|
|
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.
|
|
|
Studium karbonatace alkalicky aktivovaných systémů
Suchý, Rostislav ; Koplík, Jan (oponent) ; Kalina, Lukáš (vedoucí práce)
Karbonatace stavebních materiálů založených na portlandském cementu je relativně známý a prozkoumaný fenomén. Naopak mechanismus, reakční produkty a faktory ovlivňující karbonataci alkalicky aktivovaných materiálů nejsou stále dostatečně objasněny. V této práci byl sledován progres karbonatace alkalicky aktivovaných materiálů za různých podmínek. Pomocí XRD a SEM-EDX analýz byly vyhodnoceny reakční produkty karbonatace resp. změny mikrostruktury pojiva. Korozní podmínky v důsledku snížení pH pojiv karbonatací byly sledovány pomocí XPS analýz ocelových vláken. Karbonatace alkalicky aktivovaných vzorků byla srovnávána s referenční směsí na bázi portlandského směsného cementu. Vedle těchto analýz byly sekundárně sledovány mechanické vlastnosti pojiv.
|
|
| |
|
| |
|
|
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 se silikátovou matricí do prostředí vysokých teplot
Lisztwanová, Ewa ; Luňáček,, Martin (oponent) ; Bydžovský, Jiří (vedoucí práce)
Diplomová práce se zabývá studiem a návrhem kompozitních materiálů na bázi silikátové matrice vhodných do nepříznivých podmínek, např. pro opravu betonových a železobetonových konstrukcí s předpokládaným zvýšeným rizikem vzniku požáru. V teoretické části jsou shrnuty základní poznatky týkající se požární odolnosti stavebních konstrukcí a chováním kompozitního systému v extrémních podmínkách. Teoreticky zaměřená část rovněž obsahuje poznatky o alkalicky aktivovaných materiálech a možnosti jejich použití do prostředí vysokých teplot. Na základě vyhodnocení teoretické části byly v části experimentální navrženy a ověřeny různé kompozitních materiálů se zvýšeným obsahem surovin pocházejících z alternativních zdrojů. Laboratorní výzkum byl založen na testování základních fyzikálně-mechanických parametrů včetně fázového složení a mikrostruktury navržených receptur před a po teplotní expozici 1200 °C. Posuzován byl také vliv různých podmínek chlazení.
|
|
|
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.
|
|
|
Možnosti alkalické aktivace ocelářské strusky
Frýbortová, Iva ; Rovnaník, Pavel (oponent) ; Opravil, Tomáš (vedoucí práce)
Práce se zabývá studiem vlastností alkalicky aktivované ocelářské strusky z hlediska jejího využití jako bezslínkového pojiva. Cílem bylo najít vhodné složení alkalického aktivátoru, které zajistí dobré mechanické vlastnosti připraveného pojiva. Jako aktivátory byly použity hydroxidy sodné a draselné a alkalické křemičitany ve formě prášků i roztoků. Dalším sledovaným pojivovým systémem byla směs ocelářské strusky, fluidního ložového nebo filtrového popílku a vody bez přídavku aktivační složky. U připravených směsí byly stanoveny pevnosti v tlaku a v tahu za ohybu, dále byl sledován vznik výkvětů a průběh hydratace pomocí kalorimetrického měření. Mikrostruktura pojiva byla zkoumána pomocí rastrovacího elektronového mikroskopu.
|
|
|
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.
|
host ::
RSS.