Συντάχθηκε 02-09-2022 13:44
Ενημερώθηκε:
05-09-2022 11:08
Τόπος: Εξ’ αποστάσεως - Ανοιχτή στο κοινό
Σύνδεσμος τηλεδιάσκεψης
Έναρξη: 09/09/2022 12:00
Λήξη: 09/09/2022 13:00
Τίτλος: Προσδιορισμός της προσροφητικής ικανότητας μπεντονιτών με τις μεθόδους της κεραμικής πλάκας και του κυανού του μεθυλενίου
Εξεταστική Επιτροπή:
Χρηστίδης Γεώργιος , Καθηγητής ΜΗΧΟΠ (Επιβλέπων)
Γκαμαλέτσος Πλάτων , Επίκουρος Καθηγητής ΜΗΧΟΠ
Δρ. Κάραλης Αθανάσιος, Imerys
Περίληψη:
Αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η εξέταση και η μελέτη της ορυκτολογικής σύστασης μέσω περιθλασιμέτρου ακτινών Χ (ΧRD), 28 δειγμάτων μπεντονίτη από διάφορες περιοχές εκ των οποίων είναι η Μήλος, η Ινδία, η Νότια Αφρική καθώς και οι ΗΠΑ. Τα δείγματα αυτά, αρχικά υποβλήθηκαν σε ξήρανση και κονιοποίηση σε μορφή πούδρας και στη συνέχεια αναλύθηκαν ορυκτολογικά, μέσω της περιθλασιμετρίας των ακτίνων Χ (XRD) καθώς επίσης πραγματοποιήθηκε ο ποιοτικός και ο ποσοτικός προσδιορισμός αργιλικών ορυκτών. Η ποσοτική ανάλυση πραγματοποιείται για να ληφθούν ποσοστά των αργιλικών ορυκτών είτε στο χύδην πέτρωμα είτε στο αργιλικό κλάσμα. Ταυτοποιηθήκαν έως και 16 διαφορετικά ορυκτά, εκ των οποίων το κύριο συστατικό είναι ο σμεκτίτης (μοντμοριλλονίτης) περιεκτικότητας 95,9% εως και 52,4%. Συνυπάρχουν ακόμα ορυκτά της ομάδας των πλαγιοκλαστών (αλβίτης), του πυριτίου (χαλαζίας), των καλιούχων αστρίων (σανιδινό, μικροκλινής), των ανθρακικών ορυκτών (ασβεστίτης), των μαρμαρυγιών (μοσχοβίτης, ιλλίτης, βιοτίτης), κλινοπτινόλιθου (ζεόλιθος), γιαροσίτης, γύψος, χριστοβαλίτης, πυρίτης και αλίτη.
Ακόμα, στην παρούσα εργασία παρουσιάζονται τα πειραματικά αποτελέσματα των εργαστηριακών αναλύσεων, που έχουν ως στόχο τον χαρακτηρισμό των εξεταζόμενων δειγμάτων καθώς και την μελέτη της προσροφητικής τους ικανότητας μέσω της μεθόδου της πορώδους κεραμικής πλάκας (plate test), με σκοπό να προσδιοριστεί η ικανότητα δείγματος μπεντoνίτη να προσροφά νερό. Η συγκεκριμένη μέθοδος λειτούργησε ορθά και διαπιστώθηκε ότι τα νατριούχα δείγματα έχουν πολύ υψηλή περιεκτικότητά προσρόφησης νερού σε σχέση με τα ασβεστούχα δείγματα μπεντονίτη. Τα ενεργοποιημένα δείγματα έδειξαν επίσης μεγάλη ικανότητα προσρόφησης νερού, ενώ τα δείγματα που είχαν θερμανθεί στους 550ο C δεν προσρόφησαν νερό.
Τέλος, εφαρμόσθηκε η μέθοδος του κυανού του μεθυλενίου για τα ίδια δείγματα στην οποία εξετάστηκε ο προσδιορισμός και η εκτίμηση της ικανότητας ανταλλαγής κατιόντων του μπεντονίτη. Αυτό επιτεύχθηκε μετρώντας σε (ml) την προσρόφηση του κυανού του μεθυλενίου σε σχέση με τον ξηρό μπεντονίτη. Διαπιστώθηκε ικανή απορρόφηση κυανού από τα περισσότερα δείγματα εκτός από εκείνα τα οποία είχαν θερμανθεί στους 550ο C που δεν προσρόφησαν περισσότερο από 2 ml κυανού του μεθυλενίου. Διαφορετική συμπεριφορά παρουσίασε το δείγμα USA Kinney, το οποίο προσρόφησε 31 ml κυανό του μεθυλενίου ενώ στο πείραμα της κεραμικής πλάκας δεν προσρόφησε αρκετό νερό αν και η περιεκτικότητα του σε σμεκτίτη είναι 95,9%.
Abstract:
The purpose of the present Thesis is the examination and study of the mineralogical composition through X-ray diffractometer (XRD) of 28 bentonite samples from different regions of which are Milos, India, South Africa and the USA. These samples were first subjected to drying and pulverization in powder form and then analyzed mineralogically through X-ray diffraction (XRD) as well as qualitative and quantitative determination of clay minerals. The quantitative analysis is carried out to obtain percentages of clay minerals in either the bulk rock or the clay fraction. Up to 16 different minerals were identified, of which the main component is smectite (montmorillonite) with a content of 95,9 % to 52,4 %. There are also minerals of the plagioclase group (albite), silica (quartz), potassium feldspar (sanidite, microcline), carbonate minerals (calcite), mica (muscovite, illite, biotite), clinoptinolite (zeolite), jarosite, gypsum, cristobalite, pyrite and halite.
Furthermore, this Thesis presents the experimental results of the laboratory analyses, which aim to characterize the tested samples and to study their adsorptive capacity through the ceramic plate method, in order to determine the ability of bentonite samples to adsorb water, following the porous plate adsorption-absorption method (plate test). This method worked correctly and it was found that sodium samples display a very high water adsorption capacity compared to calcium bentonite samples. The Na-activated samples also showed high water adsorption capacity, while the samples heated at 550o C failed to adsorb water.
Finally, the methylene blue method was applied to the same samples in which the determination and estimation of the cation exchange capacity of bentonite was examined. This was achieved by measuring the absorbance of methylene blue relative to dry bentonite (ml). Methylene blue absorption was observed for most samples except those heated at 550o C which failed to absorb more than 2 ml of methylene blue. A different behavior was observed by the USA Kinney sample which absorbed 31 ml of methylene blue while in the ceramic plate experiment it did not adsorb enough water, although it has smectite content of 95.9%.
