of 48 /48
A Dunaújvárosi Főiskola Természettudományi és Környezetvédelmi Tanszékén folyó környezetvédelmi kutatások Kiss Endre, Horváth Miklós, Bíró Borbála, Hári László

Kiss Endre, Horváth Miklós, Bíró Borbála, Hári László

Embed Size (px)

DESCRIPTION

A Dunaújvárosi Főiskola Természettudományi és Környezetvédelmi Tanszékén folyó környezetvédelmi kutatások. Kiss Endre, Horváth Miklós, Bíró Borbála, Hári László. A Tanszék főbb kutatási területei a környezetvédelem területén I. Elektrosztatikus feltöltődés vizsgálata - PowerPoint PPT Presentation

Citation preview

Page 1: Kiss Endre, Horváth Miklós, Bíró Borbála, Hári László

A Dunaújvárosi Főiskola Természettudományi és

Környezetvédelmi Tanszékén folyó környezetvédelmi kutatások

Kiss Endre, Horváth Miklós,

Bíró Borbála, Hári László

Page 2: Kiss Endre, Horváth Miklós, Bíró Borbála, Hári László

A Tanszék főbb kutatási területei a környezetvédelem területén I.

• Elektrosztatikus feltöltődés vizsgálata

• Ózongenerátorok előállítása és alkalmazása a környezetvédelemben

• Gyors villamos kisülések alkalmazása füstgázok gázszennyezőinek felbontásában

• Szállóporok ólom és cinktartalmának csökkentése

Page 3: Kiss Endre, Horváth Miklós, Bíró Borbála, Hári László

A Tanszék főbb kutatási területei a környezetvédelem területén II.

• Kohászati salakok felhasználása az útépítésben• Építési bontási hulladékok felhasználása• Ipari szennyvizek tisztítása ózonnal és villamos

kisülésekkel• Talajtani kutatások• Természetes vizekben élő algák vizsgálata• Alacsonyhőmérsékletű elfolyó vizek

hulladékhőjének hasznosítása

Page 4: Kiss Endre, Horváth Miklós, Bíró Borbála, Hári László

Elektrosztatikus feltöltődés vizsgálata

• Az ITER (Európai Fúziós Projekt) egyik biztonsági problémájában való részvétel, porrobanás lehetőségeinek és elhárításának lehetősége

Page 5: Kiss Endre, Horváth Miklós, Bíró Borbála, Hári László

A környezet

• A fúziós edény alján levő divertorok

• Anyagi minőség: grafit, wolfram

• Hűtőlemez: berillium

• Alaphelyzetben vákuum

Page 6: Kiss Endre, Horváth Miklós, Bíró Borbála, Hári László

A keletkező por

• Oka: a plazmából érkező nagysebességű részecskék ablációs hatása

• Mérete: grafit esetében 10m-nél nagyobb

• Wolfram esetében 5 és 10m között

• Berílium esetében 5m-nél nagyobb részecskék

• Évente akár 5 cm vastag réteg is leválhat

Page 7: Kiss Endre, Horváth Miklós, Bíró Borbála, Hári László

Mitől robban?

• A kisülési kamrában üzemszerű állapotban alacsony nyomású hidrogén van

• A Berílium hűtőpajzs megreped, nagynyomású víz törhet be, ami a magas hőmérsékletű alkatrészeken elbolik-durranógáz, kohászat

Page 8: Kiss Endre, Horváth Miklós, Bíró Borbála, Hári László

Mitől robban II.

• Az edény más részén levegő tör be

• A levegő oxigénje és a grafit reakcióba lép

• A porok és a levegő oxigénje porrobanást eredményez

Page 9: Kiss Endre, Horváth Miklós, Bíró Borbála, Hári László

Áramlástani helyzet

• A betörő vízgőz, vagy levegő áramlástanilag vákuumba érkezik

• Nincs lamináris határréteg

• A por és a gáz halmazállapotú anyag tökéletesen keveredik

• Könnyen fellép a triboelektromos töltés

• Elektrosztatikai eredetű porrobbanás is felléphet

Page 10: Kiss Endre, Horváth Miklós, Bíró Borbála, Hári László

Miért kell vizsgálni?

