Rok 2017 nr 3

2017-3

Inż. Ap. Chem. 2017, 56, nr 3
SPIS TREŚCI NUMERU  pobierz spis Str.
STRESZCZENIA
Artykuły naukowe:
R. CHERBAŃSKI, E. MOLGA: Modelowanie CFD deflagracji mieszaniny wodoru
z powietrzem w testowym aparacie ENACCEF
Inż. Ap. Chem., 2017, 56, 3, 62-63                       pobierz plik artykułu (in English)
Przedstawiono wyniki modelowania CFD deflagracji mieszaniny wodoru z powietrzem w testowym aparacie ENACCEF (Orlean, Francja). Aparat jest ustawiony pionowo i ma całkowitą wysokość równą 4,9 m. Obliczenia przeprowadzono dla wartości stosunku BR (Blockage Ratio) równego 0. Do obliczenia prędkości płomienia burzliwego użyto modeli Zimonta i Petersa. Żaden z modeli nie był w stanie dokładnie odtworzyć danych doświadczalnych. Jednakże zastosowanie modelu Zimonta daje relatywnie dobre wyniki na tle innych wyników dostępnych w literaturze dla tego przepadku.
Słowa kluczowe: CFD, spalanie, wodór, ENACCEF, model Zimonta
62
——————————————————————————————————–
K. CZYŻEWSKA, A. TRUSEK-HOŁOWNIA: Zastosowanie katalazy w rozkładzie nadtlenku wodoru
Inż. Ap. Chem., 2017, 56, 3, 64-65
Zaprezentowano efekty immobilizacji katalazy wyizolowanej z psychrotolerancyjnych mikroorganizmów z rodzaju Serratia, na powierzchni membrany z regenerowanej celulozy. Uzyskane rezultaty potwierdzają zwiększenie stabilności preparatu enzymatycznego na drodze immobilizacji w obecności wysokich stężeń substratu (do 40 g/l) przy pH 10.
Słowa kluczowe:
katalaza, Serratia, nadtlenek wodoru, membrana
64
——————————————————————————————————–
K. DĄBKOWSKA: Alkaliczna obróbka wstępna lignocelulozowych odpadów kukurydzianych
Inż. Ap. Chem., 2017, 56, 3, 66-67
Przedyskutowano wpływ wybranych warunków alkalicznej obróbki wstępnej odpadów kukurydzianych, tj. słomy oraz odziarnionych kolb, na efektywność hydrolizy enzymatycznej polisacharydów zawartych w biomasie. Alkaliczną obróbkę wstępną przeprowadzono z użyciem 2% NaOH oraz 2% H2O2 (pH 11,5) przez 2, 9 i 24 h. Wszystkie warianty alkalicznej obróbki wstępnej biomasy kukurydzianej pozwoliły otrzymać biomasę charakteryzującą się wysoką podatnością frakcji polisacharydowej na hydrolizę enzymatyczną. Wydajność scukrzania celulozy oraz hemiceluloz wyniosła ponad 80%.
Słowa kluczowe: lignoceluloza, biomasa, słoma kukurydziana, odziarnione kolby kukurydzy, hydroliza enzymatyczna
66
——————————————————————————————————–
K. DYMOWSKI, M. MAZURKIEWICZ-PAWLICKA, T.R. SOSNOWSKI: Badanie wpływu nanomateriałów węglowych na surfaktant płucny metodą pulsującej kropli
Inż. Ap. Chem., 2017, 56, 3, 68-69
Przeanalizowano wpływ dwóch typów wielościennych nanorurek węglowych oraz nanopłatków tlenku grafenu na dynamiczne właściwości powierzchniowo czynne surfaktantu płucnego (Curosurf) oraz opisujące je dylatacyjne właściwości reologiczne powierzchni ciecz-gaz. Na podstawie badań wykonanych metodą pulsującej kropli oceniono i  porównano wpływ analizowanych  nanomateriałów na sprężystość i lepkość powierzchniową surfaktantu płucnego oraz środka powierzchniowo czynnego z nanocząsteczkami(stężenie 0,25÷1 mg/ml). Uzyskane dane potwierdziły, że nanomateriały węglowe wpływają na dynamikę zmian napięcia powierzchniowego w tym układzie, a obserwowane efekty zależą od zarówno powinowactwa nanomateriałów do wody (hydrofilowość/hydrofobowość), jak i innych właściwości fizycznych. Uzyskane wyniki wskazują, że inhalacja nanocząstek węglowych  nie jest obojętna dla zdrowia, gdyż może wpływać na dynamikę zmian napięcia powierzchniowego, a zatem i na przebieg procesów transportu masy w układzie surfaktantu płucnego.
