Red mud-based geopolymers with tailored alkali diffusion properties and pH buffering ability

This study develop novel porous red mud (RM) based geopolymers and evaluates their potential to ensure prolonged pH control. Several properties of the novel geopolymers were examined including buffering ability, alkalis leaching behaviour, mineralogical composition, microstructure and physical properties. Two experimental plans were defined to evaluate the influence of porosity and RM content on those properties. The pH values of the eluted water and geopolymers OH ions leaching have been determined over time showing that total OH ions and the leaching rate can be tailored by controlling the geopolymers porous structure and the availability of free alkaline species. The lower pH gradient over 28th d (1.64 pH units) was achieved by combining a 0.025 wt% pore forming agent (aluminium powder) with 45 wt% MK replacement by red mud. A high and prolonged buffer capacity was accomplished, proving that red mud-based geopolymers have potential to be applied as pH buffering material.This work was developed within the scope of the project CICECO-Aveiro Institute of Materials, POCI-01-0145-FEDER-007679 (FCT Ref. UID/CTM/50011/2013), financed by national funds through the FCT/MEC and when appropriate co-financed by FEDER under the PT2020 Partnership Agreement.info:eu-repo/semantics/publishedVersio

Herstellung und Modifizierung maßgeschneiderter Adsorberpolymere für die Reinigung von Abwässern und Abluft

Es wurden stabile perlenförmige, hochporöse Adsorberpolymere mit hohen spezifischen Oberflächen bis 930m²/g und variabler Porosität in optimierten Herstellungsverfahren hergestellt, die für die Adsorption von in Wasser gelösten Inhaltsstoffen und Gasen geeignet sind. Die Adsorberpolymere sind regenerierbar und damit für die Mehrfachadsorption einsetzbar. Adsorberpolymere mit großen Porenvolumen können als Speichermedium für Gase verwendet werden, während die hochporösen Adsorberpolymere zur Feinreinigung von Abwässer und Abluft eingesetzt werden können. Durch Variation der Synthesebedingungen wurde der Einfluss der Polymerisationsparameter auf die spezifische Oberfläche, das Porenvolumen, die Porengröße und Porengrößenverteilung der Adsorberpolymere eingehend untersucht und die Möglichkeit eröffnet, die Porosität der Adsorberpolymere in Abhängigkeit von dem Einsatzgebiet zu variieren. Es wurde ein neues Verfahren zur Herstellung hochporöser Adsorberpolymere ohne Einsatz des hochtoxischen und karzinogenen Monochlordimethylethers entwickelt. In einem zweistufigen Verfahren konnten chlorhaltige hochporöse Adsorberpolymere hergestellt werden, deren adsorptive Eigenschaften mit kommerziell erhältlichen Adsorberpolymeren vergleichbar sind. Die Variation der chemischen Zusammensetzung der Adsorberpolymere mit polaren Comonomeren ermöglichte es, maßgeschneiderter Porensysteme für die Adsorption unterschiedlicher Adsorptive herzustellen. Der Einfluss der apparativen Eigenschaften und der Polymerisationsbedingungen auf die Partikelform und Partikelgröße der Adsorberpolymere wurde untersucht. Durch die variable Partikelgröße enger Verteilung können die AP als Festphasenmaterialien in adsorptiven Reinigungsverfahren eingesetzt werden. Es wurde ein neuer natürlicher Suspensionsstabilisator (Hefe) eingesetzt, der eine gute Umweltverträglichkeit aufweist und es ermöglicht, Adsorberpolymere mit einheitlich runder Partikelform herzustellen. Es wurde der Einfluss der spezifischen Oberfläche und der chemischen Modifizierung der polymeren Matrix auf die Thermostabilität der Adsorberpolymere untersucht. Die Thermostabilität der Adsorberpolymere nimmt vor allem mit steigender spezifischer Oberfläche zu. Untersuchungen zum Quellverhalten der AP in reinen organischen Flüssigkeiten führten zur Schlussfolgerung, dass sich die Adsorberpolymere nicht zur Adsorption von reinen organischen Flüssigkeiten eignen

