Compressive strength and hydrolytic stability of fly ash based geopolymers

The process of geopolymerization involves the reaction of solid aluminosilicate materials with highly alkaline silicate solution yielding an aluminosilicate inorganic polymer named geopolymer, which may be successfully applied in civil engineering as a replacement for cement. In this paper we have investigated the influence of synthesis parameters: solid to liquid ratio, NaOH concentration and the ratio of Na2SiO3/NaOH, on the mechanical properties and hydrolytic stability of fly ash based geopolymers in distilled water, sea water and simulated acid rain. The highest value of compressive strength was obtained using 10 mol dm-3 NaOH and at the Na2SiO3/NaOH ratio of 1.5. Moreover, the results have shown that mechanical properties of fly ash based geopolymers are in correlation with their hydrolytic stability. Factors that increase the compressive strength also increase the hydrolytic stability of fly ash based geopolymers. The best hydrolytic stability of fly ash based geopolymers was shown in sea water while the lowest stability was recorded in simulated acid rain. [Projekat Ministarstva nauke Republike Srbije, br. 172054 i Nanotechnology and Functional Materials Center, funded by the European FP7 project No. 245916

Preliminary investigation of aromatic fraction composition indust extract from the Library of the Facility of Chemistry in Belgrade

Usled modernog načina života ljudi provode oko 90 % vremena u zatvorenim prostorijama, kao što su kuće/stanovi, kancelarije, automobili itd. Prašina je sve prisutna u svim pomenutim sredinama i nalazi se kao čestice suspendovane u vazduhu ili istaložena na površinama. Čestice prašine se mogu lako udahnuti i mogu da oštete respiratorni sistem i pluća. Pored toga, čestice prašine akumuliraju hemikalije iz zatvorenih prostorija i predstavljaju važan put izlaganja ljudi tim jedinjenjima. U kućnoj prašini se mogu naći ftalati, policiklični aromatični ugljovodonici i ostala poluisparljiva jedinjenja. Ftalati se često koriste kao plastifikator u proizvodnji polivinil hlorida (PVC-a) i predmeta opšte upotrebe kao što su građevinski materijal, dečije igračke i nameštaj, ali i u proizvodnji podnih obloga, veštačke kože, lepkova, tepiha, maziva, cevi, žica, sredstava za čišćenje kuće, proizvoda za negu tela (fiksatori mirisa, proizvodi za negu kože, pene i šamponi) i ambalaže za namirnice. Primena ftalata zavisi od njihove molekulske mase. Ftalati male molekulske mase, kao što su di-metil-ftalat (DMP), di-etil-ftalat (DEP), di-propil-ftalat (DPP), di-izobutil-ftalat (DiBP), di-n-butil ftalat (DBP), di-n-pentil-ftalat (DNPP) i benzil- butil-ftalat (BBP), se koriste u rastvaračima, lepkovima, voskovima, mastilu, lekovima, kozmetici i insekticidima.Visokomolekulski ftalati, kao di-2-etilheksil-ftalat (DEHP), di- ciklo-heksil-ftalat (DCHP) i di-izo-nonil-ftalat (DiNP), su plastifikatori u PVC proizvodima i predmetima od opšte upotrebe. Estri ftalata su povezani sa velikim brojem zdravstvenih problema kod ljudi. Pre svega, ftalati deluju kao endokrini disruptori i doprinose stvaranju varijacija u reprodukcionom sistemu kao što su opadanje broja spermatozoida, oštećenje DNK u spermatozoidima, prevremeni razvoj dojki i promena u reproduktivnim hormonima. Ftalati utiču na pojavu astme, alergija i poremećaja funkcije nervnog sistema. Pored toga, DEHP je okarakterisan kao 2b kancerogena supstanca, tj. kao potencijalno kancerogen za ljude, od strane IARC-a (Međunarodna agencija za istraživanje raka, eng. International Agency for Research on Cancer). Treba napomenuti da su pojedini metaboliti ftalata često toksičniji od samih nepromenjenih ftalata. Ljudi mogu biti izloženi ftalatima inhalacijom, ingestijom i apsorpcijom preko kože. Oko 1 g istaložene prašine je sakupljen iz biblioteke Hemijskog fakulteta u Beogradu, sa visine iznad 1m od poda. Uzorci su odmereni, ekstrahovani, prečišćeni i aromatična frakcija je snimljena metodom gasne hromatografije, povezanom sa masenim spektrometrom. Lokacija uzorkovanja i hromatogram aromatične frakcije je prikazan na slici 1. Dobijeni rezultati ukazuju na to da, pored prirodnih proizvoda kao što su metil estri masnih kiselina (koje su najverovatnije znatno obilnije u alifatičnoj frakciji), uzorak sadrži 3,5-di- terc-butil-4-hidroksibenzaldehid, metabolit 2,6-di-terc-butil-4-methilfenola, koji se koristi kao antioksidans u namirnicama i kozmetičkim proizvodima [3]. Najzastupljenija jedinjenja u aromatičnoj frakciji su DiBP), DBP i DEHP. Interesantno je primetiti da se detektovani ftalati koriste u dve različite svrhe, kao aditivi u plastici i drugim proizvodima (DiBP i DBP) i kao plastifikatori u polimerima (DEHP). Kao što je prethodno pomenuto, DEHP je klasifikovan kao potencijalno kancerogena supstanca za ljude. Pored toga, primena DiBP, DBP i DEHP je ograničena od strane Evropske komisije. Zbog prisustva ftalata koji imaju veliki uticaj na ljudsko zdravlje u ekstraktu prašine, potrebno je izvršiti dodatna ispitivanja na većem broju uzoraka i uraditi detaljnu kvantifikaciju i procenu rizika po ljudsko zdravlje.Постерска презентација представљена је на 9. симпозијуму Хемија и заштита животне средине ENVIROCHEM2023 са међународним учешћем у Кладову, Србија у периоду од 04. до 07. јуна 2023. године