Słowa kluczowe: dynamiczne napięcie powierzchniowe, reologia powierzchni, inhalacja, nanocząstki
68
——————————————————————————————————–
E. GABRUŚ,  D. DOWNAROWICZ: Analiza krzywych przebicia w procesie adsorpcyjnego odwadniania alkoholi alifatycznych
Inż. Ap. Chem., 2017, 56, 3, 70-71
Przedstawiono wyniki badań adsorpcyjnego osuszania ciekłego propanolu i butanolu na nieruchomym złożu zeolitowych sit molekularnych 3A i 4A o wysokości 0,76 m. Stężenie wody w roztworach alkoholi wynosiło 2÷10% mas., prędkość przepływu cieczy 2 i 3·10-4 m/s. Doświadczalne krzywe przebicia analizowano za pomocą modeli adsorpcyjnych Thomasa, Yoona-Nelsona, Boharta-Adamsa, Wolborskiej, Yana oraz Clarka. Najlepsze dopasowanie uzyskano dla modeli Thomasa oraz Yoona-Nelsona.
 Słowa kluczowe: adsorpcja wody, propanol, butanol, zeolitowe sita molekularne
70
——————————————————————————————————–
I. GRUBECKI: Jak najefektywniej oczyszczać ścieki przemysłowe z nadtlenku wodoru?
Inż. Ap. Chem., 2017, 56, 3, 72-73
Przeprowadzono analizę matematyczną by ocenić, czy zastosowanie optymalnego sterowania temperaturą w procesie rozkładu nadtlenku wodoru przez natywną katalazę Terminox Ultra jest uzasadnione. Oceny dokonano w oparciu o wskaźnik będący ilorazem czasów trwania procesu prowadzonego przy optymalnym profilu temperatury oraz w warunkach izotermicznych. Wykazano, że zastosowanie optymalnego sterowania temperaturą jest uzasadnione, gdy proces przebiega do osiągnięcia wysokich stopni przemiany oraz niskich aktywności enzymu. Dodatkowo wprowadzenie ograniczeń temperaturowych obniża wartość ocienianego wskaźnika. Przedstawiona analiza może być pomocna przy ekonomicznej ocenie procesów sterowanych optymalnie.
Słowa kluczowe: enzymatyczny reaktor okresowy, biotransformacja, optymalne sterowanie temperaturą, rachunek wariacyjny
72
——————————————————————————————————–
I. GRUBECKI: Prognozowanie przebiegu rozkładu H202 w reaktorze rurowym ze stałym złożem katalazy Terminox Ultra. Cz. I. Ocena oporów dyfuzyjnych
Inż. Ap. Chem., 2017, 56, 3, 74-75
Przeprowadzono ocenę oporów dyfuzyjnych dla procesu rozkładu nadtlenku wodoru przez komercyjną katalazę Terminox Ultra immobilizowaną na powierzchni nieporowatych kulek szklanych. Oceny dokonano w oparciu o wcześniejszą analizę, na podstawie której określono model zewnętrznego transportu masy oraz wartości stałych szybkości reakcji (kR). Pokazano, że dla ³ 15 cm3min-1 najwolniejszym etapem jest dyfuzja wewnątrz biokatalizatora, natomiast dla < 15 cm3min-1 transport masy w warstwie ciekłej otaczającej biokatalizator. Przeprowadzona ocena w pełni uzasadnia zastosowanie globalnego współczynnika efektywności jako wielkości wyrażającej wpływ oporów dyfuzyjnych.