Solution processed high refractive index contrast distributed Bragg reflectors

We have developed a method to alternate porous and dense dielectric films in order to build high refractive index contrast distributed Bragg reflectors (DBRs) capable of reflecting very efficiently in a targeted spectral range employing a small number of layers in the stack. Porous layers made of SiO2 nanoparticles and compact sol–gel processed TiO2 layers are sequentially deposited. The key to the preservation of porosity of every other layer during the deposition process is the use of a sacrificial layer of polystyrene that prevents the infiltration of the interstitial voids between nanoparticles with the homogeneous solution of TiO2 precursors. Our approach allows preparing a series of DBRs operating along the whole visible spectral range. Reflectance values as high as 90% are achieved from only seven layers. The particular distribution of porosity along one direction gives rise to an interesting interplay between the optical properties of the system and the vapor pressure in the surrounding atmosphere, which we foresee could be put into practice in gas sensing devices.España, Ministerio de Economía y Competitividad MAT2014 54852-REspaña, European Union’s Seventh Framework Programme FP7/2007–2013)/ER

Polymer-Keramik-Kompositmaterialien als Knochenersatz und die Wechselwirkung von Nanopartikeln mit Biomolekülen

In der vorliegenden Arbeit wurden zwei Forschungsgebiete untersucht. Der erste Teil der Arbeit ist im materialwissenschaftlichen Bereich angesiedelt und behandelte die Entwicklung und Charakterisierung innovativer, degradierbarer Polymer-Keramik-Komposite als Knochenersatzmaterialien. Der zweite Teil der Arbeit ist dem Bereich der Grenzflächen- und Kolloidchemie zuzuordnen. Dort stand die Wechselwirkung von funktionalisierten Siliciumdioxid-Nanopartikeln mit dem kationischen Molekül Methylenblau und dem Protein BSA im Fokus. Die Thematik der Grenzflächenchemie war der Verbindungspunkt beider Bereiche

Untersuchungen zur Hydrophilie und Selektivität polymerer stationärer Phasen für die Ionenaustauschchromatographie

Der Schwerpunkt dieser Arbeit lag auf der Synthese poröser Polymerpartikel, die als Säulen-materialien in der Ionenaustauschchromatographie eingesetzt werden können, und deren Cha-rakterisierung in Bezug auf ihre hydrophilen Eigenschaften. Die methodische Herangehens-weise umfasste alle Aspekte der Herstellung von IC-Säulen. Basierend auf einem hydropho-ben DVB-EVB-Referenzpolymer erfolgte die Auswahl hydrophiler Monomere, deren Einsatz im Saatverfahren nach UGELSTAD und die Umsetzung ausgewählter Polymere zu Anionenaus-tauschern unter Berücksichtigung der ermittelten Polaritäts- und Porositätskenndaten. Die Herstellung und Charakterisierung einer hydrophilen Polymerbibliothek erfolgte im Hin-blick auf den Einfluss der Hydrophilie von Trägermaterialien auf die Selektivitätseigenschaft-en in der Ionenchromatographie. Der dazu notwendige Einsatz neuer Monomere hatte gleich-zeitig zum Ziel, das Verständnis der Möglichkeiten und Grenzen des UGELSTAD-Prozesses bei der Verwendung hydrophiler Monomere und Porogene zu erweitern. Die Untersuchung der Polymere und der darauf basierenden Anionenaustauscher diente dazu, neue Erkenntnisse bezüglich der Bromatselektivität zu gewinnen und eine Basis für die Vorhersage von Selekti-vitätseigenschaften anhand der Betrachtung nicht funktionalisierter Polymere zu schaffen. Im Rahmen der Polymersynthese war die Herstellung verschiedener Trägermaterialien auf Basis nicht-styrolischer Monomere erfolgreich. Zudem konnte die Funktionalisierung durch Anwendung unterschiedlicher Methoden realisiert werden, sodass Austauscher mit variieren-den funktionellen Gruppen erzeugt wurden. Die Charakterisierung der Porosität wurde mit der inversen SEC durchgeführt und um die Methode der Stickstoffadsorption ergänzt. Die Be-trachtung der Hydrophilie erfolgte zunächst anhand der relativen Retention zweier Analyten in der IC und HPLC. Für ein vertiefendes Verständnis wurden die Methoden der Methylen- und Eluentselektivität sowie die Bestimmung von excess adsorption isotherms eingesetzt, wo-durch gezeigt werden konnte, dass die Neigung der Polymere zur Adsorption einer Wasser-schicht einen entscheidenden Einfluss auf die Selektivität hat