• A berendezés (ITER) működéséhez engedélyek kellenek

• Az engedélyek egyik fontos feltétele a biztonságosság

• Veszélyek esetén javaslatot kell tenni annak csökkentésére és elhárítására

Page 11: Kiss Endre, Horváth Miklós, Bíró Borbála, Hári László

Mit kell vizsgálni?

• Minimális szikraérzékenység

• Minimális gyújtásérzékenység

• A robbanás terjedési sebessége és ereje

• A robbanásban keletkező termékek terjedése és későbbi lehetséges reakciói (pl. vízgőz-durranógáz, a hidrogén és az oxigén mozgása, gyújtási energia megléte (kohászat))

Page 12: Kiss Endre, Horváth Miklós, Bíró Borbála, Hári László

Mit kell vizsgálni? II.

• A porok hőmérsékletének hatása a robbanási paraméterekre

• A porok méreteinek hatása a robbanási paraméterekre

• A porok anyagi minőségének hatása a robbanási paraméterekre

• A veszélyek csökkentési, eliminálási lehetőségei

Page 13: Kiss Endre, Horváth Miklós, Bíró Borbála, Hári László
Page 14: Kiss Endre, Horváth Miklós, Bíró Borbála, Hári László

Hartmann cső

Pressure

Page 15: Kiss Endre, Horváth Miklós, Bíró Borbála, Hári László

Hartmann cső fényképe

Page 16: Kiss Endre, Horváth Miklós, Bíró Borbála, Hári László

Az energia mérése

• Mérés szorzással és integrálással

HV

Current

∫u i dt

Timing

HV

Pressure

Page 17: Kiss Endre, Horváth Miklós, Bíró Borbála, Hári László

Eredmények

• Grafit: 10mJ elegendő

• Hőmérséklet növekedésével exponenciálisan csökken (1/T-vel)

• Wolfram: 30mJ elég

• Berílium?

Page 18: Kiss Endre, Horváth Miklós, Bíró Borbála, Hári László

Gyors villamos kisülések alkalmazása füstgázok

gázszennyezőinek felbontásában• Gyors villamos kisülés

• Villamos porleválasztóhoz hasonló reaktor

Page 19: Kiss Endre, Horváth Miklós, Bíró Borbála, Hári László

Laboratóriumi kísérletek

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

5 10 15 20 25 30 35 40

Feszültségimpulzus csúcsérték (kV)

Page 20: Kiss Endre, Horváth Miklós, Bíró Borbála, Hári László

Modellalkotás, áramkör

Page 21: Kiss Endre, Horváth Miklós, Bíró Borbála, Hári László

Modellalkotás, felbontás

Page 22: Kiss Endre, Horváth Miklós, Bíró Borbála, Hári László

Modellezés eredménye

0,00001 0,0001 0,001 0,01 0,1 1 10

Idő (sec)

Kon

cent

ráci

ó (m

olek

ula/

cm3)

1017

1015

1013

1011

109

107

105

103

Page 23: Kiss Endre, Horváth Miklós, Bíró Borbála, Hári László

Modellalkotás eredménye

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

5 10 15 20 25 30 35 40Impulzus csúcsfeszültség (kV)

Page 24: Kiss Endre, Horváth Miklós, Bíró Borbála, Hári László

Egy tipikus áramkör

• Egyutas egyenirányító

4 nF 100 nF

0,13 – 47 kΩ

Szikraköz

Kábel

PorleválasztóToroid transzformátor

230 V

Page 25: Kiss Endre, Horváth Miklós, Bíró Borbála, Hári László

Eredmények

240

250

260

270

280

290

300

310

320

30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50

NO koncentráció az idõ függvényében

Kon

cen

trác

ió (

pp

m)

Idõ (min)bekapcsolás kikapcsolás

Page 26: Kiss Endre, Horváth Miklós, Bíró Borbála, Hári László

Ózongenerátorok alkalmazása a környezetvédelemben

• Ózongenerátorok fejlesztése

• Felületi kisüléssel

• Kombinált felületi és térfogati kisüléssel

• Alkalmazás kisüléskémiai reaktorként

• Alkalmazás víztisztításban

Page 27: Kiss Endre, Horváth Miklós, Bíró Borbála, Hári László

Szállóporok nehézfémtartalmának csökkentése I.

