Кристаллические фосфаты как формы иммобилизации и утилизации тяжелых металлов: меди, цинка, кадмия, ртути. Синтез, строение, свойства

• Автор: Спиридонова, Марианна Львовна
• Шифр специальности: 03.00.16, 02.00.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 144 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

Ортофосфаты меди, цинка, кадмия, ртути. Химия, кристаллохимия,

ПРОБЛЕМЫ ЭКОЛОГИИ.

1.1 Отверждение отходов меди, цинка, кадмия, ртути.

1.2 Химия и кристаллохимия ортофосфатов двухвалентных бэлементов меди, цинка, кадмия и ртути.

ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.

Объекты исследования. Методы синтеза и исследования.

2.1 Объекты исследования

2.2 Методы синтеза

2.3 Методы исследования и анализа.
2.3.1 Рентгенофазовый анализ
2.3.2 Рентгеноструктуриый анализ
2.3.3 Высокотемпературная рентгенография
2.3.4 ИК спектроскопия
2.3.5 Электронный микрозондовый анализ
2.3.6 Электронный парамагнитный резонанс
2.3.7 Методика определения мощности дозы урадиации.
2.3.8 Методика радиационного газовыделения
2.3.9 Методика гидротермальных испытаний
2.3. Методика исследований в агрессивных химических средах
ГЛАВА 3. Синтез Си, 2п, С6, содержащих фосфатов сложного катионного состава. Изучение их фазообразования и строения.
3.1 Си, гп, Сс, Ьсодержацис фосфаты, образующие ряды общего вида
Нат.2ХВпхгг2Чту4Рз т 1,3, 5.
3.2 Сбсодержащие фосфаты, образующие ряды общего вида
Иат.2ХС1чТ2шхРз ш 1,3, 5
3.3 Си, 2п, Сс1, Нйсодержащие фосфаты, образующие ряды общего вида
Во.51хМу2.хРехР,, М,у Т1, Ък, т.
3.4 Сс1содержащие фосфаты с цирконием, гафнием и церием, образующие ряды общего вида С1о.5Се2.хМ1Рз, МУ Ъх, НЕ
3.5 Уточнение структуры фосфата кадмияцерия IV СсСсгСРООз
ГЛАВА 4. Свойства Си, , Сс, 1 содержащих фосфатов
4.1 Поведение при нагревании.
4.1.1 Термическая устойчивость фосфатов Си, Ъх, Сс1, и 1, 3, 4валентных элементов
4.1.2 Тепловое расширение
4.2 Радиационная устойчивость
4.3 Химическая устойчивость
4.3.1. Гидротермальные испытания.
4.3.2 Испытания в агрессивных химических средах
ГЛАВА 5. Основные закономерности кристаллизации и фазоопразования
КАРКАСНЫХ ФОСФАТОВ ТИТАНА, ЦИРКОНИЯ, ГАФНИЯ, ЦЕРИЯ С ДВУХВАЛЕНТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ Си, Сб И ИХ СТРОЕНИЕ И ПОВЕДЕНИЕ В ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ УСЛОВИЯХ ТЕМПЕРАТУРА, РАДИАЦИЯ, ГИДРОТЕРМАЛЬНЫЕ И ХИМИЧЕСКИЕ
ВОЗДЕЙСТВИЯ
ВЫВОДЫ.
ЛИТЕРАТУРА


Описывается метод капсуляции ртути и мышьяка в элементарном состоянии и в соединениях, извлеченных из твердых отходов, при смешивании их с жидким полисульфидным полимером 3. Предлагается способ связывания отходов например, шламов или отходов от очистки дымовых газов, содержащие ртуть, кадмий в твердые материалы, который заключается в смешивании отходов в порошкообразной или кусковой форме со смолой или воском. Цементы изучаются как формы иммобилизации и захоронения различных кадмийсодержащих отходов, а также мышьяка, хрома, ртути, свинца, меди и других тяжелых металлов в виде солей или комплексных соединений, содержащихся в доменном шлаке, золе, осадках гальванического, керамического, красильного, электрохимического и др. Ртутьсодержащие отходы стабилизируют и отверждают также путем смешивания с сернополимерным цементом 8. Разрабатывается способ иммобилизации жидких отходов, содержащих тяжелые металлы, при смешивании с высокоглиноземистым цементом с добавками тонкодисперсного кремнезема 9. Предлагается метод консервации цементом золы, образующейся при сжигании муниципальных отходов. Зола содержит медь, цинк, кадмий, свинец и хром, а также отмечается присутствие в исходной смеси натрия и калия . В работе проводится сравнение способов герметизации отходов, содержащих тяжелые металлы, гидравлическим цементом и полимерными композициями. Оценивается также возможность использования отходов зола и шлак, содержащие никель, медь, цинк, мышьяк, свинец и другие токсичные металлы в производстве асфальтобнтумных смесей для дорожного строительства . Однако, полимерные материалы, смолы, цементы и битумы, как правило, не удовлетворяют ряду требований, которые предъявляются материалам при длительном хранении, например смолы, полимеры и битумы являются легкогорючими, а цементы недостаточно устойчивы к действию воды. В этом отношении стекла и керамические материалы как форма отверждения стоят на ступень выше. Поэтому разрабатываются методы иммобилизации токсичных металлов в стекло, стеклокерамические и керамические материалы. Так в приводится способ остекловывания различных отходов, в том числе золы, содержащей свинец, цинк и кадмий. Рассматривается также переработка токсичных отходов гетита отходы гидрометаллургии цинковых руд в стсклокерамичсские матрицы , и оцениваются свойства этих матриц с точки зрения применения их в строительной индустрии. Предлагается использовать процесс переработки отходов, содержащих свинец и кадмий, в алюмосиликатное стекло . Рассмотрены пути иммобилизации цинксодержащих отходов с получением стекловидных и керамических материалов. Керамический материал синтезируется сплавлением шихты из стекловидного шлака с глиной и метилцеллюлозой . Но и метод остекловывания, используемый в последние годы в различных странах для отверждения токсичных, в том числе и радиотоксичных отходов, не позволяет решить все проблемы, связанные с долговременной их изоляцией от окружающей среды. Для этой цели наиболее экологически целесообразным представляется метод включения отходов в кристаллические формы минералоподобного типа. Известно, что природные минералы проявляют высокую стабильность в течение геологических периодов, что дает основание для прогноза надежной фиксации высокотоксичных отходов в кристаллические матрицы. В литературе имеются публикации о связывании токсичных металлов в керамические материалы, но таких работ пока мало. В для получения керамического продукта в измельченный гальванический шлам, содержащий более СиО, добавляют природную глину и проводят термообработку при 0С. В результате утилизации получается высокоактивный катализатор селективного восстановления оксидов азота аммиаком. Возможность стабилизации ртути в химически связанной фосфатной керамике из различных видов отходов, где содержание ртути в виде растворимых солей составляло 0. Разрабатывается также способ нейтрализации соединений меди, цинка и кадмия из продуктов, образующихся при сжигании промышленных отходов деструкции измельченных автомобильных покрышек, проводов и др.