A study on hygrothermal conditions in intermittently heated or unheated bedrooms in southern Europe

PD/BD/150399/2019 PD/BD/135192/2017 UIDB/04378/2020Indoor hygrothermal parameters have an important role in the assessment of indoor air quality (IAQ) and comfort. In fact, the perception of air quality is strongly influenced by temperature (T) and relative humidity (RH). In Northern Europe, due to the severe climate conditions during winter, it is common to adopt continuous heating to guarantee sufficient thermal comfort in residential buildings. On the contrary, in Southern European countries, due to the specific climate, economy and culture, a permanent heating practice in winter is generally not adopted. Consequently, the indoor climate in Northern and Southern Europe is expected to be quite different, and this discrepancy should be taken into account when designing retrofit interventions aimed at improving indoor comfort and lowering energy demands. In particular, when studying the properties of interior coating materials, T is commonly set between 20-25 °C and RH in the range 33-75%. These are considered acceptable and common indoor conditions for continuously heated buildings, but they might be not representative of Southern European reality. For the present study, four residential buildings were chosen in the city of Lisbon. The indoor air T and RH were continuously recorded for one bedroom in each building during wintertime. The bedrooms are characterized by a floor surface of 7.5-10 m2, the occupancy of one person during an average of eight hours, natural ventilation and the presence of one window North/Northwest oriented and with manually-regulated shading. All rooms were monitored under operational conditions, with users adopting intermittent heating (room heaters) or no heating at all. The main differences between the case studies concern the floor where the apartments are located and the constructive characteristics of the buildings. The indoor hygrothermal conditions obtained in the monitoring campaign are discussed in this paper and indoor thermal comfort is evaluated. Finally, despite the differences between the case studies, an approximation of the overall indoor T and RH fluctuations is provided.publishersversionpublishe

Synthesis and Characterization of Chitosan-Silica Membranes for Treating Hotel Wastewater Treatment as Affected by Mass of Poly Ethylene Glycol and Poly Vinyl Alcohol

Chitosan-Silica blended membranes were an attractive choice for the purification process because their porous size and morphology provide higher selectivity. In this study, the synthesis and characterization of chitosan-silica membranes were carried out with a mass variation of Poly Ethylene Glycol (PEG): 0,5; 2,5; 5 grams, Poly Vinyl Alcohol (PVA): 1, 2, 3 grams; and pressure 1, 2, 3 bars for the hotel wastewater treatment. The purpose of this study was to determine the characterization of chitosan-silica membranes obtained by SEM and tensile strength, and to determine the performance of membrane against the flux and rejection test with the effect of a mixture of PEG and PVA mass using raw materials in form of chitosan-silica. Tensile strength analysis showed that membrane with the highest tensile strength was 19,14 Mpa for PEG and 13,7 Mpa for PVA. The SEM test results showed a relatively small pore size of PEG 0,5 gram (0,061 ?m) and PVA 2 grams (0,0284 ?m). Flux and rejection results showed that membrane with 2,5 grams composition of PEG was the most effective in performance with the flux 18,19 L/m2.h and rejection elimination of BOD (50,76%), COD (46,09%) and TSS (48,00%). On the other hand, flux results showed that membrane with 3 grams composition of PVA was the most effective with the flux 20,13 L/m2.h and rejection elimination of BOD (62,84%), COD (64,73%) and TSS (38,40%). The characteristics of permeability, selectivity, and membrane pore statistics show that the silica membrane is an ultrafiltration membrane