|
|
Low-Cost Filtration Barriers for Ultrafine Particles Separation
Kejík, Pavel ; Fekete, Roman (referee) ; Lapčík, Ĺubomír (referee) ; Svěrák, Tomáš (advisor)
V mnoha oborech jsou stále využívána anorganická filtrační media založená na materiálech, jejichž výroba využívá primární suroviny. Jejich výroba je tedy energeticky náročná a v důsledku nákladná a neohleduplná k životnímu prostředí. Cílem této práce je ověřit možnost využití alkalicky aktivovaných materiálů na bázi sekundárních surovin, především vysokopecních strusek (BFS) a popílků z uhelných elektráren (FA), pro výrobu porézních médií schopných v budoucnosti nahradit keramické a jiné anorganické filtry. Výzkum je rozvinut skrze experimentální design založený na výpočetním schématu samostatně vyvinutém s pomocí programu MATLAB. Toto schéma počítá vhodná složení směsí na základě poměrů obsahu nejdůležitějších oxidů ve vstupních surovinách. Tak je zajištěno zohlednění proměnlivého složení vstupních surovin a práce je tím hodnotnější, že její výsledky jsou skrze početní nástroj zohledňující základní oxidové složení surovin zobecnitelné. Zároveň byly však pro srovnání a lepší názornost závislostí vlastností na složení navrhnuty a připraveny i série vzorků založené vždy pouze na jedné ze surovin. Z výsledků vyplývá, že pevnost vzorků z těchto směsí (vytvrzených 24 hodin při 70 °C) ve čtyřbodové ohybové zkoušce dle ČSN EN 12390 5 může přesáhnout 7,6 MPa. Dosažením co možná nejvyšší porozity však zákonitě negativně ovlivňuje pevnost materiálu a výsledný materiál tedy dosahuje pevnosti těsně nad hranicí 6,3 MPa. Výsledky obecně dokazují, že nejvíce je pevnost materiálů ovlivněna poměrem SiO2/Al2O3 a množstvím alkalického aktivátoru. Z výsledků vyplývá, že alkalicky aktivované materiály (AAM) na bázi strusky dosahují i více než dvojnásobné pevnosti analogických materiálů na bázi elektrárenského popílku. Velikost pórů materiálů připravených z tříděných surovin s velikostí zrna od desítek po lehce přes sto mikronů se ve většině případů pohybuje v rozmezí desetin ž jednotek mikronů, v případě výsledného materiálu je to pak přibližně 0,2 mikronu. Celková porozita lisovaných těles se pohybuje těsně pod 40 %, což je v tomto případě téměř dvojnásobek ve srovnání s totožnými materiály na bázi netříděných surovin. Výsledky rovněž ukazují, že materiály na bázi strusky vykazují nižší porozitu než ty na bázi popílku, což je patrně způsobeno rozdílnou morfologií částic obou materiálů – částice strusky jsou nepravidelně hranaté a částice popílku kulaté. V průběhu experimentální činnosti byla pozorována tvorba výkvětů u materiálů na bázi elektrárenských popílků. Pomocí Energo-disperzní spektroskopické analýzy (EDS) byly výkvěty identifikovány jako hydroxid sodný procházející karbonatací za účasti vzdušného CO2. Test permeability vyžadoval, kvůli velmi jemné povaze porézní struktury, přípravu asymetrických filtračních přepážek. Tyto přepážky dosáhli propustnosti 138 L/h.m2.bar pro vodu a 1320 L/h.m2.bar pro vzduch.
