Reception of Nanostructured Materials Based on Illite for Toxic Substances Immobilization
| Autor: | Doroshenko, D. V., Spasonova, L. M., Pavlenko, V. M., Kornilovych, B. Yu. |
|---|---|
| Jazyk: | ukrajinština |
| Rok vydání: | 2017 |
| Předmět: |
наноструктуровані матеріали
выщелачивание наноструктурированные материалы 666.3.017+546.95 sorption структурообразование heat treatment термообработка химическая стойкость хімічна стійкість гидрослюда структуроутворення cobalt chemical resistance гідрослюда leaching illite вилуговування сорбція nanostructured materials сорбция кобальт structuring термообробка |
| Zdroj: | Наукові вісті НТУУ «КПІ» : міжнародний науково-технічний журнал, 2017, № 3(113) |
| Popis: | Проблематика. При широкомасштабному використанні природних глинистих сорбентів однією з проблем, що потребують подальшої розробки, є питання утилізації відпрацьованих сорбентів. З економічної точки зору їх регенерація є недоцільною. Тому одним із найбільш прийнятних методів утилізації відпрацьованих силікатних сорбентів є їх високотемпературна обробка. Мета дослідження. Встановлення механізму іммобілізації іонів кобальту в структурі сорбентів на основі гідрослюди та визначення оптимальних умов термообробки для формування наноструктурованих матеріалів з підвищеними фізико-механічними властивостями та стійкістю до вилуговування. Методика реалізації. Уточнення особливостей структурних перетворень гідрослюд при термічній обробці методами ядерної магнітно-резонансної спектроскопії та рентгенофазового аналізу. Дослідження умов одержання кристалізаційних структур у зразках термооброблених гідрослюдистих сорбентів, а також встановлення взаємозв’язку між їх структурою та фізико-хімічними і механічними властивостями. Результати дослідження. Досліджено особливості структурних перетворень гідрослюди під час термічної обробки, встановлено механізм фіксації іонів токсиканту (Со2+) в наноструктурованій матриці. Досліджено фізико-механічні (густину, відкриту пористість, водопоглинення, границю міцності на стиск) та фізико-хімічні (стійкість до вилуговування агресивними реагентами) властивості відпрацьованих гідрослюдистих сорбентів, оброблених за різної температури. Висновки. При підвищенні температури термообробки атоми алюмінію в структурі гідрослюди поступово переходять з октаедричної в тетраедричну координацію, що супроводжується формуванням тривимірного наноструктурного каркаса, який забезпечує міцну фіксацію іонів токсиканту. Встановлено, що оптимальною температурою термообробки для гідрослюди є 900 °С, за якої одержані наноструктуровані матеріали мають оптимальні фізико-механічні та фізико-хімічні властивості. Background. Using natural clay sorbents on a wide scale, one of the issues that need further development is the issue of used sorbents utilization. From an economic point of view regeneration is inappropriate. Therefore, one of the most suitable methods of waste silica sorbents disposal is their high temperature processing. Objective. Establishing of cobalt ions immobilization in the structure of sorbents based on illite and determination of the optimal heat treatment conditions for the formation of nanostructured materials with improved physicomechanical properties and resistance to leaching. Methods. Refining of illite structural transformation features during heat treatment by NMR spectroscopy and XRD, research of the conditions for obtaining crystallization structures in heat-treated illitic sorbents samples and establishing the relationship between their structure and physicochemical and mechanical properties. Results. The features of illite structural transformations during heat treatment have been investigated, the mechanism of toxic ions (Со2+) fixation in nanostructured matrix has been determined. Physicomechanical (density, open porosity, water absorption, ultimate tensile strength in compression) and physicochemical (resistance to aggressive leaching reagents) properties of illitic waste sorbents treated at different temperatures have been investigated. Conclusions. With increasing the temperature of heat treatment aluminum atoms in the structure of illite are moving from octahedral to tetrahedral coordination, which is accompanied by the formation of three-dimensional nanostructured framework that provides a strong fixation of toxicant ions. It was found that the optimum temperature for heat treatment of illite is 900 °C, which produced nanostructured materials with optimal physicomechanical and physicochemical properties. Проблематика. При широкомасштабном использовании природных глинистых сорбентов одной из проблем, требующих дальнейшей разработки, является вопрос утилизации отработанных сорбентов. С экономической точки зрения их регенерация нецелесообразна. Поэтому одним из наиболее приемлемых методов утилизации отработанных силикатных сорбентов является их высокотемпературная обработка. Цель исследования. Установление механизма иммобилизации ионов кобальта в структуре сорбентов на основе гидрослюды и определение оптимальных условий термообработки для формирования наноструктурированных материалов с повышенными физико-механическими свойствами и устойчивостью к выщелачиванию. Методика реализации. Уточнение особенностей структурных преобразований гидрослюд при термической обработке методами ядерной магнитно-резонансной спектроскопии и рентгенофазового анализа. Исследование условий получения кристаллизационных структур в образцах термообработанных гидрослюдистых сорбентов, а также установление взаимосвязи между их структурой и физико-химическими и механическими свойствами. Результаты исследования. Исследованы особенности структурных преобразований гидрослюды во время термической обработки, установлен механизм фиксации ионов токсиканта (Со2+) в наноструктурированной матрице. Исследованы физико-механические (плотность, открытая пористость, водопоглощение, предел прочности на сжатие) и физико-химические (устойчивость к выщелачиванию агрессивными реагентами) свойства отработанных гидрослюдистых сорбентов, обработанных при разной температуре. Выводы. При повышении температуры термообработки атомы алюминия в структуре гидрослюды постепенно переходят из октаэдрической в тетраэдрическую координацию, что сопровождается формированием трехмерного наноструктурного каркаса, который обеспечивает прочную фиксацию ионов токсиканта. Установлено, что оптимальной температурой термообработки для гидрослюды является 900 °С, при которой полученные наноструктурированные материалы имеют оптимальные физико-механические и физико-химические свойства. |
| Databáze: | OpenAIRE |
| Externí odkaz: |
|