Možnosti eliminace amonného skluzu ve vedlejších energetických produktech a technologických vodách
Loading...
Date
Authors
Hajzler, Jan
ORCID
Advisor
Referee
Mark
P
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická
Abstract
Tato dizertační práce se zaměřuje na problematiku eliminace amonného skluzu ve vedlejších energetických produktech (VEP) a technologických vodách pomocí komplexních sloučenin. K uvolňování amoniaku dochází, pokud se amonné ionty nacházejí v zásaditém prostředí, což je prostředí při hydrataci Portlandského cementu. Z toho důvodu bylo hlavním cílem nalézt řešení pro využití VEP a technologických vod s obsahem amonného skluzu, čímž by se podpořila udržitelnost energetických procesů. Teoretická část se zabývá formami dusíku ve vodě, metodami čištění vody a denitrifikací spalin. Rovněž je diskutována alkalická aktivace materiálů jako možnost využití upravených sádrovcových vod. Experimentální část zahrnuje složení vstupních surovin, studium chování komplexních sloučenin za vyšších teplot, konkrétně hexanitrokobaltitanu amonného, a analýzu kinetiky jeho rozkladu. Dalším cílem bylo prozkoumání eliminace amonného skluzu z vysokoteplotních popílků po metodě SNCR. Testovány byly různé postupy, avšak žádná z metod nepřinesla pozitivní výsledky z důvodu okamžitého uvolňování amoniaku při smíchání s cementem. Jelikož při experimentech s vysokoteplotním popílkem nedošlo k potvrzení předpokladů a nepotvrdila se možnost vhodné eliminace amonných iontů obsažených v popílku, byly navrženy experimenty využívající sádrovcovou vodu do alkalicky aktivovaných materiálů. Sádrovcová voda byla upravena hexanitrokobaltitanem sodným, přidán alkalický aktivátor (Na2CO3) a vysokopecní granulovaná struska. Testovací vzorky ukázaly, že s rostoucí koncentrací alkalického aktivátoru se urychlují hydratační procesy, což vede k rychlejším nárůstům mechanických pevností a dalšímu ovlivnění pozorovaných odlišnými metodami. Výsledky této práce potvrzují, že metoda eliminace amonných iontů pomocí hexanitrokobaltitanu sodného je funkční v případě sádrovcové vody. Upravená sádrovcová voda použitá v alkalicky aktivovaných materiálech může v některých případech výrazně urychlit hydrataci a zvýšit počáteční mechanické pevnosti bez negativních dopadů na analyzované vlastnosti materiálu. Metoda efektivně odstraňuje amonný skluz a zároveň nachází využití pro vzniklé produkty, čímž minimalizuje potřebu jejich skladování nebo likvidaci. Závěrečná práce využívá široké škály použitých metod a přináší ucelený pohled na řešenou problematiku.
This doctoral thesis focuses on the elimination of ammonia slip in energy by-products and process waters using complex compounds. Ammonia is released when ammonium ions are in an alkaline environment, such as during the hydration of Portland cement. Therefore, the main aim was to find a solution for the use of energy by-products and process waters containing ammonium slip, thereby promoting the sustainability of the energy processes. The theoretical part deals with forms of nitrogen in water, water purification methods, and flue gas denitrification. Alkali activation of materials is also discussed as an option for the use of treated gypsum water. The experimental part includes the composition of the raw materials, the study of the behaviour of complex compounds at higher temperatures, specifically ammonium hexanitrocobaltate, and the analysis of its decomposition kinetics. Another objective was to investigate the elimination of ammonium slip from fly ashes following the SNCR method. Various procedures were tested, but none of the methods yielded positive results due to the immediate release of ammonia when mixed with cement. Since the experiments with fly ash did not confirm the assumptions and did not confirm the possibility of suitable elimination of ammonium ions contained in fly ash, experiments using gypsum water in alkali-activated materials were proposed. Gypsum water was treated with sodium hexanitrocobaltate, an alkali activator (Na2CO3), and granulated blast furnace slag were added. The test samples showed that increasing the concentration of the alkaline activator accelerates the hydration processes, leading to faster increases in mechanical strengths and further influences observed by various methods. The results of this work confirm that the ammonium ion elimination method using sodium hexanitrocobaltate is functional in the case of gypsum water. Treated gypsum water used in alkali-activated materials can, in some cases, significantly accelerate hydration and increase initial mechanical strengths without negatively impacting the analysed material properties. The method effectively removes ammonium slip and finds a use for the resulting products while minimizing the need for storage or disposal. The doctoral thesis makes use of the wide range of methods used and provides a comprehensive view of the problem addressed.
This doctoral thesis focuses on the elimination of ammonia slip in energy by-products and process waters using complex compounds. Ammonia is released when ammonium ions are in an alkaline environment, such as during the hydration of Portland cement. Therefore, the main aim was to find a solution for the use of energy by-products and process waters containing ammonium slip, thereby promoting the sustainability of the energy processes. The theoretical part deals with forms of nitrogen in water, water purification methods, and flue gas denitrification. Alkali activation of materials is also discussed as an option for the use of treated gypsum water. The experimental part includes the composition of the raw materials, the study of the behaviour of complex compounds at higher temperatures, specifically ammonium hexanitrocobaltate, and the analysis of its decomposition kinetics. Another objective was to investigate the elimination of ammonium slip from fly ashes following the SNCR method. Various procedures were tested, but none of the methods yielded positive results due to the immediate release of ammonia when mixed with cement. Since the experiments with fly ash did not confirm the assumptions and did not confirm the possibility of suitable elimination of ammonium ions contained in fly ash, experiments using gypsum water in alkali-activated materials were proposed. Gypsum water was treated with sodium hexanitrocobaltate, an alkali activator (Na2CO3), and granulated blast furnace slag were added. The test samples showed that increasing the concentration of the alkaline activator accelerates the hydration processes, leading to faster increases in mechanical strengths and further influences observed by various methods. The results of this work confirm that the ammonium ion elimination method using sodium hexanitrocobaltate is functional in the case of gypsum water. Treated gypsum water used in alkali-activated materials can, in some cases, significantly accelerate hydration and increase initial mechanical strengths without negatively impacting the analysed material properties. The method effectively removes ammonium slip and finds a use for the resulting products while minimizing the need for storage or disposal. The doctoral thesis makes use of the wide range of methods used and provides a comprehensive view of the problem addressed.
Description
Keywords
Citation
HAJZLER, J. Možnosti eliminace amonného skluzu ve vedlejších energetických produktech a technologických vodách [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická. 2024.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
Chemie, technologie a vlastnosti materiálů
Comittee
doc. Ing. František Šoukal, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Lukáš Kalina, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Jaromír Havlica, DrSc. (člen)
doc. Ing. Vlastimil Bílek, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Jozef Vlček, Ph.D. (člen)
prof. Dr. Ing. Martin Palou (člen)
doc. Ing. Karel Dvořák, Ph.D. (člen)
Ing. Rostislav Šulc, PhD. (člen)
Date of acceptance
2024-08-29
Defence
Předseda komise představil doktoranda. Ing. Hajzler má již určité pracovní zkušenosti (2016 - dosud, CMV FCH VUT, vědecký pracovník), podílel se na několika výzkumných projektech. Co se pedagogické činnosti týče, vedl několik praktik (např. z anorganické chemie I a II) a byl vedoucím a konzultantem několika bakalářských prací.
Ve své powerpointové prezentaci doktorand představil podstatné výsledky své disertační práce. Byly přečteny oponentské posudky, které obsahovaly dotazy, na něž doktorand dostatečně odpověděl.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení