Κατεργασία υαλοκεραμικών υλικών και χαρακτηρισμός με ακτινοβολία Synchrotron
Creators: name: Πινακίδου, Φανή Κλ.
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2006
Subjects: Μικρο-EXAFS(μ-EXAFS)
Μικρο-NEFAFS(μ-NEXAFS)
Micro-EXAFS(μ-EXAFS)
Micro-NEXAFS(μ-NEXAFS)

description: Η ανάγκη για την εύρεση μεθόδων αδρανοποίησης τοξικών βιομηχανικών αποβλήτων αποτελεί ένα σημαντικό πρόβλημα της βιομηχανίας καθόσον οι προτεινόμενες μέθοδοι διαχείρισης(π.χ. ταφή) εγκυμονούν τεράστιους περιβαλλοντολόγους κινδύνους. Η τεχνική της κατεργασίας κόνεων είναι μια πολλά υποσχόμενη μέθοδος αδρανοποίησης αποβλήτων που περιέχουν βαρέα μέταλλα και τα οποία προέρχονται από τοξικά κατάλοιπα δεξαμενών πετρελαίου. Τα χαρακτηριστικά τα οποία την καθιστούν τόσο ελκυστική είναι ο απλός της χαρακτήρας και το γεγονός ότι δεν απαιτεί οικονομικά ασύμφορες εγκαταστάσεις. Η ανάμειξη τοξικού αποβλήτου με στερεά υλικά όπως είναι η πυριτία και η σόδα, οδηγεί στον σχηματισμό υαλωδών και υαλοκεραμικών προϊόντων, στα οποία η συνοχή και χημική σταθερότητα καθορίζεται σε μεγάλο βαθμό από την παρουσία των βαρέων μετάλλων. Η ακτινοβολία Synchrotron αποτελεί ένα καινούργιο και υψηλής ποιότητας εργαλείο που έχει εφαρμογές σε πολλές τεχνικές χρακτηρισμού. Κάποιες από αυτές, όπως είναι οι φασματοσκοπίες EXAFS και NEXAFS επιτρέπουν τον μη-καταστροφικπο δομικό χαρακτηρισμό άμορφων αλλά και κρυσταλλικών υλικών. Πιο συγκεκριμένα, επιτρέπουν στην εξέταση του περιβάλλοντος γύρω από τα άτομα των βαρέων μετάλλων όπως είναι ο σίδηρος και ο μόλυβδος. Η εφαρμογή των τεχνικών NEXAFS και EXAFS σε αδρανοποιημένα τοξικά απόβλητα καθιστά δυνατό τον προσδιορισμό του χημικού περιβάλλοντος(σθένος και συμμετρία) και της μικροδομής(συναρμογή και είδος δεσμών) γύρω από τα άτομα του σιδήρου και μολύβδου. Με τον τρόπο αυτό μπορεί να μελετηθεί με ακρίβεια ο δομικός ρόλος τους στον σχηματισμό των υαλωδών και υαλοκεραμικών υλικών, ο οποίος και προσδιορίζει ουσιαστικά την σταθερότητα του τεκικού προϊόντος. Επί πλέον, η χρήση οπτικών διατάξεων-capillary optics-οι οποίες μειώνουν τις διαστάσεις της δέσμης σε μικρομετρική διακριτική ικανότητα. Ειδικότερα, καταγραφή φασμάτων με διακριτική ικανότητα μm επιτρέπει την μελέτη της επίδρασης της ανομοιογενούς κατανομής των βαρέων στοιχείων, στην μικροδομή γύρω από κάθε άτομο. Με τον τρόπο αυτό μπορεί να μελετηθεί τοπικά, σε διάφορα σημεία του υλικού, η συναρμογή, το σθένος και η συμμετρία γύρω από τα άτομα του Fe και Pb, πληροφορίες οι οποίες δεν μπορούν να εξαχθούν με οποιαδήποτε άλλη τεχνική
description: The development of new methods for the stabilization of toxic industrial wastes has been a subjects of intensive scientific investigation, since the currently used treatment methods conceal great environmental hazards. This PhD Thesis is focused on the characterization of stabilized toxic sludges, containing heavy metals such as iron and lead, which pile-up in the storage tanks of oil industry. The studied samples were prepared by the ball-milling processing technique, which is proved to be an important waste management method that can immobilize and inactivate the heavy metals under question(Fe and Pb). More specifically, ball milling relies on mixing and co-melting of the toxic waste with flux agents, such as silica and soda, leading to the formation of glass and vitroceramic meterials, whose chemical resistance and stability is strongly correlated to the presence of the heavy metals. Amomg the advantages of ball milling we should enlist its low cost and rather low-tech requirements which make it easy to apply. Synchrotron Radiation is high quality tool that can be implemented in numerous novel characterization techniques. More specifically, EXAFS and NEXAFS spectroscopies are ideally suited for the non-destructive microstructural characterization of both amorphous and crystalline materials. In particular, the application of NEXAFS and EXAFS in stabilized industrial wastes allows for the determination of the chemical encironment(valence and symmetry) and microstructure(coordination and type of bonding) around Fe and Pb. Therefore, the structural role of these metals, which determine the integrity of the vitreous and vitroceramic matrix, can be studied thoroughly. Furthermore, the use of capillary optics, which redyce the beam size down to the micrometric scale(in the presence case 5μm), allows for the study of the elemental distribution of these heavy metals with high spatial resolution. In addition, micro-XAFS spectra can disclose the effect of the inhomogeneous distribution of certain elements on their microstructure. Therefore, the coordination, in different spots of sample. This information cannot be extracted with the use of any other conventional characterization technique