Piotr Mucha Michał Matyja Roksana Malina |
Oznaczanie gazotwórczości mas formierskich. | Data: 19.11.2012 |
|---|---|---|
|
Ocena: |
1.Wstęp teoretyczny:
Wielopierścieniowe Węglowodory Aromatyczne (WWA)
Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (WWA) to liczna grupa związków
o budowie pierścieniowej, charakteryzujących się zbliżonymi własnościami fizykochemicznymi.
W stanie czystym WWA występują w postaci bezbarwnych, białych, jasnożółtych lub
jasnozielonych kryształów. Związki te słabo rozpuszczają się w wodzie, znacznie lepiej
w rozpuszczalnikach organicznych. Wiele spośród nich wykazuje zjawisko fluorescencji, co wykorzystywane jest przy ich ilościowym oznaczaniu.
WWA powstają w procesach pirolizy substancji organicznych zachodzącej w wielu procesach przemysłowych, a także w warunkach niepełnego ich spalania. Powstają podczas niecałkowitego spalania wszystkich węglowodorów z wyjątkiem metanu. Wydzielają się także w trakcie spalania drewna iglastego, palenia papierosów, produkcji asfaltu, pracy pieców koksowniczych, są obecne w spalinach samochodowych i smole pogazowej.
Większość WWA występuje w powietrzu w postaci par lub aerozoli. WWA znajdujące się w powietrzu osadzone są na pyle. W celu uwolnienia ich z pyłu zebrane próby poddawane są ekstrakcji benzenem, cykloheksanem lub innym rozpuszczalnikiem. Stężenie frakcji rozpuszczalnych w cykloheksanie lub benzenie (nazywanych również substancjami smołowymi, smolistymi lub frakcją benzenową/cykloheksanową) jest, oprócz stężeń pyłu i poszczególnych. WWA występują także w olejach, asfaltach, smołach i ich pochodnych oraz w sadzy.
BTEX
BTEX jest akronimem dla benzenu , toluenu , etylobenzenu i ksylenu . Te związki są niektóre z lotnych związków organicznych (VOC) znajdujących się w naftowych pochodnych, takich jak benzyny (benzyny). toluen , etylobenzen i ksylen mają szkodliwy wpływ na ośrodkowy układ nerwowy.
2. Przebieg laboratorium na odlewni:
Badania wykonane przez nas na zajęciach laboratoryjnych w zakresie emisji gazów zostały przeprowadzone według metody opracowanej na Wydziale Odlewnictwa AGH.
Opisana metoda służy do badania emisji pyłów i wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych (WWA):
Ciekłym stop odlewniczy (standardowo jest to żeliwo), wprowadzone do formy przez układ wlewowy. Forma wykonana jest z masy fenelowej (100 cz. w. piasku; 1 cz.w. żywicy i 0,5 cz.w. utwardzacza).
W badanej masie jest zamocowana stalowa rurka o prześwicie 5 [mm] i średnicy zewnętrznej 10 [mm], przeznaczona do odprowadzania gazów. Drugi koniec rurki jest podłączony giętkim przewodem ze szklaną butlą napełnioną wodą destylowaną i zamkniętą szczelnie gumowym korkiem. Butla umieszczona jest na wadze, co umożliwia pomiar objętości oraz kinetykę wydzielania gazów podczas wykonywania pomiaru. Waga sprzężona jest z komputerem rejestrującym zmianę masy cieczy w czasie w butli. Pomiędzy stalową rurką a giętkim przewodem umieszczona jest szklana rurka z węglem aktywnym, na którym są absorbowane składniki organiczne gazów wydzielających się z poszczególnych mas. W rurce znajdują się dwie warstwy węgla aktywnego oddzielone od siebie warstwą wełny szklanej. Pierwsza warstwa węgla aktywnego: jest warstwą pomiarową, natomiast druga sekcja jest warstwą kontrolną. Analizie poddawane są obie warstwy węgla aktywnego. Warstwa węgla aktywnego z zaabsorbowanymi substancjami organicznymi jest poddawana ekstrakcji w dwusiarczku węgla. Po odpowiednim przygotowaniu próbka ekstraktu jest wprowadzona na chromatograf gazowy.
Analiza jest prowadzona z zastosowaniem detektora płomieniowo-jonizacyjnego (FID). Analizowana jest zawartość następujących gazów (w zależności od badanego spoiwa): NH3, HCN, SO2, H2S, fenol, BTEX (benzen, toulen, etylobenzen i ksyleny), formaldehyd, CO.. Wówczas na drodze emitowanych gazów umieszczane są sączki, na których osadzają się pyły. Następnie z pyłów tych ekstrahowane są WWA.
3. Wnioski
Z poniższych wykresów widzimy zależność z której wynika ze gazy wydzielają się najpierw bardzo szybko a później przy wartości ok. 200s prędkość ta gwałtownie spada. Do czasu około 200s ubytek masy intensywnie wzrastał. Po tym czasie ubytek masy w dalszym ciągu postępował, lecz w mniejszym tempie, aż do zakończenia pomiaru. Prędkość wydzielania się gazu zaczyna gwałtownie spadać już przed wartością 100s i spadek stabilizuje się po przekroczeniu 200s.
4. Wykresy na podstawie wyników badania.