were made to compare the effect of the additive used. In the research, properties of the cement slurry were determined such as: rheological parameters, filtration, thicking time, water retention, sedimentation stability. For samples of hardened slurries, the effect of the addition of xanthan gum on the mechanical parameters (compressive strength), physico-mechanical parameters (adhesion to steel pipes and adhesion to rock formation) was determined. In addition, the hardened cement slurry was subjected to tests describing the microstructure of the sample (porosity and permeability tests were carried out). In order to determine the influence of biopolymer of xanthan gum on the parameters of grout and the hardened grout resulting from it, tests were carried out for recipes intended to seal openings in borehole conditions at 30° C to 90° C and pressure from 5 MPa to 35 MPa.

12

Frakcjonowanie chromu i ołowiu w odpadach kofermentowanych

Janowska B., Siebielska I., Szymański K., Sidełko R., Skubała A.

Inżynieria i Ochrona Środowiska

|

2018

|

T. 21, nr 1

89--104

EN

Anaerobic digestion is a common method of waste treatment various kinds of organic waste. The most commonly used substrates for the co-fermentation process are sewage sludge and organic fraction of municipal waste. The solid residue that is produced by fermentation can be used as an organic fertilizer. Restrictions on the use of fermented organic waste may be the content of heavy metals. Fractionation of heavy metals, based on sequential extraction, allows the assessment of the degree of hazard to the environment at the time of application to the soil of digested sludge. Two anaerobic digestion process cycles were performed, using different sewage sludge and municipal waste organic fraction mixing ratios. In the first cycle - M70, the materials used in the bioreactor contained 70% municipal organic waste and 30% sewage sludge. The material used in the second cycle - M30 contained 30% municipal organic waste and 70% sewage sludge. The volume of each batch was 50 dm3. The sequential extraction procedure developed by Tessier et al. was used in sludge anaerobic digestion to determine the heavy metal (Cr and Pb) fractionation. The paper presents the results of studies on changes in Cr and Pb concentrations in various fractions during the process of fermentation of substrates. During the process the immobilization of the tested metals was followed, which confirms the low values of mobility factor (Mf). The aim of this work was also to present the dependence of the composition of the mixture of organic waste, which were subjected to methane fermentation, to the distribution of metals in individual fractions. A mixture of organic waste, consisting of 70% organic fraction and 30% sewage sludge, was characterized by lower Mf values for Cr than in a 70% sludge mixture. On the other hand, the higher Mf values for Pb were recorded in waste in which 70% was organic fraction. Both studied elements were mainly found in the form of compounds difficult to access for living organisms, as evidenced by low values of mobility factor.

PL

Fermentacja metanowa jest powszechną metodą przetwarzania różnego rodzaju odpadów organicznych, w tym osadów ściekowych. Najczęściej stosowanymi substratami do procesu kofermentacji są osady ściekowe i frakcja organiczna odpadów komunalnych. Ograniczeniem w stosowaniu przefermentowanych odpadów organicznych jako nawozu może być zawartość metali ciężkich, w tym związków chromu i ołowiu. W pracy przedstawiono wyniki badań, dotyczące zmian zawartości Cr i Pb w poszczególnych frakcjach, w trakcie trwania procesu fermentacji dwóch różniących się składem mieszanin odpadów. Frakcjonowanie Cr i Pb przeprowadzono, wykorzystując schemat modyfikowanej ekstrakcji sekwencyjnej opracowanej przez Tessiera i współpracowników. Zauważono, że Cr i Pb występowały głównie we frakcji organicznej i rezydualnej. W trakcie trwania procesu następowała immobilizacja badanych metali, co potwierdzają niskie wartości współczynnika mobilności (Mf). Celem pracy było przedstawienie wpływu składu mieszaniny odpadów o zmiennych proporcjach na proces fermentacji metanowej i dystrybucję metali w poszczególnych frakcjach. Mieszanina odpadów organicznych, składająca się z 70% frakcji organicznej odpadów i 30% osadu ściekowego, charakteryzowała się mniejszymi wartościami Mf dla Cr niż mieszanina zawierająca 70% osadu ściekowego. Natomiast wyższe wartości Mf dla Pb zanotowano w mieszaninie odpadów, w których 70% stanowiła frakcja organiczna. Oba badane pierwiastki występowały głównie w postaci związków trudno dostępnych dla organizmów żywych, o czym świadczą małe wartości współczynników mobilności.

