Kiss Endre, Horváth Miklós, Bíró Borbála, Hári László A Dunaújvárosi Főiskola Természettudományi és Környezetvédelmi Tanszékén folyó környezetvédelmi kutatások Kiss Endre, Horváth Miklós, Bíró Borbála, Hári László

A Tanszék főbb kutatási területei a környezetvédelem területén I. Elektrosztatikus feltöltődés vizsgálata Ózongenerátorok előállítása és alkalmazása a környezetvédelemben Gyors villamos kisülések alkalmazása füstgázok gázszennyezőinek felbontásában Szállóporok ólom és cinktartalmának csökkentése

A Tanszék főbb kutatási területei a környezetvédelem területén II. Kohászati salakok felhasználása az útépítésben Építési bontási hulladékok felhasználása Ipari szennyvizek tisztítása ózonnal és villamos kisülésekkel Talajtani kutatások Természetes vizekben élő algák vizsgálata Alacsonyhőmérsékletű elfolyó vizek hulladékhőjének hasznosítása

Elektrosztatikus feltöltődés vizsgálata Az ITER (Európai Fúziós Projekt) egyik biztonsági problémájában való részvétel, porrobanás lehetőségeinek és elhárításának lehetősége

A környezet A fúziós edény alján levő divertorok Anyagi minőség: grafit, wolfram Hűtőlemez: berillium Alaphelyzetben vákuum

A keletkező por Oka: a plazmából érkező nagysebességű részecskék ablációs hatása Mérete: grafit esetében 10mm-nél nagyobb Wolfram esetében 5 és 10mm között Berílium esetében 5mm-nél nagyobb részecskék Évente akár 5 cm vastag réteg is leválhat

Mitől robban? A kisülési kamrában üzemszerű állapotban alacsony nyomású hidrogén van A Berílium hűtőpajzs megreped, nagynyomású víz törhet be, ami a magas hőmérsékletű alkatrészeken elbolik-durranógáz, kohászat

Mitől robban II. Az edény más részén levegő tör be A levegő oxigénje és a grafit reakcióba lép A porok és a levegő oxigénje porrobanást eredményez

Áramlástani helyzet A betörő vízgőz, vagy levegő áramlástanilag vákuumba érkezik Nincs lamináris határréteg A por és a gáz halmazállapotú anyag tökéletesen keveredik Könnyen fellép a triboelektromos töltés Elektrosztatikai eredetű porrobbanás is felléphet

Miért kell vizsgálni? A berendezés (ITER) működéséhez engedélyek kellenek Az engedélyek egyik fontos feltétele a biztonságosság Veszélyek esetén javaslatot kell tenni annak csökkentésére és elhárítására

Mit kell vizsgálni? Minimális szikraérzékenység Minimális gyújtásérzékenység A robbanás terjedési sebessége és ereje A robbanásban keletkező termékek terjedése és későbbi lehetséges reakciói (pl. vízgőz-durranógáz, a hidrogén és az oxigén mozgása, gyújtási energia megléte (kohászat))

Mit kell vizsgálni? II. A porok hőmérsékletének hatása a robbanási paraméterekre A porok méreteinek hatása a robbanási paraméterekre A porok anyagi minőségének hatása a robbanási paraméterekre A veszélyek csökkentési, eliminálási lehetőségei

Hartmann cső Pressure

Hartmann cső fényképe

Az energia mérése Mérés szorzással és integrálással ∫u i dt HV Current Timing Pressure

Eredmények Grafit: 10mJ elegendő Hőmérséklet növekedésével exponenciálisan csökken (1/T-vel) Wolfram: 30mJ elég Berílium?

Gyors villamos kisülések alkalmazása füstgázok gázszennyezőinek felbontásában Villamos porleválasztóhoz hasonló reaktor

Laboratóriumi kísérletek 0.2 0.4 0.6 0.8 1 5 10 15 20 25 30 35 40 Feszültségimpulzus csúcsérték (kV)

Modellalkotás, áramkör

Modellalkotás, felbontás

Modellezés eredménye 1017 1015 1013 1011 109 107 105 103

Modellalkotás eredménye

Toroid transzformátor Egy tipikus áramkör Egyutas egyenirányító 4 nF 100 nF 0,13 – 47 kΩ Szikraköz Kábel Porleválasztó Toroid transzformátor 230 V