Słowa kluczowe: rozkład nadtlenku wodoru, opory dyfuzyjne, współczynnik efektywności, reaktor ze złożem stałym
74
——————————————————————————————————–
A. KOWALIK-KLIMCZAK, E. STANISŁAWEK, M. GRĄDKOWSKI: Możliwości regeneracji wody ze ścieków mleczarskich w procesie nanofiltracji
Inż. Ap. Chem., 2017, 56, 3, 76-77
Zbadano wpływ wstępnego  oczyszczania  ścieków mleczarskich za pomocą filtra przegrodowego oraz dwóch zintegrowanych układów obejmującego mikro- lub ultrafiltrację poprzedzoną filtracją za pomocą filtrów przegrodowych. Stwierdzono, że racjonalnym rozwiązaniem wstępnego oczyszczania ścieków mleczarskich przed procesem nanofiltracji jest zastosowanie układu składającego się filtra przegrodowego i ultrafiltracji. Woda zregenerowana ze ścieków mleczarskich w powyższy sposób może być ponownie użyta do mycia instalacji, zbiorników i cystern samochodowych.
Słowa kluczowe: nanofiltracja, ścieki mleczarskie, regeneracja wody
76
——————————————————————————————————–
K. KRAMEK-ROMANOWSKA, T.R. SOSNOWSKI: Redukcja napięcia powierzchniowego
w układzie woda-powietrze zawierającym niejonowy surfaktant – porównanie modeli z limitem transportu masy
Inż. Ap. Chem., 2017, 56, 3, 78-79                       pobierz plik artykułu (in English)
Przedstawiono propozycję opisu dynamiki obniżania napięcia powierzchniowego układu roztwór niejonowego surfaktantu Tween80-powietrze. Zaproponowany model wykorzystuje ujęcie makroskopowe procesu z zastosowaniem koncepcji współczynnika wnikania masy w fazie ciekłej. W obliczeniach uwzględniono zmienność pola powierzchni pęcherza, na której gromadzi się surfaktant oraz efekty konwekcyjne. Wyniki porównano z  asymptotycznym rozwiązaniem Ward-Tordai dyfuzyjnego modelu transportu surfaktantu do powierzchni międzyfazowej oraz wynikami eksperymentalnymi.
Słowa kluczowe: dynamika adsorpcji, napięcie powierzchniowe, dyfuzja, konwekcja
78
——————————————————————————————————–
R. KRZYWDA, B. WRZESIŃSKA, J. WAWER: Ocena możliwości wydzielania limonenu
z oleju uzyskanego z pirolizy odpadów gumowych
Inż. Ap. Chem., 2017, 56, 3, 80-81
Separacja limonenu z oleju popirolitycznego jest trudna ze względu na obecność substancji
o zbliżonych temperaturach wrzenia. Przeprowadzono badania doświadczalne destylacyjnej separacji limonenu i obliczenia symulacyjne rektyfikacji okresowej przy użyciu programu ChemCad. Symulacje prowadzono dla kolumn o różnej liczbie półek i wybranych ciśnień. W badaniach doświadczalnych, jak i symulacjach stwierdzono, że nie jest możliwe uzyskanie czystego limonenu metodami destylacyjnymi. Zastosowanie dwukrotnej rektyfikacji umożliwia jedynie otrzymanie mieszaniny o podwyższonej zawartości limonenu.