13

Ocena wymywalności i biodostępności metali ciężkich w popiele przemysłowym z biomasy

Koniuszy-Nycz J.

Zeszyty Naukowe. Inżynieria Środowiska / Uniwersytet Zielonogórski

|

2017

|

nr 167 (47)

18--33

PL

W pracy dokonano oceny całkowitej zawartości oraz wymywalności i biodostępności metali: Fe, Zn, Cu, Cr, Cd, Pb, Ni, Co w popiele przemysłowym z biomasy. Stwierdzono, że wymywalność metali z popiołu zależy od pH roztworu wodnego i zmienia się od 1 mg/kg (Cu, Cd, Ni, Fe) do 4 – 5 mg/kg (Cr, Co). Pb nie ulega ekstrakcji z popiołu, za pomocą wody jako ekstrahenta. Nie zaobserwowano regularności we wpływie pH układu na wymywalność metali. Do oceny mobilności oraz biodostępności metali wykorzystano ekstrakcję sekwencyjną wg metody Tessiera z wprowadzeniem etapu wstępnego ługowania wodą, którą przeprowadzono konwencjonalnie oraz z zastosowaniem mineralizacji mikrofalowej. Scharakteryzowano ilościowo frakcje metali: rozpuszczalną w wodzie, wymienną, rozpuszczalną w kwasach, tlenkową, pseudosiarczkową i rezydualną. Stwierdzono, że za-stosowanie mineralizacji mikrofalowej podczas ekstrakcji sekwencyjnej zwiększa efektywność wydzielania większości badanych metali.

EN

The purpose of the study was to evaluate the total content, leachability and bioavailability of Fe, Zn, Cu, Cr, Cd, Pb, Ni, Co in industrial ashes obtained from biomass combustion. It was found that metals occur in the test material as: macronutrient - iron (0,67 %), micronutrients - zinc (335,0 mg/kg), nickel (145,0 mg/kg), lead (110,0 mg/kg), copper (100,0 mg/kg), cobalt (25,0 mg/kg), chrome (15 mg/kg) and trace amount of cadmium (10,0 mg/kg). It was claimed that leachability of metals from ash depends on pH of solution and ranges from 1 mg/kg for (Cu, Cd, Ni, Fe) to 4 – 5 mg/kg for (Cr, Co) respectively. It was also found that lead was not extracted from ash, using water as extractant regardless of solution pH. In all experiments no regularities in the pH effect of metal leachability in the investigated systems were observed. Tessier sequential extraction procedure was used to evaluate the mobility and bioavailability of metals, which was carried out conventionally and with aid of microwave digestion. In all experiments the following metal fractions were characterized: water-soluble, exchangeable, acid-soluble, oxide, pseudosulfide and residual fractions respectively. It has been found that the use of microwave mineralization during sequential extraction increases the efficiency of the release of most of the tested metals.

14

Frakcjonowanie popiołu lotnego pochodzącego ze spalania węgla brunatnego metodą mokrą i separacji magnetycznej, oraz oznaczenie właściwości fizycznych, chemicznych oraz morfologii poszczególnych frakcji, Cz.1

Haider U., Bittnar Z., Kopecky L., Humayon C. M.

Cement Wapno Beton

|

2017

|

R. 22/84, nr 3

249--259

PL

W artykule przedstawiono sposób frakcjonowania popiołu lotnego z użyciem procesu flotacji oraz separacji magnetycznej jak również właściwości uzyskanych frakcji popiołu. Popiół ze spalania węgla brunatnego rozdzielono na 3 frakcje w basenie flotacyjnym a następnie każdą z frakcji poddano suszeniu oraz separacji magnetycznej za pomocą magnesu stałego umieszczonego ponad taśmociągiem. Górna warstwa cząstek uzyskanych po procesie flotacji składała się przede wszystkim z mikrosfer. W drugiej warstwie występowały kuliste lub owalne ziarna, niektóre zawierające drobne pory. Ziarna tej frakcji miały najmniejsze rozmiary. W dolnej warstwie dominowały nieregularne ziarna bogatsze w żelazo. Frakcje wydzielone za pomocą magnesu charakteryzowały się podwyższoną zawartością żelaza, nawet do ponad 40% Fe2O3 oraz większym rozmiarem ziaren w porównaniu do wyjściowego popiołu. Zawartość cząstek magnetycznych w poszczególnych frakcjach wynosiła: 2% dla górnej warstwy, około 4% dla warstwy środkowej oraz 15% dla warstwy dolnej.

EN

Article presents method of fly ash separation with the use of flotation followed by magnetic separation. Properties of so obtained fly ash fractions were also presented. Fly ash obtained from brown coal combustion was separated into three fractions in floatation pool. Next, each fraction was air dried and subjected to magnetic separation using permanent magnet placed over conveyer belt. Upper layer of particles obtained during flotation consisted mainly of cenospheres. Second layer was composed of round and oval particles, some of them containing fine pores. Particle size distribution of grains in second layer was the finest. Bottom layer contained mainly coarse irregular grains rich in iron. Fractions separated by magnetic separation were characterized by increased iron content, even up to 40% of Fe203 as well as coarser grain size comparing to raw fly ash. Magnetic particles contents in upper, middle and bottom layers were 2%, 4% and 15% respectively.

15

Nowe podejście do frakcjonowania cząstek koloidalnych za pomocą grawitacyjnego frakcjonowania w samonastawnym kanale przepływowym w trybie pełnego zubożenia

Szparaga A., Kowalikowski T., Buszewski B.

Przemysł Chemiczny

|

2016

|

T. 95, nr 4

838--842

PL

Przedstawiono wyniki eksperymentalnych badań separacji zawiesiny krzemionki o ściśle zdefiniowanej wielkości cząstek oraz osadów dennych pobranych z rzeki Wisły, zarówno podczas frakcjonowania krótko-, jak i długotrwałego. Frakcjonowanie przeprowadzono w nowo opracowanej, samonastawnej celce do frakcjonowania z podziałem strumienia, pracującej w trybie pełnego zubożenia. Analizy zebranych frakcji dokonano metodą dyfrakcji laserowej za pomocą analizatora wielkości cząstek. Uzyskano bardzo dobre rozdzielenie obu materiałów w trakcie frakcjonowania krótkotrwałego. Separacja znacząco obniżyła się w trakcie frakcjonowania po 24 h w wyniku sedymentacji cząstek w aparaturze.

EN

A SiO₂ suspension with a strictly defined particle size distribution and a sediment taken from the Vistula river were sepd. by short and long-term fractionations carried out in a newly developed self-adjustable split-flow thin cell fractionation system operating in the full depletion mode. The collected fractions were characterized by using a laser diffraction particle size analyzer. A very good sepn. of both materials during the short-term fractionation was achieved. The sepn. efficiency significantly decreased during the 24 h long fractionation because of sedimentation of particles in the app.

16

Pretreatment of wheat straw using deep eutectic solvents and ultrasound

Škulcová A., Jablonský M., Ház A., Vrška M.

Przegląd Papierniczy

|

2016

|

R. 72, nr 4

243--247

EN

Testing of new solvent systems is the great challenge in the field of green chemistry. Deep eutectic solvents (DESs) represent the principles of green chemistry and are relatively new topic in science. This article describes various deep eutectic solvents, which were used for pretreatment of biomass. Wheat straw was treated with five different DES systems based on choline chloride with lactic acid (1:9, 1:10), malonic acid (1:1), oxalic acid (1:1), malic acid (1:1) and urea (1:2). We have been dealing with finding the efficient solvent for lignin isolation from wheat straw. The application of ultrasound to fibers proved to be a method suitable to break the fibers and to improve their accessibility to DES. The application of ultrasound pretreatment significantly helped to obtain more lignin from wheat straw fibers. The use of larger fibers has a great importance in the preparation of commercial technology.