|
|
|
Study of alkali-silica reaction in hybrid systems
Bradová, Lada ; Bílek, Vlastimil (referee) ; Kalina, Lukáš (advisor)
This study evaluates question of alkali–silica reaction (ASR) in hybrid system, which was designed in the bachelor's thesis, to meet the requirements of EN 197-1 and classified to the Blastfurnace CEM III/C cements. The durability of this system is a great unknown. For this reason, the same methods (ASTM C1260, ASTM C289 and ASTM C856) were used to observer the ASR effects as the ones used to observer the Portland cement based concrete. Supplementary methods include determination of compressive strengths according to EN 196-2 and scanning electron microscopy to observe the microstructure. Hybrid system results were compared to two different types of cements, CEM I and CEM III/B. From the results of the ASR evaluation assays, it was found that the hybrid system (CEM III/C-HB) and CEM III/B showed the lowest tendency to ASR. The results of the supplementary methods showed that CEM III/C-HB compressive strength increases after 14 days within NaOH by 43 % in comparison to 28 days strength. Based on those results, it is sure that the CEM III/C-HB shows little susceptibility to ASR.
|
|
|
Leachability of Cu, Ni and Co from alkali-activated matrices
Janíčková, Vlasta ; Kalina, Lukáš (referee) ; Koplík, Jan (advisor)
The work deals with the determination and comparison of leaching of heavy metals from two types of alkali activated systems based on blast furnace slag and high-temperature fly ash. These systems are capable in their structure encapsulate heavy metals, toxic substances or radioactive substances, which can be harmful for the environment. The aim of this work is to prepare a mixture with acceptable mechanical properties. Leachibility from matrix was tested according to ČSN EN 12457–4, followed by analyses Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectroscopy (ICP-OES). Structure of matrix was analysed using Scanning electron microscope (SEM).
|
|
|
Setting control of alkali-activated systems
Komosná, Kateřina ; Novotný, Radoslav (referee) ; Kalina, Lukáš (advisor)
This thesis is focused on the possibilities of setting control of alkali-activated systems based on blast furnace slag. The aim of this work is finding the suitable retarder that most extends the time of setting and also preserves the mechanical properties of alkali-activated material. In experimental section were prepared samples of blast furnace slag, water glass, water and additives in various weight addition. Testing samples have undergone of flexural and compressive strength tests. Then the setting time was determined using the Vicat device. The samples were measured calorimetrically because of monitoring the setting process. Finally the mixtures were observed using scanning electron microscope for a closer view on the structure of samples and distribution of setting retarder.
|
|
|
Fibre coposites with alkali -activated slag matrix
Pluskalová, Barbora ; Bayer, Patrik (referee) ; Rovnaník, Pavel (advisor)
This master thesis is concerns the preparation of Alkali Activated Materials, specifically Alkali Activated Slag (AAS), with the addition of fiber reinforcement. Alkali Activated Materials have great potential for use in construction practice. However, their use is limited by certain undesirable properties, which can be diminished by adding fiber reinforcement. This thesis deals with the influence of carbon fibers (2 % by weight of the binder) and carbon nanotubes (0,2 % by weigh of the binder) on the mechanical properties, microstructure and shrinkage of AAS. The results of the experiments which were carried out correspond with the literary research. Conclusions of this thesis agree with research published in original scientific papers.
|
|
|
Utilization of lignosulfonate plasticizer in alkali-activated materials
Zetocha, Martin ; Hrubý, Petr (referee) ; Kalina, Lukáš (advisor)
Tato bakalářská práce se zabývá využitím plastifikátorů na bázi lignosulfonátu v alkalicky aktivovaných materiálech. Sledován byl vliv na směs pasty aktivované vysokopecní strusky za použití hydroxidu sodného, vodního skla o různých modulech a uhličitanu sodného. Pozorován byl vliv plastifikátoru na bázi lignosulfonátu při zamíchávání do různých směsí, na zpracovatelnost, mechanické vlastnosti a reologii směsi. Důležitým faktorem byly použité aktivátory ve směsích. Nejlépe reagující směs na lignosulfonát se ukázala být za použití NaOH jako aktivátoru. Při pokusech pochopit reologické vlastnosti sledovaných směsí, jako klíčového faktoru chování těchto směsí bylo měření zeta potenciálu. Hodnoty zeta potenciálu nám daly bližší náhled na povrchový náboj častic vysokopecní strusky. Ten se prokázal jako klíčový faktor při posuzovaní účinnosti plastifikátoru. Tato zjištění budou vzata v úvahu a dále diskutovány v této práci.
