|
|
Low-Cost Filtration Barriers for Ultrafine Particles Separation
Kejík, Pavel ; Fekete, Roman (oponent) ; Lapčík, Ĺubomír (oponent) ; Svěrák, Tomáš (vedoucí práce)
A lot of applications use inorganic filtering media based on materials that use primary resources and their production is energy-intensive and thus costly and environmentally harmful. The aim of this study is to verify whether alkali-activated materials based on secondary resources, namely blast furnace slag (BFS) and fly ash (FA), can be used to produce porous media which could possibly replace ceramic and other inorganic filters. The research question was addressed using an experimental design based on an in-house developed MATLAB calculation scheme for composition mixtures based on the most important oxide ratios in the input raw materials. This way, the greatest control of the variable composition of the inputs was ensured. In addition, the work is more relevant in general because this computational tool takes the basic oxide composition of the resources into account, so the results can be generalized. The author also designed a pure one solid component mixture series for a comparison and better characterization of the effects of composition changes on the resulting product properties. The findings show that the strength of the 24-hour, 70 °C cured materials can exceed 7.6 MPa under a four point bending tensile test (in accordance with ČSN EN 12390 5), but to achieve a good porosity, the strength is always decreased. In the final composition slightly above 6.3 MPa was achieved. In general, the results show that the SiO2/Al2O3 ratio and the amount of alkali activator affect the strength the most. Pure BFS-based mixtures show more than twice the strength of the pure FA-based samples within the given compositions used for the experiments. The fineness of the pores achieved using fractionated raw materials (particle sizes in the range of tens to slightly over a hundred microns) is in the order of tenths to units of microns in most cases and approximately 0.2 microns in the final composition. The total porosity of the pressed bodies is closely under 40% which compared to the unclassified resource based materials, is nearly twice that much. Pure BFS-based samples show lower total porosities than the FA-based samples, apparently due to their entirely different particle morphology – irregularly angular in BFS and round in FA. The efflorescence phenomenon was mostly observed on FA-based materials. Energy-dispersive spectrometry (EDS) confirmed sodium hydroxide crystals undergoing gradual carbonation by atmospheric CO2. Permeability testing required asymmetrical barriers preparation due to the very fine porosity of the material. The asymmetrical barriers achieved water permeability of 138 L/h.m2.bar and air permeability of 1320 L/h.m2.bar.
|
|
| |
|
| |
|
|
Inhibice nebezpečných látek v alumináto-silikátových systémech
Koplík, Jan ; Škvára, František (oponent) ; Rovnaníková, Pavla (oponent) ; Havlica, Jaromír (vedoucí práce)
Schopnost alumináto-silikátových systémů imobilizovat nebezpečné látky je zkoumána od 90. let 20. století. Cílem této práce je vyvinout alumináto-silikátový systém (matrici) se schopností inhibovat nebezpečné látky (těžké kovy) za použití sekundárních surovin. Schopnost matrice inhibovat těžké kovy byla stanovena na základě vyluhovacích testů založených na vyhlášce 294/2005 Sb. Koncentrace prvků ve výluzích byly stanoveny pomocí ICP-MS. Výsledný alumináto-silikátový systém se skládal z vysokoteplotního popílku a vysokopecní strusky aktivovaných pomocí směsi alkalických aktivátorů (hydroxid a vodní sklo). Vytvořené matrice byly charakterizovány pomocí vhodných analytických metod (XRD, SEM, FT-IR, DTA-TGA-EGA). Následně byl pomocí stejných metod popsán způsob, jakým se vybrané prvky (Ba, Cu, Pb) imobilizují v připravených systémech.
|
|
|
Příprava historických geopolymerů
Šrámková, Eva ; Šoukal, František (oponent) ; Havlica, Jaromír (vedoucí práce)
Diplomová práce studuje historická pojiva na bázi geopolymerů. Práce si klade za úkol najít vhodné materiálové kompozice především z přírodních jílových minerálů (kaolinit, bentonit) a jejich modifikací (metakaolin). Tato pojiva musí mít i vhodný typ aktivátoru, který zabezpečí jejich pojivové vlastnosti. Proto se experimentální část práce zabývá testováním různých typů alkalických aktivačních přísad vždy na stejném typu minerální kompozice. Jako aktivátory jsou použity nejen obvyklé hydroxidy a vodní skla, ale i repliky starověkých natronů (směs alkalického uhličitanu a přídavku příslušného chloridu) a vápenné kaše. Z výše popsaných směsí byly připraveny série vzorků (trámečky 20 x 20 x 100 mm), které byly uloženy volně při laboratorní teplotě. Na připravených pastách byla studována jejich zpracovatelnost a formovatelnost. U vzniklých tělísek byl pak sledován vzhled povrchu, množství výkvětů a jejich typ. Nedílnou součástí výzkumu tvořilo stanovení mechanických vlastností zkušebních trámečků jako jsou pevnosti v tlaku a v tahu za ohybu. Dále byla u připravených vzorků zkoumána jejich fázová složení a přeměny se zvyšující se teplotou. K těmto testům byly využity metody XRD a TG – DTA. Pro studium hydratace, jež byla rovněž důležitým prvkem pro celkové zhodnocení navržených směsí, bylo použito vícemístného isoperbolického kalorimetru.