PL

Badanie właściwości nowych układów rozpuszczalnikowych stanowi duże wyzwanie w obrębie chemii ekologicznej. Wieloskładnikowe rozpuszczalniki o właściwościach eutektycznych (DES) wpisują się w zasady chemii przyjaznej środowisku („zielonej”) i stanowią względnie nowy temat badawczy. W artykule opisano różne rozpuszczalniki eutektyczne, których używano do wstępnej obróbki biomasy. Słoma pszeniczna była poddawana działaniu pięciu różnych mieszanin eutektycznych na bazie chlorku choliny z kwasem mlekowym (1:9, 1:10), kwasem malonowym (1:1), kwasem szczawiowym (1:1), kwasem jabłkowym (1:1) oraz mocznikiem (1:2). Celem badań było znalezienie rozpuszczalnika, który usuwałby ligninę z włókien słomy w sposób najbardziej efektywny. Działanie ultradźwiękami na włókna okazało się dobrą metodą osłabiania struktury włókien i zwiększenia ich podatności na działanie rozpuszczalników. Przyczyniło się do znacznego zwiększenia ilości ligniny usuwanej z włókien słomy pszenicznej.

17

Reemisja związków rtęci w czasie unieszkodliwiania osadów ściekowych

Janowska B., Szymański K.

Inżynieria Ekologiczna

|

2016

|

Nr 50

49--57

PL

Metody unieszkodliwiania lub zagospodarowania osadów ściekowych polegają na ich składowaniu, wykorzystaniu rolniczym, produkcji kompostu, biogazu oraz przekształcaniu termicznym. Produkcja osadów ściekowych w roku 2013, uzyskanych z komunalnych oczyszczalni ścieków, wynosiła w Polsce 540,3 tys. Mg (s.m). Na sposób zagospodarowania osadów ściekowych ma wpływ ich jakość. Osady ściekowe, przeznaczone do wykorzystania przyrodniczego powinny spełniać wymogi bezpieczeństwa chemicznego, sanitarnego oraz środowiskowego. Zawartość metali ciężkich, w tym rtęci decyduje o sposobie unieszkodliwiania osadów ściekowych. W pracy przedstawiono wyniki badań dotyczące zawartości związków rtęci w kompostowanych osadach ściekowych oraz osadach poddawanych suszeniu i spalaniu. Podczas spalania i suszenia osadów ściekowych powstają lotne związki rtęci, które mogą być emitowane do atmosfery. Frakcjonowanie rtęci w kompostowanych osadach ściekowych wykazało, że rtęć w kompoście występuje głównie we frakcji utlenialnej (organicznej) oraz we frakcji rezydualnej, czyli w formach które są trudno dostępne dla środowiska.

EN

The sewage sludge disposal and cultivation methods consist in storage, agricultural use, compost production, biogas production or heat treatment. The sewage sludge production in municipal sewage sludge treatment plants in year 2013 in Poland amounted to 540.3 thousand Mg d.m. The sewage sludge for agricultural or natural use must satisfy chemical, sanitary and environmental safety requirements. The heavy metal content, including the mercury content, determines the sewage sludge disposal method. Mercury has a high chemical activity and biological form compounds with different properties. The properties of the mercury present in sewage sludge or composts, its potential bioavailability depend on its physicochemical forms. Different forms of mercury, which are found in soil and sediments and sewage sludge, may be determined using various techniques sequential extraction. In order to assess the bioavailability the analysis of fractional of mercury in samples of sewage sludge and composts was made. For this purpose the analytical procedure based on a four sequential extraction process was applied. Mercury fractions were classified as exchangeable (EX), base soluble (BS), acids soluble (AS) and oxidizable (OX). This article presents the research results on the mercury compounds contents in sewage sludge subjected to drying process, combustion and in composted sewage sludge. During drying and combustion process of the sewage sludge, mercury transforms into volatile forms that could be emitted into the atmosphere. The mercury fractionation in composted sewage sludge proved that mercury in compost occurs mainly in an organic fraction and in a residual fraction that are scarce in the environment.

18

Metody analizy, izolacji i frakcjonowania substancji humusowych naturalnie występujących w środowisku wodnym

Urbanowska A., Kabsch-Korbutowicz M.

Instal

|

2016

|

nr 10

51--56

PL

Głównym składnikiem naturalnej materii organicznej są wielkocząsteczkowe substancje humusowe. Są to związki, które stanowią złożone heterogeniczne polimery kwasowe o barwie żółtej lub brązowej. Powstają w wyniku mikrobiologicznych reakcji, będących rezultatem rozkładu martwych tkanek roślinnych i zwierzęcych. Aby określić skład pierwiastkowy substancji humusowych przeprowadza się analizę elementarną. Ze względu na chemiczną złożoność tych związków uzyskane wyniki analizy elementarnej dają jedynie ogólny pogląd na ich strukturę i pochodzenie. Aby uzyskać bardziej szczegółowe informacje stosuje się inne techniki analityczne, np. chromatografię wykluczenia, spektroskopię UV-VIS. Prowadzenie kompleksowych badań nad strukturą i właściwościami substancji humusowych wymaga ich zatężania i wyizolowania z matrycy wodnej. W tym celu najczęściej wykorzystuje się adsorpcję na żywicach polimerowych oraz procesy membranowe.

