Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10889/11597
Title: Μελέτη δέσμευσης του H2S από αέρια μίγματα όπως το βιοαέριο με χρήση καινοτόμων γεωπολυμερών κεραμικών φίλτρων από βιομηχανικά παραπροϊόντα
Other Titles: Study on the removal of hydrogen sulfide from gaseous mixtures such as biogas using innovative geopolymer ceramic filters from industrial byproducts
Authors: Πήττας, Κωνσταντίνος
Keywords: Σιδηραλουμίνα
Ιπτάμενη τέφρα
Σκωρία σιδηρονικελίου
Υδρόθειο
Γεωπολυμερισμός
Βιοαέριο
Παραπροϊόντα
Keywords (translated): Red mud
Fly ash
Ferronickel slag
Geopolymers
Hydrogen sulfide
Biogas
By-products
Abstract: Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματοποιήθηκε στο εργαστήριο Υλικών και Μεταλλουργίας του Τμήματος Χημικών Μηχανικών του Πανεπιστημίου Πατρών. Στην παρούσα διπλωματική εξετάστηκε η ανάπτυξη καινοτόμων φίλτρων για την απομάκρυνση των H2S, CO, οσμών κλπ. από πηγές αέριας ρύπανσης και άλλα μίγματα όπως το βιοαέριο, αξιοποιώντας τις καταλυτικές ιδιότητες βιομηχανικών παραπροϊόντων. Το πρόβλημα της διαχείρισης των μεταλλευτικών, μεταλλουργικών αλλά και βιομηχανικών αποβλήτων ώστε να περιοριστούν οι διάφορες περιβαλλοντικές επιπτώσεις και να ελαχιστοποιηθεί το κόστος διάθεσης, οδηγεί στην αναζήτηση νέων, φιλικών προς το περιβάλλον τεχνολογιών. Ο γεωπολυμερισμός αναδύεται ως μια πιθανή τεχνολογία που συμβάλλει στην αξιοποίηση μερικών αποβλήτων δημιουργώντας νέα υλικά με χαρακτηριστικές ιδιότητες και σημαντικό εύρος εφαρμογών. Οι περισσότερες έρευνες αφορούν στη χρήση αργιλο-πυριτικών υλικών, ιπτάμενης τέφρας ή σκωριών με υψηλή περιεκτικότητα σε ασβέστιο (>40%) για την παραγωγή νέων προϊόντων και τη σταθεροποίηση επικίνδυνων συστατικών. Το βασικό όραμα της Ερευνητικής Υποδομής του εργαστηρίου είναι η στοχευμένη έρευνα και η ανάπτυξη καινοτόμων τεχνολογιών σε θέματα που σχετίζονται με την αξιοποίηση βιομηχανικών αποβλήτων και παραπροϊόντων για την παραγωγή νέων υλικών με υψηλή προστιθέμενη αξία καθώς και η βιώσιμη διαχείριση των φυσικών πόρων. Βασική αρχή στην οποία στηρίζεται η υποδομή είναι ότι τα παραπροϊόντα (απόβλητα) αποτελούν δυνητικούς Εθνικούς/Ευρωπαϊκούς Πόρους. Η ιδέα γύρω από την οποία χτίστηκε η παρούσα διατριβή ήταν η αξιοποίηση με τον καλύτερο και αποδοτικότερο τρόπο συγκεκριμένων βιομηχανικών παραπροϊόντων της ευρύτερης περιοχής για τα οποία δεν υπάρχει ακόμα αποτελεσματικός τρόπος αξιοποίησης με σκοπό την δημιουργία μιας οργανωμένης γραμμής ανακύκλωσης τους. Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι ανάπτυξη ενός πρωτοτύπου και καινοτόμου προϊόντος (φίλτρου αερίων) κατάλληλου για την αποτελεσματική δέσμευση ρύπων και οσμών (όπως υδρόθειο και μονοξείδιο του άνθρακα) από αέρια μίγματα αξιοποιώντας βιομηχανικά παραπροϊόντα και τις καταλυτικές ιδιότητες που διαθέτουν αυτά, ιδιαίτερα αυτές της Ερυθράς Ιλύος. Η παρούσα καινοτομία θα δώσει μια αποτελεσματική και οικονομικά προσιτή λύση στο πρόβλημα της δέσμευσης των αερίων ρύπων με ιδιαίτερη εφαρμογή στο βιοαέριο. Η λύση αυτή θα συμβάλει τόσο στην μεγαλύτερη αξιοποίηση του βιοαερίου που δε θα είναι πια επιμολυσμένο με H2S όσο και στη μείωση των δηλητηριωδών εκπομπών του H2S, CO και οσμών στην ατμόσφαιρα. Παράλληλα, αξιοποιούνται βιομηχανικά παραπροϊόντα και πραγματοποιείται ένα βήμα προς την κατεύθυνση ότι αυτά