• Konverterbe adagolt ócskavas egy része horganyzott, amelyről a cink és az ólom a füstgázba kerül

• A szállópor 60-65%-a vas, 3-5%-a cink, 0,3-0,6%-a ólom

• Visszajáratás komoly technológiai és környezetvédelmi probléma

Page 28: Kiss Endre, Horváth Miklós, Bíró Borbála, Hári László

Szállóporok nehézfémtartalmának csökkentése II.

• Kokszporral és kötőanyaggal keverve, hevítés során a cink és az ólom eltávozik, a vasoxid redukálódik

Page 29: Kiss Endre, Horváth Miklós, Bíró Borbála, Hári László

A kísérletek kiinduló mintája

32

5 10 db

90

80

Page 30: Kiss Endre, Horváth Miklós, Bíró Borbála, Hári László

Retorta

• Axonometrikus kép

Ø 88 mm

ℓ = 615 mm

Ø 12 mm

Ø 140 mm

d2 = 237 mm

2 mm

25 mm

Ø 8 mm

Ø 88 mm

Page 31: Kiss Endre, Horváth Miklós, Bíró Borbála, Hári László

A kísérleti elrendezés

Szűrő v. Porleválasztó

Gázelosztó

CO mérő CO2 mérő

Pa

N2

Áramlásmérő

Vákuumszivattyú (ha szükséges)

KéménybeRetorta

Page 32: Kiss Endre, Horváth Miklós, Bíró Borbála, Hári László

Végtermékek I.

Page 33: Kiss Endre, Horváth Miklós, Bíró Borbála, Hári László

Végtermékek II.

Page 34: Kiss Endre, Horváth Miklós, Bíró Borbála, Hári László

Végtermékek III.

Page 35: Kiss Endre, Horváth Miklós, Bíró Borbála, Hári László

A redukció foka

Idő-Redukciós fok diagram különböző hőmérsékleten

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250 275 300 325 350 375 400 425 450 475 500

Idő (perc)

Red

ukció

s f

ok (

%)

nitr+vakuum_K43_071117_1000C_-0,6barvakuum+nitr_K31_071117_800C_-0,8barvakuum+nitr_C31_071117_800C_-0,8barnitr+vakuum_K44_071119_1030C_-0,8bar

Page 36: Kiss Endre, Horváth Miklós, Bíró Borbála, Hári László

Kohászati salakok felhasználása az útépítésben

• Hulladékhő felhasználása

• Képernyő üveg beolvasztása salakba

• Üvegesedési vizsgálatok

Page 37: Kiss Endre, Horváth Miklós, Bíró Borbála, Hári László

Építési bontási hulladékok felhasználása

• Azbeszt ártalmatlanítása beolvasztással

• Szálas hőszigetelő anyagok beolvasztása

• Üvegesedés

• Üvegtéglák

Page 38: Kiss Endre, Horváth Miklós, Bíró Borbála, Hári László

Ipari szennyvizek tisztítása ózonnal és villamos kisülésekkel

• Ózon

• Ózon és hidrogénperoxid együttes alkalmazása

• Gyors villamos kisülések alkalmazása

• Eredmények

Page 39: Kiss Endre, Horváth Miklós, Bíró Borbála, Hári László

A talajok védelmével, vagy a A talajok védelmével, vagy a romlott (degradált) talajállapot romlott (degradált) talajállapot helyreállításával kapcsolatos helyreállításával kapcsolatos vizsgálatok, kutatási irányokvizsgálatok, kutatási irányok