Investigation of the efficiency of extraction of long-chain n-alkanes from air

Испитивање угљоводоника у ваздуху претежно обухвата лакоиспарљива једињења и полицикличне ароматичне угљоводонике, док се мање пажње посвећује n-алканима дугог низа. Антропогено порекло виших n-алкана углавном се приписује угљу, биомаси, моторним уљима и уљима за ложење, док је њихово биогено порекло резултат физиолошких процеса виших сувоземних биљака, као и појединих микроорганизама. Виши n-алкани (>С20) су стабилна, неиспарљива, у води нерастворна једињења, те се у ваздуху претежно налазе адсоpбовани на честицама, и то углавном PM2.5. Стога је значајно да се ова једињења у ваздуху анализирају и да се детаљније расветли њихова хемодинамика. Циљ овога рада је испитивање брзе и јефтине методе за екстракцију виших n-алкана из ваздуха, при чему су као растварачи коришћени n-хексан и дихлорметан. Наведени растварачи су одабрани због способности да добро растварају угљоводонике и економске приступачности. Узорци ваздуха узети су са висине од 2 метра, мерено од асфалта, на локацији Капетан Мишине улице у Београду. Ова улица се налази у центру града, умерено је оптерећена само аутомобилским саобраћајем, али је транспорт знатно мање интензиван него на аутопуту и прометним саобраћајницама кроз које се крећу возила градског превоза. Ваздух је помоћу аутоматског узоркивача са пумпом на електрични погон, уз константан проток, увођен у стаклену испиралицу напуњену прописаним количинама n-хексана, односно дихлорметана. Након дефинисаног времена узорковања, из добијених екстраката је најпре уклоњена влага, а потом су концентровани на ротационом вакуум упаривачу. Добијени концентрати су пречишћени на хроматографској колони са активираним магнезијум-силикатом и анализирани на гасном хроматографу Agilent 7890A GC куплованом са квадруполним масеним детектором Agilent 5975C. На слици 1 приказан је хроматограм виших n-алкана у узорку екстрахованом дихлорметаном, који је показао већи апсорпциони потенцијал у односу на n-хексан, при идентичним експерименталним условима. У екстрактима ваздуха идентификовани су виши n-алкани у опсегу од C21 до C32. CPI (Carbon Preference Index) вредности за цео опсег n-алкана (С21-С31) износиле су 0,99. n-Алканске расподеле се карактеришу највећом заступљеношћу хомолога С23-С26, са максимумима на С24 и С25. Веома сличне n-алканске расподеле са уједначеном заступљеношћу парних и непарних хомолога имају моторна уља, теже фракције уља за ложење и течни производи пиролизе лигнита. Природни извори С23-С26 алкана су акватичне макрофите, бактерије, васкуларне биљке и маховине рода Sphagnum. Непарни n-алкани С27-С31 карактеристични су за више сувоземне биљке, при чему се доминација С27 и С29 углавном везује за дрвеће и жбуње, а С31 за траве и маховине. Добијени резултати показују да је коришћени експериментални поступак екстракције дихлорметаном ефикасан за анализу виших n-алкана у ваздуху. Поред тога, у питању је брза, јефтина метода, која је креирана тако да захтева минималан број аналитичких фаза, чиме се губици аналита своде на најмању меру, што је важно узимајући у обзир њихову ниску концентрацију у ваздуху. Резултати испитивања су основа за наставак истраживања, у циљу оптимизације методе за екстракцију и квантификацију виших n-алкана у узорцима ваздуха.Book of Abstracts Постерска презентација представљена је на 9. симпозијуму Хемија и заштита животне средине ENVIROCHEM2023 са међународним учешћем у Кладову, Србија у периоду од 04. до 07. јуна 2023. године

