Study of hydrophobic properties of lime dusts
 
More details
Hide details
 
Gospodarka Surowcami Mineralnymi – Mineral Resources Management 2010;26(2):41–56
 
KEYWORDS
ABSTRACT
The lack of hydrophobic properties of many products often limits their storage, transport or application abilities in the areas where they would be otherwise valuable as raw materials because of their other characteristics. The development of new technologies allows for the modification of such products by means of providing them with waterproof properties, which gives a chance of extending the scope of their application both in everyday life, and in many industries. Research carried out into this field is related both to the new methods of manufacturing hydrophobic materials and their characterization. The development of new methods of hydrophobization of solids entails a necessity of a thorough study of the properties of the received product. An overview of the literature on the subject suggests that although there was a lot of attention referred to hydrophobic processes, usually the studies concerned the issue of securing building materials, which is the subject concentrating on the specific interaction between moisture and a large surface. The phenomena occurring during the hydrophobization of fine solids is rarely described in literature. The test methods applied then can only be used in the case of some specific materials or situations as, for example, during the determination of stearin content in an anti-explosive lime dust (Polish Standard 1994). The purpose of the study was to assess the possibilities of using standard methods of examination of the nature of the surface of the solids for the evaluation of the degree of hydrophobization of fine materials. Developing a coherent methodology for characterising this type of materials would be important for the assessment of the method of hydrofobization processes. Such studies may result in a larger use of hydrophobic materials in the fields more precise than construction or mining industries - in the production of bioseparation equipment, mikrofluid apparatuses and equipment for transporting liquids without losses. Lime dust from the Czatkowice Quarry (Buczek, Vogt 2008) was used as a raw material. The research into hydrophobization of the material used in industry, i.e. lime dust does not only have a practical value, but also a cognitive one. Such a research thus creates the possibility to compare the properties of modified dusts with the hydrophobic properties of an anti-explosive lime dust, which is well tested (Polish Standard 1994). In this study, four research methods were used: 'floating on water surface', stearin extraction with ethyl ether solution, a film flotation and a capillary rise method. The last one - capillary rise method seems to be the most promising for the achievement of the objective of the research.
METADATA IN OTHER LANGUAGES:
Polish
Badanie właściwości hydrofobowych modyfikowanych pyłów wapiennych
pył wapienny, hydrofobowość, wzniesienie kapilarne
Brak właściwości hydrofobowych szerokiej gamy produktów niejednokrotnie ogranicza możliwości ich magazynowania, transportu, czy stosowanie w takich dziedzinach, gdzie stanowiłyby one cenny surowiec ze względu na pozostałe swoje właściwości. Rozwój nowych technologii pozwala modyfikować materiały w kierunku nadania im właściwości wodoodpornych i rozszerza zakres ich stosowania zarówno w życiu codziennym, jak i w wielu dziedzinach przemysłu. Badania prowadzone w tej tematyce są związane zarówno z nowymi sposobami wytwarzania materiałów hydrofobowych, jak i z ich charakteryzowaniem. Opracowanie nowej metody hydrofobizacji materiału stałego pociąga za sobą konieczność gruntownego przebadania właściwości otrzymywanego produktu. Badania literaturowe wskazują, że choć procesom hydrofobizacji poświęcono wiele prac, to zazwyczaj dotyczą one zagadnień zabezpieczania materiałów budowlanych, czyli tematyki związanej ze specyficznymi oddziaływaniami wilgoci z dużą powierzchnią. Rzadko spotyka się w literaturze opis zjawisk zachodzących podczas hydrofobizacji surowca stałego, drobnodyspersyjnego. Stosowane wówczas metody badawcze często są możliwe do użycia tylko w przypadku konkretnych materiałów, jak to przykładowo ma miejsce podczas oznaczania zawartości stearyny w pyle wapiennym przeciwwybuchowym. Celem pracy była ocena możliwości stosowania standardowych metod badania charakteru powierzchni ciał stałych do określania stopnia hydrofobizacji modyfikowanych materiałów drobnodyspersyjnych. Opracowanie spójnej metodyki charakteryzowania tego typu materiałów miałoby istotne znaczenie dla oceny sposobów prowadzenia procesów hydrofobizacji. Prace takie mogą spowodować szersze wykorzystanie materiałów hydrofobowych, w dziedzinach bardziej precyzyjnych niż budownictwo czy przemysł górniczy - w budowie urządzeń do bioseparacji oraz urządzeń do transportu cieczy bez strat. Badaniom poddano pył wapienny z kopalni kamienia w Czatkowicach. Prowadzenie badań hydrofobizacji na używanym przemysłowo surowcu, jakim jest pył wapienny ma nie tylko znaczenie utylitarne, ale również poznawcze. Daje bowiem możliwość porównana właściwości modyfikowanych proszków z hydrofobowymi właściwościami dobrze przebadanego materiału jakim jest przeciwwybuchowy pył wapienny. W pracy użyto czterech metod badawczych: 'pływania po powierzchni wody', ekstrakcji seryny za pomocą eteru etylowego, metody 'film flotation' oraz wzniesienia cieczy w kapilarze. Najbardziej obiecująca dla poszukiwanego celu badań wydaje się być metoda wzniesienia cieczy w kapilarze.
 
