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 CO2 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
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
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. 20 000 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
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,
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 (γ𝑑𝑠, 𝛾𝑠𝑎𝑏 ). 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
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: vegyületek
REACH,
ED-XRF,
GC-MS,
ftalát-észter,
policiklusos-aromás
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
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