είναι δυνητικοί εθνικοί πόροι και όχι απόβλητα. Έμφαση δίνεται επίσης στην απόκτηση διπλώματος ευρεσιτεχνίας για την κατοχύρωση των πνευματικών δικαιωμάτων και της διανοητικής ιδιοκτησίας καθώς και στην εμπορική εκμετάλλευση του προϊόντος, με την υποστήριξη της ΜοΚΕ Πατρών. Για την Παρασκευή των φίλτρων επιλέχθηκε η τεχνολογία του γεωπολυμερισμού ως η πλέον αποτελεσματική και κατάλληλη ύστερα από αλλεπάλληλες προσπάθειες σύνθεσης μιας ανθεκτικής πορώδους δομής με άλλες μεθόδους. Τα παραπροϊόντα τα οποία επιλέχθηκαν να χρησιμοποιηθούν λόγω των ιδιαίτερων χαρακτηριστικών τους είναι η σιδηραλουμίνα, η ιπτάμενη τέφρα πυθμένα και η σκωρία σιδηρονικελίου.
Abstract (translated): The main vision of the Laboratory is the targeted research and development of innovative technologies on issues related to the utilization of industrial wastes and by-products for the production of new materials with high added value as well as the sustainable management of natural resources. The basic principle on which infrastructure is based is that by-products (waste) are potential national / European resources. The idea behind this thesis was to exploit in the best and most efficient way certain industrial by-products of the wider region for which there is not yet an efficient way of exploiting the purpose of creating an organized recycling line. The present thesis aims to investigate whether developing innovative filter for removal of H2S, CO, odors, etc. from sources of air pollution and other mixtures such as biogas, utilizing the catalytic properties of industrial byproducts is feasible and to what extent. The main goal of the experimental process the development of new environmentally friendly technologies in order to improve the management of mining and metallurgical wastes and to moderate various environmental impacts, as well as, to minimize the disposal cost. Geopolymerisation is an emerging technology that may contribute to the utilization of various wastes and the development of new materials with advanced properties. Geopolymer synthesis using low calcium ferronickel slag is a novel research topic. Limited research has been carried out in this field, specifically in Australia, France and Ukraine. For the preparation of the filters, geopolymerization technology was chosen as the most effective and appropriate after repeated attempts to synthesize a resistant porous structure by other methods. The by-products chosen to be used due to their particular characteristics are ferrοalumina, fly ash and ferro-nickel slag. The effect of various factors is examined for the slag-based geopolymers in order to optimize synthesis conditions and improve both their mechanical strength and their catalytic properties. In order to elucidate the microstructure of geopolymers mineralogical studies using XRD, optical microscopy with reflected light and SEM were carried out. Despite the amorphous nature of geopolymers, these techniques when combined assist in the elucidation of several geopolymerisation mechanisms.
Appears in Collections:Τμήμα Χημικών Μηχανικών (ΜΔΕ)

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Nemertes_Pittas(chem_eng).pdf3.51 MBAdobe PDFView/Open


This item is licensed under a Creative Commons License Creative Commons