Eredmények bekapcsolás kikapcsolás

Ózongenerátorok alkalmazása a környezetvédelemben Ózongenerátorok fejlesztése Felületi kisüléssel Kombinált felületi és térfogati kisüléssel Alkalmazás kisüléskémiai reaktorként Alkalmazás víztisztításban

Szállóporok nehézfémtartalmának csökkentése I. Konverterbe adagolt ócskavas egy része horganyzott, amelyről a cink és az ólom a füstgázba kerül A szállópor 60-65%-a vas, 3-5%-a cink, 0,3-0,6%-a ólom Visszajáratás komoly technológiai és környezetvédelmi probléma

Szállóporok nehézfémtartalmának csökkentése II. Kokszporral és kötőanyaggal keverve, hevítés során a cink és az ólom eltávozik, a vasoxid redukálódik

A kísérletek kiinduló mintája 32 5 10 db 90 80 

Retorta Axonometrikus kép 2 mm d2 = 237 mm ℓ = 615 mm 25 mm Ø 8 mm

A kísérleti elrendezés Szűrő v. Porleválasztó Gázelosztó CO mérő CO2 mérő Pa N2 Áramlásmérő Vákuumszivattyú (ha szükséges) Kéménybe Retorta

Végtermékek I.

Végtermékek II.

Végtermékek III.

A redukció foka

Kohászati salakok felhasználása az útépítésben Hulladékhő felhasználása Képernyő üveg beolvasztása salakba Üvegesedési vizsgálatok

Építési bontási hulladékok felhasználása Azbeszt ártalmatlanítása beolvasztással Szálas hőszigetelő anyagok beolvasztása Üvegesedés Üvegtéglák

Ipari szennyvizek tisztítása ózonnal és villamos kisülésekkel Ózon és hidrogénperoxid együttes alkalmazása Gyors villamos kisülések alkalmazása Eredmények

A talajok védelmével, vagy a romlott (degradált) talajállapot helyreállításával kapcsolatos vizsgálatok, kutatási irányok

A talajminőséget veszélyeztető folyamatok és a főbb szennyezők felmérése Ipari tevékenység Városiasodás, urbanizáció Közlekedés, energia Mezőgazdaság

A talajminőséget veszélyeztető folyamatok és a főbb szennyezők felmérése Ipari tevékenység Városiasodás, urbanizáció Közlekedés, energia Mezőgazdaság

Főbb szennyezők Szerves (mikro)-szennyezők (POP-ok) Kommunális szennyvizek mosó- és tisztítószerek Szénhidrogének (PAH), NOx, SOx – savas esők Növényvédő-szerek, műtrágyák

A talajállapot, a talajminőség kimutatási lehetőségeinek kutatása Fizikai-kémiai–biológiai módszerek alkalmazása. Adatok nyerése, adatbázis létrehozása szennyezett területekről. Adatkezelés, a tényezők közötti összefüggések megállapítása (matematikai-statisztikai eszközökkel). A leginkább használható módszerek kiválasztása A talajállapot nyomon-követése a kialakított módszerekkel, folyamatos monitoring lehetősége Adatbázis létrehozása, szaktanácsadás.

A talajállapot helyreállítási, javítási lehetőségeinek kutatása A szennyezéseket lebontani képes mikroorganizmusok izolálása A mikrobák tesztelése laboratóriumi körülmények között (lebontó-képesség, tolerancia, terhelhetőség) A mikrobák tenyészthetősége Az alkalmazhatóság és a technológia kialakítása

Természetes vizekben élő algák vizsgálata Új kutatási irány Endocrin disruptorok

Alacsonyhőmérsékletű elfolyó vizek hulladékhőjének hasznosítása Országosan mintegy 2 GW Megújuló energia A Termodinamika II. Főtétele

Energia hatásfok Nem 100% Nem 80% Sokszor 16% Szénerőmű-villamos energia-világítás 16% x 70% x 2% ? 0,22% 20MJ-ból 44kJ fény

Kutatási irányok TIOP Intelligens energetikailag önfenntartó ház és energiaracionalizálási tudásközpont létrehozása Biomassza égetésvizsgálati vizsgálati állomás létrehozása Termoelem Hőszivattyú alaklmazása