Új kötőanyagrendszer előállítása ipari hulladékanyag mechanokémiai aktiválásával

Átírás

1 Új kötőanyagrendszer előállítása ipari hulladékanyag mechanokémiai aktiválásával Szerző: Hullár Hanna Dóra, Anyagmérnök BSc, IV. évfolyam Témavezető: Balczár Ida Anna, PhD hallgató Munka helyszíne: PE-MK, Anyagmérnöki Intézet A klasszikus cement előállítása főként a CO 2 kibocsátás és a tájrombolás miatt került a környezetvédők célkeresztjébe, ezért egyre határozottabban jelentkezik az igény olyan kötőanyagok előállítására, amelyek más nyersanyagbázison épülnek fel, valamint eltérő módon képesek a kötésre és szilárdulásra. Az ilyen, új típusú kötőanyag rendszerek közé tartoznak a geopolimerek is, amelyek szilárd, porszerű alumino-szilikátok alkáli-hidroxidos, illetve alkáli-szilikátos oldatokkal történő kezelésével állíthatók elő. A kutatásom célja olyan geopolimer anyagrendszer fejlesztése volt, amelynél a kiindulási szilárd komponens ipari hulladékanyag. Munkám során korábban még nem alkalmazott kristályos kohósalakot használtam fel nyersanyagforrásként, amelyet mechanokémiai aktiválással tettem alkalmassá a geopolimer előállításához; ez rövid, intenzív őrlést jelent. Kísérleteim során az alábbi őrlési paramétereket vettem figyelembe: az őrlőtest: őrlemény tömegaránya, a bolygómalom fordulatszáma, az őrlés ideje. Az aktivált kohósalak mintáknál röntgendiffrakciós vizsgálattal határoztam meg az őrlés során képződő amorf fázis mennyiségét (az amorfizációs fokot), amely információt adhat az alapanyag reakciókészségéről. Az őrölt mintákból a klasszikus cementek vizsgálati eljárásának megfelelően habarcs próbatesteket készítettem, amelyeknek 7 napos korban meghatároztam a fizikai jellemzőit (testsűrűségét, nyomószilárdságát), illetve IR, SEM és XRD módszerekkel vizsgáltam a kialakult kötőanyag szerkezetét. Kulcsszavak: Kötőanyag, Mechanokémiai aktiválás, Szerkezet vizsgálat, Nyomószilárdság

2 Motorhajtóanyagok lerakódásképző hajlamának és oxidációs stabilitásának tanulmányozása Szerző: Gyarmati Vince (vegyészmérnök I. évfolyam) Témavezető: Dr. Hancsók Jenő - egyetemi tanár, Dr. Holló András - tanszékvezető, egyetemi docens Munka helyszíne: VMFI-MK, Vegyészmérnöki és Folyamatmérnöki Intézet, MOL Ásványolaj- és Széntechnológiai Intézeti Tanszék A motorhajtóanyagok, így a motorbenzinek minősége, összetétele jelentősen befolyásolja tárolási stabilitásukat a gépjárművekben történő problémamentes alkalmazásukat. Az utóbbi évek erőteljes piaci versenye, jelentős költségcsökkentési igénye miatt új megoldásokat kell keresni a megfelelő minőségű motorhajtóanyagok előállítására. A termékek felhasználás szempontjából kritikus tulajdonságai az oxidációs stabilitás és a lerakódásképző hajlam. Az irodalmi adatok alapján a legkritikusabb komponensek ezen tulajdonságok leromlásánál a nagy olefin- és diolefin tartalmú termikusan és katalitikusan krakkolt termékek, acetilén- és cikloolefin-tartalmú komponensek, az oxigenátok (ETBE, etanol), a speciális kén- és nitrogénvegyületeket tartalmazó komponensek, egyes polimerizációt katalizáló fémionok. Az EU számos irányelve egyre magasabb biokomponens bekeverést irányoz elő. Mivel hazánkban kevés gyakorlati tapasztalat áll rendelkezésre az 5v/v% feletti etanol-tartalmú motorbenzinek stabilitására, így ennek a területnek a szakmai-tudományos feltárása értékes gyakorlati tapasztalatok megszerzését jelentheti. A szakmai munka során rövid irodalmi összefoglalót fogok készíteni az etanol-tartalmú motorbenzinek tárolási stabilitásáról és lerakódásképző hajlamáról. Ki kell térnem a különböző lehetséges technológiai megoldásokra (hidrogénezés, adalékok, stb.), amivel a megfelelő minőségű termékek előállítása biztosítható. A kísérleti munka során a MOL Tanszék által rendelkezésre bocsátott benzinkeverő komponensek és adalékok segítségével vizsgálni fogom a különböző műszaki megoldások, gyantatartalomra és indukciós periódusra gyakorolt hatását a Tanszék és a kapcsolódó laboratóriumok készülékein. Kulcsszavak: motorbenzin, tárolási stabilitás, oxidációs stabilitás, lerakódásképző hajlam, gyantatartalom, indukciós periódus