|
|
|
Mortar with alkali-activated matrix
Černá, Hana ; Hela, Rudolf (referee) ; Bodnárová, Lenka (advisor)
The thesis addresses the issue of alkali-activated materials and their manufacturing components. In the theoretical part the description of such materials is provided and the requirements for source materials are defined. The theoretical part further addresses the resistance of alkali-activated materials and their lifespan - namely sulphate resistance, chloride resistance, acid resistance, frost resistance, porosity, carbonation, resistance, abrasion resistance and heat resistance. The experimental part of the thesis focuses on compounding four different mixtures of alkali-activated materials. In the loosened stage, the weight was measured. In the hardened stage the weight was measured as well as the tensile strength when bending, the strength under pressure applied, heat resistance, water and defrosting chemicals resistance and formation of cracks.
|
|
|
The leachability of metals from geopolymers using various leaching mediums
Bystrianska, Emília ; Beranová, Denisa (referee) ; Koplík, Jan (advisor)
The aim of this work is the comparison of the leachability of metal from AAM due to the use of various leaching mediums. The ability to stabilize 1 wt. % Pb2+ in alkali-activated matrices was compared using different leaching tests (ČSN EN 12457, HJ-T/299, TCLP). The concentration of metal content in leachate was determined by ICP-OES method. The matrices consisted of blast-furnace slag and high-temperature fly ash. Lead distribution in matrices was analyzed by SEM microscopy. Furthermore, the effect of mechanical strength and pH leachate on the lead concentration were examined.
|
|
|
Validation of an innovative approach to the design of alkali-activated materials
Kejík, Marek ; Kucharczyková, Barbara (referee) ; Bílek, Vlastimil (advisor)
This thesis presents an approach to express the composition of alkali-activated materials based on three main characteristics. These are the type of activator, the molarity of the activator, and the volume fraction of the precursor or aggregate. The aim of this work is to provide a practical verification of this approach, in particular with respect to the amount of precursor, aggregates, and activator at a constant molarity of the three basic activator types (Na2CO3, NaOH, sodium water glass). The effects of these factors on their basic properties, namely workability, shrinkage, and mechanical properties, were studied for the prepared samples of pastes and mortars based on alkali-activated slag. These results were further supported by mercury intrusion porosimetry and electron microscopy. The results obtained confirmed the assumed key influence of the volumetric representation of the precursor, aggregates, and activator on the absolute values of the studied properties as well as on their relative changes. These were very different for the different activators, which is mainly due to the different abilities of the hydration products formed to fill the space between the slag and aggregate grains. The result of this work is a summary of the knowledge about the properties of alkali-activated materials over a given range of compositions, anchored by a universal approach for the design of the composition of these materials, which can be used in further research in this field.
|
|
|
Utilization of lignosulfonate plasticizer in alkali-activated materials
Zetocha, Martin ; Hrubý, Petr (referee) ; Kalina, Lukáš (advisor)
Tato bakalářská práce se zabývá využitím plastifikátorů na bázi lignosulfonátu v alkalicky aktivovaných materiálech. Sledován byl vliv na směs pasty aktivované vysokopecní strusky za použití hydroxidu sodného, vodního skla o různých modulech a uhličitanu sodného. Pozorován byl vliv plastifikátoru na bázi lignosulfonátu při zamíchávání do různých směsí, na zpracovatelnost, mechanické vlastnosti a reologii směsi. Důležitým faktorem byly použité aktivátory ve směsích. Nejlépe reagující směs na lignosulfonát se ukázala být za použití NaOH jako aktivátoru. Při pokusech pochopit reologické vlastnosti sledovaných směsí, jako klíčového faktoru chování těchto směsí bylo měření zeta potenciálu. Hodnoty zeta potenciálu nám daly bližší náhled na povrchový náboj častic vysokopecní strusky. Ten se prokázal jako klíčový faktor při posuzovaní účinnosti plastifikátoru. Tato zjištění budou vzata v úvahu a dále diskutovány v této práci.
|
guest ::