Słowa kluczowe: odpady gumowe, piroliza, olej popirolityczny, limonen
80
——————————————————————————————————– 
S. KWIATKOWSKA-MARKS, J. MIŁEK: Współczynnik spowolnienia dyfuzji soli metali ciężkich w granulkach alginianowych
Inż. Ap. Chem., 2017, 56, 3, 82-83
Wyznaczono współczynniki spowolnienia dyfuzji w granulkach alginianu wapnia dla 9 różnych soli metali ciężkich: CuCl2, CuSO4, CdCl2, CdSO4, ZnCl2, ZnSO4, Zn(NO3)2, Pb(NO3)2, Cr(NO3)3. Wartość współczynnika spowolnienia dyfuzji zależała od rodzaj metalu (najlepsza dyfuzja dla CuCl2, a najniższe φ dla Cr(NO3)3), anionu soli metalu oraz zawartości alginianu w granulkach. Wzrost zawartości alginianu w granulkach prowadził do obniżenia wartości współczynnika spowolnienia dyfuzji. Obecność jonów siarczanowych znacząco obniżała wartość współczynnika spowolnienia dyfuzji soli tych metali w granulkach alginianowych. Najniższe współczynniki spowolnienia otrzymano dla wszystkich soli siarczanowych.
Słowa kluczowe: współczynnik spowolnienia dyfuzji, alginiany, metale ciężkie
82
——————————————————————————————————–
M. LECH, A. TRUSEK-HOŁOWNIA: Biodegradacja serwatki w bioreaktorze membranowym
Inż. Ap. Chem., 2017, 56, 3, 84-85
Celem pracy było opracowanie procesu biodegradacji serwatki lub permeatów serwatki w bioreaktorze membranowym. Na wylocie z bioreaktora została umieszczona membrana mikrofiltracyjna separująca komórki bakteryjne szczepu Lactobacillus rhamnosus, które pozostając w strefie reakcji zwiększały wydajność procesu. Wysoka koncentracja  biomasy spowodowała, że strumień wylotowy zawierał o 73% mniej laktozy niż strumień opuszczający klasyczny bioreaktor mieszalnikowy pracujący w takich samych warunkach.
Słowa kluczowe: laktoza, BZT, mikrofiltracja, współczynnik podziału strumieni
84
——————————————————————————————————–
M. LEWAK, E. MOLGA: Modelowanie matematyczne dyspersji zanieczyszczeń
w atmosferze za pomocą metod CFD
Inż. Ap. Chem., 2017, 56, 3, 86-87
Przedstawiono modelowanie matematyczne transportu zanieczyszczeń za pomocą metod CFD. W tym celu zaprezentowany został model dyfuzji burzliwej przy pomocy turbulentnej liczby Schmidta. W pracy przedstawiono wyniki symulacji nieustalonego transportu zanieczyszczeń generowanego przez źródło miejscowe. Modelowanie CFD pozwala na dokładniejsze modelowanie transportu masy niż modelowanie oparte o modele analityczne. Metoda ta wymaga sporego zapotrzebowania na moc obliczeniową.
Słowa kluczowe: dyspersja zanieczyszczeń, model dyfuzji burzliwej, turbulentna liczba Schmidta, CFD
86
——————————————————————————————————–
P. MACHNIEWSKI, E. MOLGA: Symulacja CFD detonacji wodorowo-powietrznej o dużej skali
Inż. Ap. Chem., 2017, 56, 3, 88-89                       pobierz plik artykułu (in English)
Przedstawiono użycie metodologii obliczeniowej mechaniki płynów (CFD) do symulacji sytuacji awaryjnych związanych z wybuchem detonacyjnym mieszaniny wodoru i powietrza o zasięgu typowym dla w skali przemysłowej. Podano wyniki obliczeń opartych na równaniach Eulera dla ośrodka ściśliwego z jednoetapową reakcją chemiczną, której kinetykę modelowano za pomocą równania Arrheniusa o odpowiednio dobranych parametrach. Uzyskano zadowalającą zgodność przewidywanego nadciśnienia fali uderzeniowej oraz prędkości frontu fali detonacyjnej, obliczonych podczas symulacji 2D, z opublikowanymi wynikami pomiarów przeprowadzonych podczas detonacji stechiometrycznej mieszaniny wodoru i powietrza w półsferycznym balonie o pojemności 300 m3 w przestrzeni otwartej.