3 Autóipari alkalmazásra szánt természetes alapú szálakkal erősített műanyagok előállítása és vizsgálata Szerző: Tari Milán János, Vegyészmérnöki B.Sc. I. évfolyam Témavezető: Dr. Miskolczi Norbert, egyetemi docens Munka helyszíne: PE-MK, MOL Ásványolaj- és Széntechnológiai Intézeti Tanszék A különböző műanyagok napjaink meghatározó szerkezeti anyagaivá váltak. A hagyományosnak mondott műanyagok mellett egyre nagyobb jelentőségre tesznek szert a természetes szálakkal erősített műanyagok, melyek alkalmazásának számos nyitott és megoldatlan kérdése van. Azok elsősorban a minél szélesebb körben való alkalmazhatóságra és a gyártási költségek csökkentésére vonatkoznak. Az erősítőszálak szerkezetének és felületének módosításával például olyan műanyag-kompozitokat lehet előállítani, melyek számos egyedi tulajdonságokkal rendelkeznek. A műanyagok felhasználásának egyik dinamikusan fejlődő területe az autóipari alkalmazás. Különböző adatok szerint a világ teljes műanyag felhasználásának 8%-át teszik ki az autóiparban alkalmazott műanyagok. Ma egy átlagos autó kb alkatrészből áll, amelynek több mint fele valamilyen műanyag. Emellett a tömegcsökkentésnek köszönhetően, ma már az autógyárak új modelljeinél egyre inkább teret hódítanak a polimer kompozit karosszéria elemek is. A fejlesztési trendeknek köszönhetően a polimerek egyre nagyobb hányadban találhatók meg az új autómodellekben; nemcsak másodlagos szerkezeti anyagként, hanem teherviselő, funkcionális elemek anyagaként is. A szakmai munka keretében irodalmi áttekintést fogok elvégezni a tématerületen, majd kereskedelmi forgalomban is kapható természetes erősítőszálak segítségével műanyagkompozitokat állítok elő. Ezek után meghatározom a termékek szerkezete és a tulajdonságok közötti összefüggést. Kulcsszavak: természetes szálak, műanyag, autóipar, környezetbarát, erősítés

4 A műanyag mátrixú kompozitok termikus tulajdonságainak vizsgálata szimultán termikus analizátorral Szerző: Farkas Dániel (Vegyészmérnök B.Sc, II évfolyam) Témavezető: dr. Dallos András, egyetemi docens Munka helyszíne: PE-MK, Fizikai Kémia Intézeti Tanszék Napjainkban az ipar által felhasznált anyagok közül egyre fontosabb szerepet töltenek be a megfelelő, a felhasználási terület számára célirányosan módosított tulajdonságú műanyagok. Az ilyen sokszor szélsőséges igénybevételnek kitett anyagok előállítását a legtöbbször kompozitok képzésével érik el, hiszen így egyszerre több tulajdonság is az optimális tartományban tartható. Az ilyen kompozitokat folyamatosan szélesedő felhasználási terület jellemzi. A kompozit anyagok használata párosulhat a környezetbarát termékek előállításával, hiszen előállításuk során felhasználhatóak hulladék anyagok, így a termékek újrahasznosítása is megvalósul. Az ilyen hulladékok egyik legfontosabb anyaga a polietilén-tereftalát (PET). A PET alkalmazása széleskörű, köszönhetően kedvező fizikai, kémiai és mechanikai tulajdonságainak. A széleskörű felhasználás maga után vonja a keletkezett PET hulladékok kezelésének problémáját. A polimer mátrixba bekevert erősítőanyag javítja a polimer mechanikai, termikus és elektromos paramétereit, ugyanakkor a javult tulajdonságokhoz sok esetben kis sűrűség társul, amely szélesíti a felhasználási lehetőségeit. Az egyik leggyakrabban használt ilyen erősítőanyag a szén nanocső (CNT), mely széles körben alkalmazott a műanyag kompozitok gyártása terén. A kompozitok termikus tulajdonságainak vizsgálatára kiválóan alkalmas analitikai módszer a differenciális pásztázó kalorimetria (DSC), mellyel meghatározható a kompozit minta üvegesedési, kristályosodási és olvadási hőmérséklete, valamint a kristályosodáshoz és az olvadásához szükséges energia. Az eltérő felfűtési sebességek mellett végzett mérések segítségével a DSC mérés kinetikai vizsgálatokra is kiválóan alkalmas. Szakmai munkám során irodalmi áttekintést végeztem a kompozitokkal kapcsolatos kutatási munkák megismerése érdekében, elsajátítottam a kalorimetriás mérések elméletét és elvégeztem műszer kalibrálását. A méréseket az országban egyedülálló NETZSCH STA 409 CD típusú szimultán termoanalitikai berendezésen végeztem el. Kulcsszavak: PET, szén nanocső, kompozit, termikus tulajdonságok, kalorimetria,

