Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

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

EN

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.

PL

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.

2

Porous ceramic materials for virus filtration

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

Archives of Metallurgy and Materials

|

2011

|

Vol. 56, iss. 4

1193-1197

EN

The purpose of this study was to design and examine porous ceramic materials on the basis of diatomaceous earth, as well as carrying out preliminary model researches of the purification of drinking water. The conditions, parameters and methods of production of the ceramic samples have been selected on experimental way, in order to characterize them by suitable porosity and tensile strength. The authors have searched such porous ceramic materials, which exhibit positive charge, in contrast to viruses, which have a negative surface charge in pH o drinking water.

PL

Celem pracy było zaprojektowanie i zbadanie ceramicznych tworzyw porowatych na bazie ziemi okrzemkowej, jak również przeprowadzenie wstępnych badań modelowych nad oczyszczaniem wody pitnej z wirusów. Na drodze eksperymentalnej zostały dobrane warunki, parametry i metody wytwarzania kształtek ceramicznych, tak aby cechowały się odpowiednią porowatością otwartą oraz wytrzymałością mechaniczną. Autorzy poszukali takich ceramicznych tworzyw porowatych, które będą wykazywały dodatni potencjał, w stosunku do wirusów, które są ujemnie naładowane w zakresie pH wody pitnej (pH 5-9).

3

Właściwości ceramicznych tworzyw porowatych z piasku kwarcowego otrzymanych metodą spiekania ziaren

Wiśniewski P.

Szkło i Ceramika

|

2009

|

R. 60, nr 2

26-29

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań nad wpływem ilości spoiwa wysokotemperaturowego na właściwości ceramicznych tworzyw porowatych otrzymanych metodą spiekanych ziaren. W badaniach zastosowano piasek kwarcowy o dwóch wielkościach ziaren 0,4-0,8 mm i 0,8-1,2 mm oraz 5, 10, 15 i 20% wag. dodatku spoiwa wysokotemperaturowego. Wyznaczono gęstość, porowatość otwartą, nasiąkliwość wodną i wytrzymałość mechaniczną kształtek oraz średnią i maksymalną wielkość porów tworzyw porowatych metodą pęcherzykową i oszacowano wpływ ilości spoiwa na ww. parametry. Zwiększenie udziału spoiwa w kształtkach spowodowało zwiększenie maksymalnej i średniej wielkości porów oraz zmniejszenie ich porowatości i nasiąkliwości przy jednoczesnym wzroście gęstości względnej, a także wytrzymałości na rozciąganie i ściskanie.

EN

In this paper the results of studies on influence of high temperature binder amount on properties of porous ceramic materials were presented. In the investigations, high-silica sand characterized by a diameters: 0,4-0,8 mm and 0,8-1,2 mm, and addition of 5, 10, 15 and 20 wt. % high temperature binder in the materials were used. During research density, open porosity, water absorption, mechanical strength, maximal and average pore diameter measured by the "bubble method" of porous materials were presented. Increase of the binder amount in the samples causes increase of maximal and average pore size, increase tensile and bending strength, decrease of open porosity and water absorption of silica porous materials.

4

Nowe kompozyty ceramika-polimer o osnowie z ceramicznego tworzywa porowatego z tlenku glinu

Szafran M., Lipiec W., Okowiak J., Konopka K., Kurzydłowski K.J.

