Published September 3, 2023 | Version v1
Publication Open

Fabrication Challenges in Synthesizing Porous Ceramic Membrane to Effective Flue Gas Treatment

Creators

  • 1. University of Engineering and Technology Peshawar
  • 2. Soran University
  • 3. Government of Khyber Pakhtunkhwa
  • 4. University of Ulsan

Description

Global warming is a serious concern worldwide, while there are many contributors to rise the temperature of earth. One major source to it, is air pollution. It is of utmost importance to apply the necessary remedial actions to address the contaminants in outdoor and indoor environment. In this research a step is taken to treat flue gases, for which membrane technology is introduced. A porous ceramic membrane is synthesized from calcined porous alumina (Al2O3) and activated washed fly ash. Some other additives like starch (C6H10O5) n, binder solution along with ethyl silicate (C8H2O4Si) and a deflocculating agent carbonic acid (H2CO3), are employed. Alongside it, some of the issues are discussed which are faced during fabrication of porous ceramic membrane i.e., crakes in membrane sample, non-active reactants issue, un-even rise or fall during de-moisturization or sintering steps. Further, the membrane sample is characterized through different test including: Further, the membrane sample is characterized through different test including thermogravimetric analysis (TGA) and DTG, which shown a satisfactory results, as there is negligible percentage weight loss after 750°C. X-ray fluorescence (XRF) for fly ash portrayal and X-ray diffraction (XRD) analysis for structure assessing are conducted, which described that the fabricated membrane has a crystalline structure as like ceramic. Archimedes Principal technique is used to determine bulk density, and porosity of the membrane sample, the values are 4.484 g/cm3, and 62.5% respectively. Average pore size of 7.6 µm is find out through optical microscopy test, similarly mechanical strength is found to be 2.7 MPa. Furthermore, a pilot scale visual permeability test is performed for flue gases treatment of combusting fuel containing tyre and coal powder. The results show the compatibility of the fabricated porous ceramic membrane to be utilized for treatment of flue gases.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

يمثل الاحترار العالمي مصدر قلق خطير في جميع أنحاء العالم، في حين أن هناك العديد من المساهمين في ارتفاع درجة حرارة الأرض. أحد المصادر الرئيسية لذلك، هو تلوث الهواء. من الأهمية بمكان تطبيق الإجراءات العلاجية اللازمة لمعالجة الملوثات في البيئة الخارجية والداخلية. في هذا البحث، يتم اتخاذ خطوة لمعالجة غازات المداخن، والتي يتم إدخال تقنية الأغشية لها. يتم تصنيع غشاء خزفي مسامي من الألومينا المسامية المكلس (Al2O3) والرماد المتطاير المغسول المنشط. يتم استخدام بعض المواد المضافة الأخرى مثل النشا (C6H10O5) n، ومحلول المادة الرابطة جنبًا إلى جنب مع سيليكات الإيثيل (C8H2O4Si) وحمض الكربونيك (H2CO3). إلى جانب ذلك، تتم مناقشة بعض المشكلات التي تتم مواجهتها أثناء تصنيع الغشاء الخزفي المسامي، أي الكراك في عينة الغشاء، أو مشكلة المواد المتفاعلة غير النشطة، أو الارتفاع أو الانخفاض غير المتساوي أثناء خطوات إزالة الرطوبة أو التلبيد. علاوة على ذلك، تتميز عينة الغشاء من خلال اختبار مختلف بما في ذلك: علاوة على ذلك، تتميز عينة الغشاء من خلال اختبار مختلف بما في ذلك تحليل الجاذبية الحرارية (TGA) و DTG، والتي أظهرت نتائج مرضية، حيث أن هناك نسبة مئوية ضئيلة من فقدان الوزن بعد 750 درجة مئوية. يتم إجراء فلورة الأشعة السينية (XRF) لتصوير الرماد المتطاير وتحليل حيود الأشعة السينية (XRD) لتقييم البنية، والتي وصفت أن الغشاء المصنوع له بنية بلورية مثل السيراميك. يتم استخدام تقنية أرخميدس الرئيسية لتحديد الكثافة الظاهرية، ومسامية عينة الغشاء، والقيم هي 4.484 جم/سم 3، و 62.5 ٪ على التوالي. يتم اكتشاف متوسط حجم المسام البالغ 7.6 ميكرومتر من خلال اختبار المجهر البصري، وبالمثل تم العثور على قوة ميكانيكية تبلغ 2.7 ميجا باسكال. علاوة على ذلك، يتم إجراء اختبار النفاذية البصرية على نطاق تجريبي لمعالجة غازات المداخن لوقود الاحتراق المحتوي على الإطارات ومسحوق الفحم. تظهر النتائج توافق الغشاء الخزفي المسامي المصنوع لاستخدامه في معالجة غازات المداخن.