5 Kezeletlen és ionizált poli(dimetilsziloxán) minták felületi tulajdonságainak vizsgálata Szerzők: Győri Éva biomérnök B.Sc II. évfolyam Sólya Bence vegyészmérnök B.Sc II. évfolyam Témavezetők: Dr. Járvás Gábor, tudományos munkatárs Dr. Dallos András, egyetemi docens Gerencsér Fruzsina, vegyészmérnök B.Sc III. évfolyam Munka helyszíne: I épület 807 Laboratórium PE-MIK PE-MK, Fizika Kémiai Intézeti Tanszék A mikrofluidika egy dinamikusan fejlődő tudományterület, amely teljes kémiai reakciósorozatok vizsgálatát teszi lehetővé minimális mintamennyiségek felhasználásával. A mikrofluidikai eszközök kialakításában egyre nagyobb teret nyernek a polimerek, hiszen olcsó, könnyen megmunkálható és rugalmas alapanyagok. A poli(dimetil-sziloxán) (PDMS) számos előnyös tulajdonsággal rendelkező viszkoelasztikus anyag, amely öntőforma másolatának kialakítására kiválóan alkalmas. A PDMS felülete hidrofób, így nem ideális mikrofluidikai célú felhasználáshoz. Különböző felületmódosítási technikákkal azonban hidrofillá tehető, mint például UV-besugárzással, oxigénplazmás kezeléssel vagy ionbesugárzással. A plazmakezelés hatására a PDMS szerkezete átrendeződik, a hidroxilcsoportok a polimer felszínére kerülnek, ezáltal megváltoznak a fizikai és kémiai tulajdonságai. Kísérleti munkánk során levegőplazma segítségével előkezelt PDMS mintát vizsgáltunk. A kezelt és kezeletlen mintákat inverz gázkromatográffal (igc) vizsgáltuk. A méréseket az SMS (Surface Measurement System) cég által gyártott SEA (Surface Energy Analyzer) típusú, lángionizációs detektorral (FID) ellátott, második generációs igc segítségével végeztük. A mérési eredményekből kiszámítható a szilárd fázis felületi energiájának diszperziós és savbázis komponense (γ d s, γ ab s ). A mérés során a felületi energia diszperziós komponensét Dorris-Gray módszerrel, sav-bázis komponensét pedig a van Oss-Chaudhury-Good (vocg) módszerrel határoztuk meg. A kapott eredményekből következtethetünk arra, hogy a levegőplazmás felületmódosítás, hogyan befolyásolja a felhasználhatóságot. Kulcsszavak: mikrofluidikai chip, levegőplazma, igc, felületi energia, PDMS

6 Kémiai biztonság, kontra sport Szerző: Tamási Kinga, Anyagmérnök M.Sc. I. évfolyam Témavezető: Dr. Szabó Tamás, egyetemi tanár Munka helyszíne: Accell-Hunland Kft., Accell Analitikai Laboratórium ME-MAK, Kerámia és polimermérnöki Intézet, Polimer Tanszék Napjainkban egyre többen döntenek az egészséges életmód mellett, a megfelelő táplálkozás, testmozgás és ápolás sok ember életének szerves részét képezi ma már. Ennek oka feltételezetően a fokozott -és egészségügyi szempontból nem mindig megfelelően kontrollált- vegyi anyag használat és a daganatos megbetegedések számának növekedéséhez vezető feltételes összefüggés lehet és a kemikáliákkal szemben tanúsított elutasító magatartás. Munkám során bizonyos tetszőleges sporteszközök polimer alkatrészeinek szúrópróbaszerű analitikai ellenőrzését végeztem, a fogyasztók védelme és a fenntarthatóság jegyében. Ennek megfelelően vizsgálataim a jelenleg érvényes európai és nemzetközi irányelvek (REACH, RoHS I-II.), tükrében készültek. Tevékenységem célja az általam ellenőrzött minták alapján, további olyan polimer sporteszközök vizsgálata és bevezetése a világon, amelyek alternatív gyártás -és anyagtechnológiával készültek, tehát nem tartalmaznak egészségre kockázatos kémiai anyagot, hulladékuk nem terheli a környezetet, megfelelnek a nemzetközi jogi szabályozás feltételeinek, és amelyek biztosítják a tudatos fogyasztói magatartást. Vizsgálataim során pedig az alábbi berendezéseket alkalmaztam: ED-XRF spektrométer: A szilárd fázisú polimer minták inorganikus elemeinek ún. - nehézfémek analízise (Ni; Pb; Cr; Bi;...) GC-MS kromatográf: A polimer minták organikus adalékanyagainak analízise (Ftalát-észterek; policiklusos aromás vegyületek; AZO-vegyületek). További célom az adott mérési eredményeket elemezve a jövőben, a nemzetközi piacon található összes sporteszköz ellenőrzését tekintve egy új, statisztikai alapokon nyugvó minősítési rendszer kidolgozása. Kulcsszavak: REACH, ED-XRF, GC-MS, ftalát-észter, policiklusos-aromás vegyületek

