xxiii Ïανελληνιο ÏÏ Î½ÎµÎ´Ïιο ÏÏ ÏÎ¹ÎºÎ·Ï ÏÏεÏÎµÎ±Ï ÎºÎ±ÏαÏÏαÏÎ·Ï & εÏιÏÏÎ·Î¼Î·Ï ...
xxiii Ïανελληνιο ÏÏ Î½ÎµÎ´Ïιο ÏÏ ÏÎ¹ÎºÎ·Ï ÏÏεÏÎµÎ±Ï ÎºÎ±ÏαÏÏαÏÎ·Ï & εÏιÏÏÎ·Î¼Î·Ï ...
xxiii Ïανελληνιο ÏÏ Î½ÎµÎ´Ïιο ÏÏ ÏÎ¹ÎºÎ·Ï ÏÏεÏÎµÎ±Ï ÎºÎ±ÏαÏÏαÏÎ·Ï & εÏιÏÏÎ·Î¼Î·Ï ...
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
Επίδραση της Προσθήκης Αργιλοπυριτικών Ορυκτών στην Δομή και τις Ιδιότητες των<br />
Βορικών Υάλων<br />
1. ΠΕΡΙΛΗΨΗ<br />
Ε. Διαμάντη * , Α. Γεωργούλας , Α. Λεκάτου, Θ. Ματίκας και Μ. Καρακασίδης<br />
Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων, Τμήμα Επιστήμης και Τεχνολογίας των Υλικών<br />
*ediaman@cc.uoi.gr<br />
Τα τελευταία χρόνια υπάρχει μεγάλο ερευνητικό ενδιαφέρον στην χρήση αργιλοπυριτικών ορυκτών για την προσρόφηση και<br />
παγίδευση βαρέων μετάλλων [1, 2]. Παράλληλα όμως με την μεγάλη τους προσροφητική ικανότητα τα υλικά αυτά<br />
εμφανίζουν μεγάλη ιοανταλλακτική ικανότητα και ευαισθησία σε υγρή εγχάραξη που γενικά περιορίζει την ικανότητα τους<br />
για ακινητοποίηση των ρυπαντών. Εναλλακτική λύση αποτελεί η ανάπτυξη νέων υάλων και υαλοκεραμικών από<br />
αργιλοπυριτικά ορυκτά και υάλους οξειδίων τα οποία να παρουσιάζουν υψηλή χημική σταθερότητα. Η παρούσα εργασία<br />
έχει ως στόχο την μελέτη της επίδρασης της προσθήκης του φυλλόμορφου αργίλου ( μοντμοριλλονίτης Zenith ) στην δομή<br />
και τις ιδιότητες της υάλου 0,33Να 2 Ο-0,67B 2 O 3 . Παρασκευάστηκαν ύαλοι με την μέθοδο ψύξης τήγματος από υψηλές<br />
θερμοκρασίες με προσθήκη στη αρχική διαδική ύαλο από 10 έως και 100%κ.β. μοντμορινολλίτη. Η δομική μελέτη των νέων<br />
συστάσεων υάλων πραγματοποιήθηκε με φασματοσκοπίες υπερύθρου και Raman. Επίσης προσδιορίστηκαν η πυκνότητα, η<br />
χημική σταθερότητα και οι μηχανικές ιδιότητες των υάλων και συσχετίστηκαν με την δομή τους. Η ανάλυση των<br />
αποτελεσμάτων έδειξε ότι η συνεχής προσθήκη του μοντμοριλλονίτη στην ύαλο 0,33Να 2 Ο-0,67B 2 O 3 έχει ως αποτέλεσμα<br />
την συστηματική βελτίωση των μηχανικών ιδιοτήτων και της χημικής της σταθερότητας.<br />
2. ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ<br />
Η αρχική ύαλος 0,33 Να 2 Ο-0,67BB2O 3 (NaB-glass) παρασκευάστηκε χρησιμοποιώντας ως αρχικές πρώτες ύλες Na 2 CO 3 και<br />
H 3 BO 3 . Κατάλληλης στοιχειομετρίας αρχικό μείγμα τοποθετήθηκε σε χωνευτήρι πλατίνας και μεταφέρθηκε εντός<br />
ηλεκτρικού κλιβάνου θερμοκρασίας 1000°C. Μετά από παραμονή στον κλίβανο για μία ώρα έγινε ψύξη του παραγόμενου<br />
τήγματος ανάμεσα σε δυο μεταλλικές πλάκες. Η ύαλος που παρασκευάστηκε χρησιμοποιήθηκε για την παραγωγή νέων<br />
συστάσεων υάλων με την προσθήκη φυλλόμορφου ορυκτού (από 10%κ.β. έως 100%κ.β). Συγκεκριμένα ποσότητα από την<br />
αρχική ύαλο αναμείχθηκε με υπολογισμένες ποσότητες μοντοριλλονίτη τύπου Zenith-N από την νήσο Μίλο που έχει την<br />
ακόλουθη σύσταση: Na 0.63 K 0.07 Ca 0.11 {Si 7.75 Al 0.25 }{Al 3.21 Mg 0.69 Fe 3+ 0.05Ti 0.05 }O 20 (OH) 4 . Μετά την τήξη των πρώτων υλών<br />
και την ψύξη των τηγμάτων οι ύαλοι που παρασκευάστηκαν τοποθετήθηκαν εκ νέου για μερικές ώρες στους 500°C και<br />
ψύχθηκαν αργά έως την θερμοκρασία δωματίου. Έγιναν μετρήσεις περίθλασης ακτίνων-Χ και φασματοσκοπίας IR και μ-<br />
Raman. Επίσης μετρήθηκε η πυκνότητα τους με την μέθοδο του Αρχιμήδη, η χημική τους αντοχή σε απιονισμένο νερό στους<br />
90°C και οι μηχανικές τους ιδιότητες με την χρήση συσκευής παραγωγής υπερήχων.<br />
3. ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ<br />
Τα διαγράμματα της περίθλασης ακτίνων-Χ (δεν δείχνονται εδώ) επιβεβαίωσαν την άμορφη δομή όλων των δειγμάτων,<br />
καθώς δεν εμφάνισαν χαρακτηριστικές ανακλάσεις που θα μπορούσαν να αποδοθούν σε τυχόν κρυσταλλικές φάσεις. Τα<br />
δείγματα επίσης παρουσίασαν οπτική διαφάνεια και δεν παρατηρήθηκαν μικροκρυσταλλικές φάσεις καθώς και αδιάλυτη<br />
ποσότητα του μοντοριλλονίτη. Επομένως κατά την τήξη των μειγμάτων ο μοντμορινολίτης έχασε την φυλόμορφη δομή του<br />
και τα στοιχεία που το αποτελούν (κυρίως Al και Si αλλά και Na, Fe, Mg και Ca) έγιναν μέρος του άμορφου υαλώδους<br />
δικτύου της βορικής υάλου νατρίου.<br />
Απορρόφηση<br />
%Zenith-N<br />
100<br />
50<br />
40<br />
30<br />
20<br />
10<br />
NaB<br />
1265<br />
1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400<br />
cm -1 1008<br />
455<br />
Ένταση<br />
1490<br />
1100 985<br />
900<br />
770<br />
1600 1400 1200 1000 800 600 400<br />
Μετατόπιση Raman (cm -1 )<br />
Σχήμα 1. (α) Φάσματα υπερύθρου και (β) Raman, βορικών υάλων νατρίου<br />
που παρασκευάστηκαν με προσθήκη μοντμοριλλονίτη .<br />
503 431<br />
50<br />
40<br />
30<br />
20<br />
10<br />
NaB<br />
222