Alkali Activated Slag as Adsorbents for Cu2+ Removal from Wastewaters

The removal of heavy metals from wastewaters is presently a global imperative primarily due to their well-known toxic nature and detrimental effects on the environment, and more importantly, on human health. Currently, special attention is paid to the use of novel slag based materials – alkali activated slag (AAS) as potential novel adsorbents. Our previous studies have shown that electric arc furnace slag (EAFS) can be successfully used as a precursor for the production of AAS. Generally, alkaline activation involves a chemical reaction between solid aluminosilicate materials and a highly alkaline activator. The alkali activation mechanism of slag involves the dissolution of slag in a highly alkaline, which is followed by the condensation and hardening processes. Dependent on the pH and type of alkaline activator, calcium (alumina) silicate hydrate or C–(A)–S–H gel has been identified as a reaction product of slag alkali activation. The objective of this research was to investigate the removal of Cu2+ from aquatic solution using alkali activated slag (AAS) obtained by alkaline activation of EAFS

A novel type of building material derived from the by-products of steel making industry

Electric arc furnace slag (EAFS) and electric arc furnace dust (EAFD) are the waste materials generated during the iron and steel scrap remelting in electric arc furnace. EAFS is non-hazardous material which has found its application in different field of civil engineering. On the other hand, EAFD is classified as hazardous matreials due to the presence of heavy metals (Zn, Pb, Cu Cr and Cd) and their potential leaching into environment. Stabilization/solidification (S/S) of toxic waste is a widely investigated as simply method for production of stable product. Cement binder was mainly used for this purpose but important shift in the use of different waste materials as a cement replacement was observed. The aim of this study was to investigate the possibility of S/S of heavy metals from EAFD using the alkali activated binders based on EAFS. The alkali activated slag with a different content of EAFS was synthesised and characterized using the SEM/EDS, XRDP, FTIR. The binding of Zn into the reaction product of slag alkali activation was founded. The immobilization efficacy was evaluated using TCLP Method No. 1311 (USEPA) and EN 12457-2 (EULFD) leaching tests