7 Pirolízis olajok minőségjavítási lehetőségeinek tanulmányozása Szerző: Tálosi Gréta, Vegyészmérnök BSc., II. évfolyam Témavezető: Dr. Holló András, tanszékvezető, egyetemi docens; Dr. Hancsók Jenő, egyetemi tanár Munka helyszíne: VMFI-MK, Vegyészmérnöki és Folyamatmérnöki Intézet, MOL Ásványolaj- és Széntechnológiai Intézeti Tanszék A biomassza pirolízis egy nagy volumenben is működőképes eljárás a különböző biomassza olajok előállítására. Ezek a termékek azonban csak energetikai célra hasznosíthatók átalakítás nélkül, a különböző szennyezőanyag tartalom miatt. A motorhajtóanyag célú felhasználás egyik lehetséges megoldása a termék minőségjavítása, a szennyező anyagok eltávolítása. Ennek egy alkalmazott módja lehet a heteroatom-mentesítés, mely az oxigén-, kén-, ill. nitrogén-tartalmú vegyületek eltávolítását, valamint olyan vegyületekké történő átalakítását jelenti, melyek könnyen elválaszthatók a célterméktől. Ezen minőségjavító eljárások közé sorolhatjuk a hidrogénező oxigénmentesítést, rövidítve HDO-t (hydrodeoxygenation), valamint a hidrogénező kénmentesítést, rövidítve HDS-t (hydrodesulfurization). Ezek alapja a C-O, C-S kötések felszakítása különböző heterogén katalizátorokon, hidrogén atmoszférában, a megfelelő hőmérséklet, nyomás és folyadékterhelés mellett. A szakmai munka során irodalmi tanulmányt készítek a pirolízis olajok előállításáról, minőségjavítási lehetőségeiről. Majd a kísérleti munka során tanulmányozom különböző harmadik féltől származó pirolízis olaj(ok) és különböző kéntartalmú gázolaj(ok) átalakítását, a műveleti paraméterek hatását a végtermék minőségére a Tanszék által rendelkezésre bocsátott katalizátoron. A MOL Tanszék nagylaboratóriumi kísérleti reaktorrendszere tartalmaz minden olyan berendezést és gépegységet, amivel egy kőolajfinomítói hidrogénező/hidrokrakkoló technológia reaktorköre rendelkezik. E rendszer alkalmas a fenti kísérletek elvégzésére. Kulcsszavak: megújuló energiaforrás, biomassza, pirolízis olaj, heteroatom-mentesítés, motorhajtóanyag

8 Illóolaj kinyerése levendulából szuperkritikus extrakcióval Szerző: Bodorics Anikó (vegyészmérnök mesterszak, 2. évfolyam) Témavezető: Dr. Szokonya László, adjunktus Konzulens: Takács Gyöngyi, tanszéki mérnök Munka helyszíne: PE-MK, Vegyipari Műveleti Intézeti Tanszék Napjainkban az illóolajok szerepe egyre jelentősebbé válik. Elvárás, hogy az illóolaj összetétele a kinyerés során ne változzon. A hagyományos vízgőz-desztillációs kinyerés során különböző kémiai reakciók következtében műtermékek keletkeznek, aminek eredményeként az olaj összetétele jelentősen megváltozik. Ezzel szemben a szuperkritikus szén-dioxiddal végzett extrakció során a természetes előfordulásnak jobban megfelelő összetételű olajat kapunk. Munkám során szuperkritikus extrakcióval, különböző működési paraméterek mellett állítottam elő levendula illóolajat. A kinyert termék elemzése gázkromatográffal és tömegspektrométerrel történt. Célom volt, hogy meghatározzam azokat az ideális működési paramétereket, melyek mellett a legnagyobb mennyiségű és legjobb minőségű illóolaj állítható elő. Kulcsszavak: szuperkritikus extrakció, illóolaj, levendula