Page 40: Kiss Endre, Horváth Miklós, Bíró Borbála, Hári László

Ipari tevékenység

Városiasodás, urbanizáció

Közlekedés, energia

Mezőgazdaság

A talajminőséget veszélyeztető A talajminőséget veszélyeztető folyamatokfolyamatok és a és a főbb szennyezők főbb szennyezők

felmérése felmérése

Page 41: Kiss Endre, Horváth Miklós, Bíró Borbála, Hári László

A talajminőséget veszélyeztető A talajminőséget veszélyeztető folyamatokfolyamatok és a és a főbb szennyezők főbb szennyezők

felmérésefelmérése

Ipari tevékenység

Városiasodás, urbanizáció

Közlekedés, energia

Mezőgazdaság

Page 42: Kiss Endre, Horváth Miklós, Bíró Borbála, Hári László

Főbb szennyezőkFőbb szennyezők

• Szerves (mikro)-szennyezők (POP-ok)

• Kommunális szennyvizek mosó- és tisztítószerek

• Szénhidrogének (PAH), NOx, SOx – savas esők

• Növényvédő-szerek, műtrágyák

Page 43: Kiss Endre, Horváth Miklós, Bíró Borbála, Hári László

A talajállapot, a talajminőség A talajállapot, a talajminőség kimutatási lehetőségeinek kutatásakimutatási lehetőségeinek kutatása

• Fizikai-kémiai–biológiai módszerek alkalmazása.Fizikai-kémiai–biológiai módszerek alkalmazása.• Adatok nyerése, adatbázis létrehozása szennyezett Adatok nyerése, adatbázis létrehozása szennyezett

területekről.területekről.• Adatkezelés, a tényezők közötti összefüggések Adatkezelés, a tényezők közötti összefüggések

megállapítása (matematikai-statisztikai eszközökkel). megállapítása (matematikai-statisztikai eszközökkel). • A leginkább használható módszerek kiválasztásaA leginkább használható módszerek kiválasztása• A talajállapot nyomon-követése a kialakított A talajállapot nyomon-követése a kialakított

módszerekkel, folyamatos monitoring lehetőségemódszerekkel, folyamatos monitoring lehetősége• Adatbázis létrehozása, szaktanácsadásAdatbázis létrehozása, szaktanácsadás.

Page 44: Kiss Endre, Horváth Miklós, Bíró Borbála, Hári László

A talajállapot helyreállítási, A talajállapot helyreállítási, javítási lehetőségeinek kutatásajavítási lehetőségeinek kutatása

• A szennyezéseket lebontani képes mikroorganizmusok izolálása

• A mikrobák tesztelése laboratóriumi körülmények között (lebontó-képesség, (lebontó-képesség, tolerancia, terhelhetőség)tolerancia, terhelhetőség)

• A mikrobák tenyészthetősége

• Az alkalmazhatóság és a technológia kialakítása

Page 45: Kiss Endre, Horváth Miklós, Bíró Borbála, Hári László

Természetes vizekben élő algák vizsgálata

• Új kutatási irány

• Endocrin disruptorok

Page 46: Kiss Endre, Horváth Miklós, Bíró Borbála, Hári László

Alacsonyhőmérsékletű elfolyó vizek hulladékhőjének hasznosítása

• Országosan mintegy 2 GW

• Megújuló energia

• A Termodinamika II. Főtétele

Page 47: Kiss Endre, Horváth Miklós, Bíró Borbála, Hári László

Energia hatásfok

• Nem 100%

• Nem 80%

• Sokszor 16%

• Szénerőmű-villamos energia-világítás

• 16% x 70% x 2% ? 0,22%

• 20MJ-ból 44kJ fény

Page 48: Kiss Endre, Horváth Miklós, Bíró Borbála, Hári László

Kutatási irányok

• TIOP Intelligens energetikailag önfenntartó ház és energiaracionalizálási tudásközpont létrehozása

• Biomassza égetésvizsgálati vizsgálati állomás létrehozása

• Termoelem

• Hőszivattyú alaklmazása