EN

Macromolecules of humic substances are the main component of natural organic matter. Humic substances are complex heterogeneous acidic polymers, yellow or brown, created in microbiological reactions during decomposition of plant and animal remains. Elemental analysis is used in order to determine humic substances elemental composition, but because of their chemical complexity the results gives only overall view of their structure and origin. To obtain more specific data other techniques have to be employed, e.g. size-exclusion chromatography, UV-VIS spectroscophy. Extensive examination of humic substances structure and properties requires their concentration and isolation from water. Polymeric resin adsorption and membrane processes are the most often used for this purpose.

19

Frakcjonowanie metali ciężkich w osadach ściekowych ustabilizowanych beztlenowo

Dąbrowska L.

Zeszyty Naukowe. Inżynieria Środowiska / Uniwersytet Zielonogórski

|

2015

|

nr 159 (39)

22--30

PL

Frakcjonowanie metali ciężkich w osadach ściekowych umożliwia ocenę mobilności metali, co jest szczególnie istotne, gdy osady miałyby być stosowane w rolnictwie. Wykazano, że we frakcji mobilnej wymienno-węglanowej osadów występowało najwięcej niklu. Miedź, kadm oraz chrom były obecne głównie we frakcji organiczno-siarczkowej, natomiast ołów we frakcji związków praktycznie nierozpuszczalnych. Z kolei cynk występował zarówno we frakcji organiczno-siarczkowej, jak i tlenków żelaza i manganu.

EN

The speciation analysis of heavy metals in biochemically stabilized sewage sludge gives information important for determination of the rate at which heavy metals pass into soil solution and also, as a consequence, their uptake by plants. This information is especially important when considering agricultural usage of sludge. Literature data indicate that in sewage sludge after methane digestion heavy metals can occur in different forms, which determine their bioavailability. It was demonstrated that in sludge metals are mainly bound to organicsulfide fraction. Zinc was also present in significant amounts in hydrated iron and manganese oxide fraction, nickel in exchangeable-carbonate fraction, whereas lead in residue fraction.

20

Chemia analityczna w badaniu i ochronie środowiska

Krasnodębska-Ostręga B., Kowalska J., Kińska K., Sadowska M., Biaduń E.

Wiadomości Chemiczne

|

2015

|

[Z] 69, 9-10

735--749

EN

The main goal of studies carried in our reasearch group – analytical chemistry in investigation and protection of the environment is the evaluation of the impact of human activity on environmental pollution, and creation of analytical procedures that can be applied in environmental analysis. Detailed description of our research can be found on webpage http://www.chem.uw.edu.pl/labs/pcas. In this paper we would like to present only a few topics and analytical challenges that we were dealing with during the last years. The application of anodic and cathodic stripping voltammetry for trace analysis of hazardous metals (cadmium, lead, thallium, platinum, rhodium) in natural samples is described [4–6]. Voltammetry is also presented as a tool used in speciation analysis, which is particularly important in the case of elements which toxicity and assimilation depends on chemical form of the element that is present in the environment (e.g. As) [8]. Attention is also paid to fractionation, which is a specific case of speciation analysis, extremely important for evaluation of mobility and bioavailability of harmful or nutritious substances from soil. As environmental monitoring often requires carrying measurements at trace levels, it might be necessary to preconcentrate the analytes or simplify the composition of the sample before the analysis. For such purposes solid phase extraction (SPE) is widely used and frequently applied. Another analytical task presented in this work is recognition of the defense mechanisms developed by hyperaccumulating plants, e.g. white mustard. This species was investigated for synthesis of phytochelatins – sulphur-rich polipeptides induced by high concentrations of As, Tl, Cd, Pt, Pd and Rh [14]. It is worth noting that plant species that are able to cumulate high amounts of xenobiotics can be used for phytoremediation, which is one of so called “green technologies”, used for restitution of polluted environment, particularly soil [19].