Perennial forage legumes as an element of sustainable systems

In the current intensive systems of agricultural production, many important features, i.e., functions of the agroecosystem have been degraded and disrupted. The intensification of agricultural production inevitably leads to land degradation in terms of its physical, chemical, and biological properties. The increasing presence of monocultures, reduced crop rotation, and excessive use of mineral nutrients, lead to several negative phenomena in such agroecosystems. Along with efforts to reduce energy consumption, and environmental pollution, intensify sustainable agriculture systems, and maintain biodiversity, the possibility of increasing the area under perennial forage legumes should be considered. As nitrogen fixers, these plants are minimally fertilized with nitrogen fertilizers whose residues in the soil are lost by leaching, causing pollution of groundwater as well as surface watercourses. The introduction of perennial legumes in the crop rotation can provide numerous benefits, such as increased and more stable yields of protein-rich biomass, conservation, and repair of land resources, increased yield stability, better utilization of nutrients, water, and light, as well as weed, disease, and pest control. The introduction of legumes in production systems would limit the increasingly pronounced land degradation. In order to develop sustainable agriculture, market policy should recognize the value of products obtained from leguminous plants through certain agricultural policy measures

Experimental determination of the swirl burner laboratory models hydraulic resistance

Performed investigation of pulverized fuel combustion in swirl flows has shown that there are two important groups of influential parameters: fuel and burner characteristics. The most important conclusion of these investigations is that each type of fuel needs a defined burner for its combustion and concrete operating parameters for its optimal work. Optimal operating parameters can be determined only by performing the appropriate experiments. Selection of optimal swirl burner design is dependent on energy loss which is used for air transport through burner. Increasing of swirl intensity is convenient for fuel ignition and flame stability, but energy loss for air transport increases, too. Swirl economy is estimated using hydraulic resistance parameter which represents energy loss due to swirling. In the paper are presented the methods and experimental data of hydraulic resistance determination for three laboratory models of swirl burners for pulverized fuel combustion. In the tangential burner the swirling is accomplished by tangential inflow of secondary air and fuel/air mixture. Axial-blade burner of type 1 enables swirling by a set of 18 blades. Axial-blade burner of type 2 is with a central lead of gas and coaxial lead of fuel/air mixture, primary air and recirculating gases. In movable swirl block burner the secondary air swirling is enabled by 8 stationary and 8 movable blocks fixed at movable and stationary plate. (C) 2012 Published by Elsevier Ltd.20th International Congress of Chemical and Process Engineering CHISA, Aug 25-29, 2012, Prague, Czech Republi

Basic principles of 3D concrete printing in the light of sustainable development

Although conservative, the construction industry must be transformed in line with new technologies. Adopting the concept of 3D printing can provide a handful of benefits in terms of creativity, flexibility, less waste generation, more efficient energy consumption as well as lower carbon emissions. The aim of this paper is to summarize the basic principles of 3d concrete printing, discussing the main goals and shortcomings that must be considered and resolved before wider application. Also, a review will be given on the production technology and materials used, as well as the sustainability of buildings built using the concept of 3d printing

Grain yield of maize hybrids at different plant densities

Field trials with 12 maize hybrids belonging to FAO maturity groups 500, 600 and 700 were established under the agro environmental conditions of Smederevo in 2010 and 2011 to analyse grain yield and moisture content at different plant densities. The hybrids were sown in two independent trials in the two years at 51,000 and 62,000 plants ha-1, respectively, in a randomised block design with three replications. More favourable maize growing conditions i.e. more moderate air temperatures during the growing season, a more even distribution of precipitation and more rainy days were recorded in 2010 than in 2011, which had much lower precipitation amounts, particularly during July and August i.e. critical development stages (flowering and fertilization) of these hybrids. Grain yield of all maize hybrids was higher in 2010, mostly as the result of greater amounts of precipitation and their more even distribution during the growing season. In both years, significantly higher grain yields were obtained by FAO 600 maize hybrids. Grain yield in 2010 was significantly higher at the higher plant density in FAO 500 hybrids, as opposed to FAO 600 hybrids, which showed no significant difference in grain yield across plant densities. Grain moisture content at harvest did not significantly differ between plant densities in either year. Somewhat higher values for grain moisture at harvest in 2010 were recorded for FAO 600 hybrids. In 2011, there were no significant differences in grain moisture content among hybrids, nor between plant densities, mostly due to the very low amount of precipitation in the second part of the growing season