REFERENCES (22)
1.
Adamson A.W., Gast A. P., 1997 - Physical Chemistry of Surface. New York, John Wiley and Sons.
 
2.
Buczek B., Vogt E., 2006 - Hydrofobizacja pyłu wapiennego dla potrzeb górnictwa węglowego. Ecological Chemistry and Engineering, vol. 13, no. S4, 391-398.
 
3.
Ciesielczyk F., Krysztafkiewicz A., Jesionowski T., 2006 - Syntetyczne krzemiany magnezu modyfikowane organofunkcyjnymi silanami. Przemysł Chemiczny, 85/8-9, 806-809.
 
4.
Cybulski K., 2003 - Zarządzanie bezpieczeństwem pracy w górnictwie - część 4. Analiza zagrożenia wybuchem pyłu węglowego w rejonach ścian o wysokiej koncentracji wydobycia. Wiadomości Górnicze, 10, 466-476.
 
5.
Czarnecki L., Broniewski T., Henning O., 1996 - Chemia w budownictwie. Warszawa, Arkady.
 
6.
Dang-Vu T., Hupka J., 2005 - Characterization of porous materials by capillary rise method. Physicochemical Problems of Mineral Processing, 39, 47-65.
 
7.
Dang-Vu T., Hupka J., Drzymała J., 2006 - Impact of roughness on hydrophobicity of particles measured by the Washburn method. Physicochemical Problems of Mineral Processing, 40, 45-52.
 
8.
Domasłowski W., Kęsy-Lewandowska M., Łukaszewicz J.W., 1998 - Badania nad konserwacją murów. Toruń, Uniw. M. Kopernika.
 
9.
Dutkiewicz E., 1998 - Fizykochemia powierzchni. Warszawa, WNT.
 
10.
Field P., 1982 - Dust explosions. New York, Elsevier.
 
11.
Fuerstenau D.W. and Williams M.C., 1987, Characterization of hydrophobicity of particles by film flotation. Colloids and Surfaces, 22, 87-91.
 
12.
Hausner H., 1967 - Friction conditions in a mass of metal powder. International Journal of Powder Metallurgy, 3, 7-13.
 
13.
Hsieh C., Chen W., 2009 - Superhydrophobicity from Two-tier Roughned Texture:Microscale Carbon Fabrics Decorated with Carbon Nanotubes. Chemical Engineering Transactions, Vol. 17, 1723-1728.
 
14.
Krysztafkiewicz A., Jesionowski T., 2003 - Układy hybrydowe krzemionka-barwnik organiczny: otrzymywanie i zastosowanie. Przemysł Chemiczny, 82/8-9, 844-846.
 
15.
Lebecki K., 1993 - Neutralizacja osiadłego pyłu węglowego jako zabezpieczenie przed przenoszeniem wybuchu. Prace Naukowe GIG, 784, 15.
 
16.
Polska Norma PN-80/G-04511, Paliwa stałe. Oznaczanie zawartości wilgoci, 1980.
 
17.
Polska Norma PN-G-11020, Pył kamienny przeciwwybuchowy, 1994.
 
18.
Rokiel M., 2006 - Poradnik. Hydroizolacje w budownictwie. Wybrane zagadnienia w praktyce. Warszawa, Dom Wydawniczy Medium.
 
19.
Vogt E., 2008 - Hydrophobization of fine solids presented on the example of limestone powder. Polish Journal of Chemical Technology, Vol. 10, no. 1, 49-51.
 
20.
Vogt E.,Buczek B., 2007 -Rola i znaczenie pyłu wapiennego w systemie zabezpieczeń przeciwwybuchowych w kopalniach węgla kamiennego. Gospodarka Surowcami Mineralnymi, T. 23, z. spec. 3, 235-242.
 
21.
Vogt E., Opaliński I., 2009 - The comparison of properties of hydrophobized limestone powders produced in different methods. Chemical EngineeringTransactions, Vol. 17, 1711-1716, Editor Sauro Pierucci, ISBN 978-88-95608-01-3.
 
22.
Wolański P., 1992 - Dust explosion research in Poland. Pow. Tech. 71, 197-206.
 
eISSN:2299-2324
ISSN:0860-0953