Słowa kluczowe: CFD, detonacja, bezpieczeństwo, wodór, scenariusz awaryjny
88
——————————————————————————————————–
M. MATUSZAK, M. OCHOWIAK, S. WŁODARCZAK:  Metody poprawy efektywności procesu rozpylania w nebulizatorach pneumatycznych
Inż. Ap. Chem., 2017, 56, 3, 90-91
Omówiono metody poprawy efektywności procesu rozpylania w nebulizatorach pneumatycznych. Skupiono się na podniesieniu temperatury rozpylanej cieczy oraz dodatkowym napowietrzaniu cieczy w naczyńku nebulizacyjnym. Połączenie tych dwóch efektów w znaczący sposób przyczyniło się do zmniejszenia średniej średnicy kropli, a charakter aerozolu stał się bardziej monodyspersyjny. Ponadto określono wpływ objętościowego natężenia przepływu gazu na proces atomizacji.
Słowa kluczowe
: rozpylanie, średnia średnica kropli, widmo rozpylenia, nebulizator
90
——————————————————————————————————–
A. METERA, A. MARKOWSKA-RADOMSKA, E. DŁUSKA, K. KOSICKI, B. TUDEK,
T. FRĄCZYK: Emulsje podwójne i potrójne z modyfikowanymi powierzchniami kropel jako nośniki substancji czynnych
Inż. Ap. Chem., 2017, 56, 3, 92-93
Przedstawiono wyniki badań modyfikacji powierzchni kropel emulsji podwójnych jako potencjalnych nośników substancji czynnych do celowanego uwalniania. Modyfikacja polegała na adsorpcji  fizycznej przeciwciał CD15 na powierzchniach kropel, fazy membranowej emulsji W1/O/W2. Stan adsorpcji przeciwciał był oceniony na podstawie analizy efektu cieplnego wszystkich oddziaływań międzycząsteczkowych przy użyciu metody izotermicznego miareczkowania kalorymetrycznego. Wyznaczony efekt cieplny oddziaływań przeciwciała i składników fazy membranowej  potwierdził ich adsorpcję na powierzchniach kropel fazy membranowej emulsji W1/O/W2.
Słowa kluczowe: emulsje wielokrotne, kontaktor helikoidalny, modyfikacja powierzchni kropel, terapia celowana, izotermiczne miareczkowanie kalorymetryczne
92
——————————————————————————————————–
U. MICHALCZUK, A. PENCONEK, A. MOSKAL: Właściwości reologiczne wybranych płynów ustrojowych. Cz. I. Modele płynów biologicznych
Inż. Ap. Chem., 2017, 56, 3, 94-95
Praca zawiera przegląd literaturowy sztucznych modeli zastępczych płynów biologicznych i porównanie ich właściwości reologicznych do właściwości reologicznych płynów ustrojowych. Badania obejmowały przygotowanie modeli płynów biologicznych oraz wyznaczenie podstawowych parametrów reologicznych tj. krzywej płynięcia oraz zależności lepkości w funkcji naprężeń ścinających, w temperaturach: 22 °C, 36,6 °C i 40 °C. Zmierzone wartości dla modeli mieszczą się w zakresie wartości wykazywanych przez naturalne płyny biologiczne. Płyny modelowe zachowują charakterystykę płynięcia płynów ustrojowych.