Kompozyty

|

2003

|

R. 3, nr 8

337-342

PL

Przedstawiono wyniki badań dotyczących otrzymywania kompozytów ceramiczno-polimerowych o osnowie z ceramicznego tworzywa porowatego z tlenku glinu, w którego porach umieszczono polimer organiczny. Ceramiczne tworzywo porowate otrzymywano metodą spiekania ziaren elektrokorundu z dodatkiem drobnoziarnistego tlenku glinu jako spoiwa. Polimerem wprowadzanym do porów ceramicznego tworzywa porowatego był polimetakrylan metylu, wprowadzany do wnętrza materiału porowatego na drodze zapełniania porów monomerem przy wykorzystaniu aparatury próżniowej, a następnie przeprowadzania reakcji polimeryzacji w porach tworzywa ceramicznego. Dla zwiększenia przyczepności pomiędzy ceramiką i polimerem, w celu poprawienia właściwości wytrzymałościowych otrzymanego kompozytu, użyto promotora adhezji -krzemoorganicznego środka sprzęgającego 3-amino-propylotrietoksysilanu. Tabela 1 przedstawia wpływ wielkości ziarna elektrokorundu na średnią i maksymalną średnicę porów kształtek sporządzonych z ceramicznego tworzywa porowatego. Kształtki wykonane z ziaren o większej średnicy posiadają większe pory. W tabeli 2 przedstawiono wyniki pomiarów parametrów fizycznych dla kształtek z ceramicznego tworzywa porowatego i kształtek z wprowadzonym polimerem. Pomiary dowiodły, że pory o większej średnicy zostały w większym stopniu wypełnione polimerem. Tabela 3 zawiera wyniki badań wytrzymałościowych poszczególnych rodzajów kształtek. W badaniach wykazano, że obecność polimeru w porach tworzywa ceramicznego, zwłaszcza przy jednoczesnym dodatku promotora adhezji, powoduje znaczny wzrost wytrzymałości mechanicznej kompozytu w porównaniu do ceramicznego tworzywa porowatego - blisko 750%. Na rysunku 1 przedstawiono wykres zależności naprężenie-odkształcenie dla kształtek z polimerem i dla porównania bez polimeru. Z wykresu wynika, że kompozyt tego typu zachowuje się jak ciało pseudoplastyczne. Przedstawiono też zdjęcia mikrostruktury badanych próbek uzyskane w skaningowym mikroskopie elektronowym - dla próbki z ceramicznego tworzywa porowatego (rys. 2) i próbki z ceramicznego tworzywa porowatego z wprowadzonym polimerem z dodatkiem promotora adhezji (rys. 3). Zdjęcia potwierdzają, że zastosowany polimer dobrze zwilża ziarna materiału ceramicznego, a dodatkowe wprowadzenie środka sprzęgającego zwiększa adhezję pomiędzy ceramiczną osnową a wypełnieniem polimerowym. Badania wykazały, że, wprowadzając polimer w pory ceramicznego tworzywa porowatego poprzez polimeryzację monomeru bezpośrednio w porach, można uzyskać kompozyt o stopniu zapełnienia porów dochodzącym do około 73%.

EN

The results of studies concerning the obtaining of ceramic-polymeric composites in which the matrix is a ceramic porous material of alumina, in the pores of which an organic polymer is placed, are presented in the paper. The ceramic porous material was obtained by sintering electrocorundum grains with the addition of fine-grained alumina as a binder. Poly(methyl methacrylate) was the polymer introduced to the pores of the ceramic porous material by filling the pores with the monomer by means of a vacuum apparatus and then carrying out the polymerization in the pores of the ceramic material. An organosilicon coupling agent (3-aminopropyltriethoxysilane) was used for increasing the adhesion between the ceramics and polymer, and to improve the strength properties of the composite obtained. In the studies it has been shown that the presence of the polymer in the ceramic material pores, especially at simultaneous addition of the adhesion promoter, causes a considerable increase in the mechanical strength of the composite in comparison to that of the ceramic porous material. In Table 1 are presented the results of measurements of physical parameters for samples from porous ceramic materials and samples with the introdueed polymer (with and without using a coupling agent); in Table 2 are presented the results of strength studies of particular types of samples. In Figure 1 is presented the stress - strain relationship for samples with the polymer and for comparison without the polymer. From this Figure it results that the composite of this type behaves as a pseudoplastic body. Pictures of the studied samples microstructure obtained in a scanning electron microscope (Figs. 2 and 3) are also presented. The studies show that by introducing the polymer into the pores of the ceramic porous material by polymerizing the monomer directly in the pores, a composite of a considerable degree of pore filling reaching ca. 73% can be obtained.