|
|
|
Kompozitní materiály na bázi alkalicky aktivované vysokopecní strusky s přídavkem elektrárenských popílků
Indra, Ivo ; Brandštetr, Jiří (oponent) ; Opravil, Tomáš (vedoucí práce)
Tato práce se zabývá možnostmi nahrazení vysokopecní strusky nebo alespoň její části elektrárenským popílkem v alkalicky aktivovaných systémech na bázi hlinitokřemičitanů. Budou testovány popílky klasické, i popílky z fluidního spalování a to ložové i filtrové. Cílem je připravit geopolymerní systém požadovaných mechanických vlastností, avšak s co největším zapojením alternativních surovin. U připravených kompozitů s náhradou strusky, nebo její části alternativním materiálem se práce zaměřuje především na zpracovatelnost čerstvé směsi a pevnosti v tahu ohybem a v tlaku. Využití sekundárních surovin není přínosné pouze z ekonomického hlediska výroby, ale má rovněž kladný dopad na životní prostředí.
|
|
|
Geopolymery na bázi elektrárenských popílků a cihelného střepu
Řezník, Bohuslav ; Lang,, Karel (oponent) ; Příhoda,, Jiří (oponent) ; Žižková, Nikol (oponent) ; Rovnaníková, Pavla (vedoucí práce)
V souladu se současnými trendy využívání vedlejších produktů různých výrob jako zdroje surovin pojednává disertační práce o alkalické aktivaci vedlejších produktů – popílků a cihelného střepu, která vede ke vzniku geopolymerních látek. Byl studován průběh geopolymerizační reakce popílku z vysokoteplotního spalování hnědého uhlí z elektrárny Chvaletice, popílku ze spalování černého uhlí z elektrárny Dětmarovice, popílku ze spalování biomasy a fluidního popílku z elektrárny Hodonín. Experimenty byly zaměřeny na faktory ovlivňující tvorbu geopolymeru, tj. na složení alkalického aktivátoru, poměr aluminosilikátu k aktivátoru a na vliv teploty při vytváření pevné struktury. U připravených produktů byla studována mikrostrukturu a fázové složení, odolnost vůči agresivnímu prostředí, mechanické vlastnosti, u vybraných typů popílkových geopolymerů pak navíc lomově-mechanické vlastnosti. Cílem práce bylo optimalizovat proces geopolymerace tak, aby výsledný geopolymer byl výhodný jak ekonomicky, tak i ekologicky. Jako nejvhodnější pro přípravu geopolymerů se jeví popílek z elektrárny Chvaletice, kde u výsledného produktu bylo dosaženo nejlepších užitných vlastností. Popílek z černého uhlí, fluidní popílek a popílek ze spalování biomasy nevedly při geopolymerizaci k uspokojivým výsledkům. V další části je práce zaměřena na možnost alkalické aktivace odpadů z cihlářské výroby, zejména z broušení kalibrovaných tepelně izolačních cihel. Cihelný střep, který obsahuje odvodněné aluminosilikáty, vesměs v amorfní formě, jsou vhodným zdrojem surovin pro alkalickou aktivaci. Výsledky výzkumu ukázaly, že alkalická aktivace cihelného střepu poskytuje produkty o vysokých pevnostech. Směsná pojiva popílku s cihelným střepem nevykázala synergický efekt, vlastnosti produktů alkalické aktivace byly vesměs horší, než u čistých složek.
|
|
|
Využití odpadního skla u alkalicky aktivovaných aluminosilikátů
Novák, Václav ; Rovnaník, Pavel (oponent) ; Bayer, Patrik (vedoucí práce)
Teoretická část práce se bude zabývat nejznámějšími materiály z kterých se vyrábějí geopolymery, jejich alkalickou aktivací a vlastnostmi. Dále se práce bude věnovat sklu jako takovému a alkalické aktivaci skla. Práce bude zkoumat možnosti vytvoření geopolymerů z tohoto materiálu, či směsného geopolymeru s přídavkem skla. V experimentální části budou vyrobeny geopolymery a jejich základní surovina se nahradí částí skla. Budou se zkoumat mechanické vlastnosti a mikrostruktura těchto směsných geopolymerů a jak ovlivňuje sklo výsledné vlastnosti těchto geopolymerů.
|
|
|
Mosaic geopolymeric thin-film plasters for decorative applications
Svidroňová, Barbora ; Šiler, Pavel (oponent) ; Šoukal, František (vedoucí práce)
This bachelor thesis deals with preparation of mosaic geopolymeric plasters, used fillers and it observes their influence on the final properties of geopolymeric plaster. The aim of the study is the selection of proper raw materials for filler, the determination of optimal filler-to-sand ratio and the preparation of plaster with proper shade of colour. In experimental part, during the detection of adequate ratio of raw materials, there were prepared beams from several types of metakaoline, sand, water and water glass. The beams were tested for compressive strength and bending. The blasters themselves were watched for their applying, hardness, shades of colour and efflorescence.
|
|
|
Příprava a charakterizace betonů na bázi směsného geopolymerního pojiva
Bulejko, Pavel ; Straka, Radek (oponent) ; Šoukal, František (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývá přípravou betonů na bázi alkalicky aktivovaných pojivových systémů (geopolymerů). Jako základní aluminosilikátové složky pro přípravu alkalicky aktivovaného pojiva bylo použito jemně mleté vysokopecní strusky. Jako aktivátor byla použita směs sodného vodního skla a 50 % roztoku KOH, který byl v určitých případech nahrazen cementářskými odprašky. Připravená testovací tělíska (trámečky 40x40x160 mm) byla podrobována mechanickým zkouškám pevností a byl sledován vliv náhrady roztoku KOH cementářskými odprašky na pevnosti. Dále se práce zabývá strukturní analýzou připravených pojiv – byla provedena termická analýza a fázové složení bylo zkoumáno pomocí RTG difrakce.
|
host ::
RSS.