Słowa kluczowe: płyny ustrojowe, reologia, krzywe płynięcia
94
——————————————————————————————————–
M. OCHOWIAK, M. MATUSZAK, S. WŁODARCZAK, M. ANCUKIEWICZ, A. KRUPIŃSKA: Analiza wpływu wybranych parametrów na oczyszczanie powietrza w odpylaczu komorowym wykorzystującym zjawisko ruchu wirowego
Inż. Ap. Chem., 2017, 56, 3, 96-97
Przedstawiono wyniki badań doświadczalnych i analizę sprawności procesu odpylania dla cylindrycznego odpylacza komorowego wykorzystującego ruch wirowy. Wykazano, że skuteczność odpylania wzrasta ze wzrostem średnicy cząstki ciała stałego oraz zmniejszeniem natężenia przepływu gazu. Dużą sprawność odpylania uzyskano dzięki wykorzystaniu ruchu wirowego. Cylindryczny kształt odpylacza pozwala na oszczędność materiałów konstrukcyjnych, a tym samym na zmniejszenie kosztów.
Słowa kluczowe: odpylanie, odpylacz komorowy, ruch wirowy, sprawność
96
——————————————————————————————————–
S. PATER, W. CIESIELCZYK: Zastosowanie pompy ciepła typu powietrze/woda do ogrzewania pojemnościowego wody i chłodzenia powietrza
Inż. Ap. Chem., 2017, 56, 3, 98-99
Badano zastosowanie pompy ciepła typu powietrze/woda do ogrzewania wody w zasobniku o pojemności 160 l i jednoczesnego chłodzenia powietrza wewnątrz pomieszczenia laboratoryjnego Wydziału Inżynierii i Technologii Chemicznej Politechniki Krakowskiej. Omówiono wpływ takich parametrów jak temperatura powietrza, temperatura wody w zasobniku, przerwy w pracy pompy ciepła oraz częstotliwość pracy sprężarki na uzyskiwany współczynnik efektywność pracy pompy ciepła (COP). Średnia wartość współczynnika COP w seriach pomiarowych zawierała się w przedziale od 2,1 do 2,7.
Słowa kluczowe: pompa ciepła, dolne źródło ciepła, górne źródło ciepła, współczynnik efektywności pracy
98
——————————————————————————————————–
D. POLAK, K. KUCHARSKA, M. SZWAST: Membrany polipropylenowe modyfikowane kopolimerem PEBA w filtracji ścieków z pralni przemysłowych
Inż. Ap. Chem., 2017, 56, 3, 100-101
Przedstawiono wstępne badania nad opracowaniem nowej membrany do zastosowania
w procesach oczyszczania wód popralniczych oraz odzyskiwania z nich detergentów. Nowa membrana uzyskiwana jest poprzez modyfikację membrany polipropylenowej metodą flow coating. Przedstawiono wpływ wybranych para metrów procesu flow coating (prędkość przepływu roztworu wzdłuż membrany oraz czas kontaktu roztwór-membrana) na właściwości filtracyjne membrany. Wstępne badania potwierdziły, że zastosowana metoda pozwala na nadanie membranie nowych właściwości filtracyjnych.
Słowa kluczowe: membrany polipropylenowe, kopolimer PEBA, filtracja, ścieki popralnicze
100
——————————————————————————————————–
L. RUDNIAK, E. MOLGA: Numeryczna symulacja pożaru powierzchniowego powstałego w wyniku wycieku LNG
Inż. Ap. Chem., 2017, 56, 3, 102-103
W pracy wykorzystano oprogramowanie ANSYS Fluent 18.1 do numerycznego modelowania pożaru powierzchniowego. Model CFD wymagał numerycznego rozwiązania równań bilansu masy, pędu, zmodyfikowanego modelu turbulencji SAS, energii oraz bilansu składników. Wyniki uzyskane z numerycznej symulacji wycieku skroplonego gazu LNG w postaci profili temperatury, intensywności emitowanego przez spalany gaz promieniowania cieplnego oraz stężenia produktów spalania posłużyły do oceny skutków takiego pożaru.
Słowa kluczowe: modelowanie CFD, pożar powierzchniowy, LNG, promieniowanie cieplne
102
——————————————————————————————————–