Translated Description (French)

Le réchauffement climatique est une préoccupation sérieuse dans le monde entier, alors que de nombreux facteurs contribuent à l'augmentation de la température de la terre. La pollution de l'air en est l'une des principales sources. Il est de la plus haute importance d'appliquer les mesures correctives nécessaires pour lutter contre les contaminants dans l'environnement extérieur et intérieur. Dans cette recherche, une étape est prise pour traiter les gaz de combustion, pour lesquels la technologie membranaire est introduite. Une membrane céramique poreuse est synthétisée à partir d'alumine poreuse calcinée (Al2O3) et de cendres volantes lavées activées. Certains autres additifs comme l'amidon (C6H10O5) n, la solution liante ainsi que le silicate d'éthyle (C8H2O4Si) et un agent défloculant acide carbonique (H2CO3), sont utilisés. Parallèlement, certains des problèmes rencontrés lors de la fabrication de la membrane céramique poreuse sont discutés, à savoir les fissures dans l'échantillon de membrane, le problème des réactifs non actifs, la montée ou la chute inégale lors des étapes de déshumidification ou de frittage. En outre, l'échantillon de membrane est caractérisé par un test différent comprenant : En outre, l'échantillon de membrane est caractérisé par un test différent comprenant l'analyse thermogravimétrique (TGA) et le DTG, qui ont montré des résultats satisfaisants, car il y a une perte de poids en pourcentage négligeable après 750 °C. La fluorescence des rayons X (XRF) pour la représentation des cendres volantes et l'analyse par diffraction des rayons X (XRD) pour l'évaluation de la structure sont menées, ce qui décrit que la membrane fabriquée a une structure cristalline comme une céramique. La technique Archimedes Principal est utilisée pour déterminer la densité apparente et la porosité de l'échantillon de membrane, les valeurs sont de 4,484 g/cm3 et 62,5 % respectivement. La taille moyenne des pores de 7,6 µm est déterminée par un test de microscopie optique, de même que la résistance mécanique est de 2,7 MPa. En outre, un test de perméabilité visuelle à l'échelle pilote est effectué pour le traitement des gaz de combustion du carburant de combustion contenant des pneus et de la poudre de charbon. Les résultats montrent la compatibilité de la membrane céramique poreuse fabriquée à utiliser pour le traitement des gaz de combustion.

Translated Description (Spanish)

El calentamiento global es una grave preocupación en todo el mundo, mientras que hay muchos factores que contribuyen a elevar la temperatura de la tierra. Una fuente importante es la contaminación del aire. Es de suma importancia aplicar las acciones correctivas necesarias para abordar los contaminantes en el ambiente exterior e interior. En esta investigación se da un paso para tratar los gases de combustión, para lo cual se introduce la tecnología de membranas. Se sintetiza una membrana cerámica porosa a partir de alúmina porosa calcinada (Al2O3) y cenizas volantes lavadas activadas. Se emplean algunos otros aditivos como almidón (C6H10O5) n, solución aglutinante junto con silicato de etilo (C8H2O4Si) y un agente desfloculante ácido carbónico (H2CO3). Junto con esto, se discuten algunos de los problemas que se enfrentan durante la fabricación de la membrana cerámica porosa, es decir, grietas en la muestra de membrana, problemas de reactivos no activos, subida o bajada desigual durante las etapas de deshidratación o sinterización. Además, la muestra de membrana se caracteriza a través de diferentes pruebas que incluyen: Además, la muestra de membrana se caracteriza a través de diferentes pruebas que incluyen análisis termogravimétrico (TGA) y DTG, que mostraron resultados satisfactorios, ya que hay una pérdida de peso porcentual insignificante después de 750 ° C. Se realiza fluorescencia de rayos X (XRF) para la representación de cenizas volantes y análisis de difracción de rayos X (XRD) para la evaluación de la estructura, que describe que la membrana fabricada tiene una estructura cristalina similar a la cerámica. La técnica de Arquímedes Principal se utiliza para determinar la densidad aparente y la porosidad de la muestra de membrana, los valores son 4.484 g/cm3 y 62.5% respectivamente. El tamaño medio de poro de 7,6 µm se descubre a través de la prueba de microscopía óptica, de manera similar, se encuentra que la resistencia mecánica es de 2,7 MPa. Además, se realiza una prueba de permeabilidad visual a escala piloto para el tratamiento de gases de combustión de combustible en combustión que contiene neumáticos y polvo de carbón. Los resultados muestran la compatibilidad de la membrana cerámica porosa fabricada para ser utilizada para el tratamiento de gases de combustión.

Files

931.pdf

Files (226 Bytes)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:5360980bad11bf9723da89687501effc
226 Bytes
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تحديات التصنيع في تركيب غشاء السيراميك المسامي لمعالجة غاز المداخن بفعالية
Translated title (French)
Défis de fabrication dans la synthèse de la membrane céramique poreuse pour un traitement efficace des gaz de combustion
Translated title (Spanish)
Desafíos de fabricación en la síntesis de membranas cerámicas porosas para un tratamiento eficaz de los gases de combustión

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4386397697
DOI
10.24237/djes.2023.16302

Is supplement to
https://openalex.org/W2966982010 (Other)
https://openalex.org/W2608427080 (Other)
https://openalex.org/W2357863524 (Other)
https://openalex.org/W2281145519 (Other)
https://openalex.org/W2088260918 (Other)
https://openalex.org/W2063845373 (Other)
https://openalex.org/W2000205790 (Other)
https://openalex.org/W1969002797 (Other)
https://openalex.org/W1967520667 (Other)
https://openalex.org/W1561791390 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Pakistan

References

  • https://openalex.org/W1033486247
  • https://openalex.org/W1967394274
  • https://openalex.org/W1974420473
  • https://openalex.org/W2088564484
  • https://openalex.org/W2144984406
  • https://openalex.org/W2191899899
  • https://openalex.org/W2580254020
  • https://openalex.org/W2913614492
  • https://openalex.org/W2938375938
  • https://openalex.org/W2971505954
  • https://openalex.org/W2990598219
  • https://openalex.org/W3082475071
  • https://openalex.org/W3092511156
  • https://openalex.org/W3094437481
  • https://openalex.org/W3159119505
  • https://openalex.org/W3163570482
  • https://openalex.org/W4213067687
  • https://openalex.org/W4213435280