Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Symulacje klasycznej dynamiki molekularnej szkieł z układu P2O5-Fe2O3-FeO

Goj P., Stoch P.

Materiały Ceramiczne

|

2018

|

T. 70, nr 2

102--115

PL

Szkła fosforanowe ze względu na swoje właściwości zyskały wiele zastosowań np. w medycynie czy ochronie środowiska. Wprowadzenie żelaza do więźby tych szkieł powoduje poprawę ich odporności chemicznej. Najwyższą odpornością chemiczną cechuje się szkło o składzie 40% mol. Fe2O3 – 60% mol. P2O5. Żelazo w tych szkłach może występować zarówno na III, jak i na II stopniu utleniania. Ich wzajemny stosunek zależy nie tylko od atmosfery w jakiej było topione szkło, ale również od temperatury i czasu topienia. W pracy wykorzystano symulacje klasycznej dynamiki molekularnej MD w celu określenia wpływu jonów Fe(II) na więźbę szkieł z układu P2O5–Fe2O3–FeO. Uzyskane wyniki dobrze zgadzają się z obecnym stanem wiedzy na temat tych szkieł. W symulowanych szkłach odległości między najbliższymi parami jonów P–O, Fe(II)–O, Fe(III)–O i O–O nie zależą od zawartości Fe(II) w strukturze. Wraz ze wzrostem zawartości Fe(II) wzrasta ilość Fe(II) i Fe(III) o koordynacjach większych niż 4.

EN

Due to its properties, phosphate glasses have gained many applications, e.g. in medicine or environmental protection. The incorporation of iron to the glass network causes improvement of chemical durability. The highest chemical durability among others has glass with a composition of 40 mol%Fe2O3 – 60 mo% P2O5. Iron in these glasses may occur on both III and II stage of oxidation. Their ratio depends not only on the atmosphere in which the glass was melted, but also on the temperature and melting time. The work uses the simulations of classic molecular dynamics MD to determine the effect of Fe(II) ions on network of glasses from the P2O5–Fe2O3–FeO system. The obtained results agree well with the current state of knowledge about these glasses. In simulated glasses, the distances between the closest pairs of ions P-O, Fe(II)-O, Fe(III)-O and O-O do not depend on the Fe (II) content in the structure. With the increase in the Fe (II) content, the Fe (II) and Fe (III) levels are increased with coordination greater than 4.

2

Szkła dla immobilizacji odpadów radioaktywnych

Stoch P., Ciecińska M., Stoch A.

Szkło i Ceramika

|

2017

|

R. 68, nr 2

21--25

PL

Witryfikacja odpadów radioaktywnych jest jedną z najskuteczniejszych metod ich immobilizacji. Polega ona na wprowadzeniu składników odpadu w strukturę odpornych chemicznie szkieł. Jest to jedna z nielicznych metod, która pozwala związać pierwiastki radioaktywne i zapobiec ich rozprzestrzenianiu się w bardzo długim okresie. Do tego celu stosuje się szkła borokrzemianowe lub fosforanowe. W pracy przedstawiono podział, źródła pochodzenia oraz podstawy gospodarki odpadami radioaktywnymi, jak również metody ich immobilizacji. Przeprowadzono przegląd stosowanych obecnie szkieł do ich witryfikacji oraz zasady stosowane przy projektowaniu ich składu.

EN

Radioactive waste vitrification is a one of the most effective method of its immobilization. It is based on the incorporation of the waste constituents into the structure of chemically durable glasses. It is one of the few methods which can bind radioactive elements and prevent their spread over a very long period of time. For this purpose a borosilicate or phosphate glasses are used. The paper presents the division, the sources of origin and the basis for radioactive waste management, as well as methods of its immobilization. A review of currently used glasses to the vitrification and the rules applied in the design of their composition is presented.

3

Odporność hydrolityczna szkieł do immobilizacji odpadów szkodliwych

Ciecińska M., Stoch P.

Materiały Ceramiczne

|

2014

|

T. 66, nr 2

135--140

PL

Witryfikacja jest obecnie najskuteczniejszą metodą unieszkodliwiania odpadów niebezpiecznych. Pozwala ona na trwałe unieruchomienie w strukturze szkła pierwiastków szkodliwych, które pełnią rolę modyfikatorów więźby szkła. W pracy badano szkło z układu P2O5–Fe2O3 przeznaczone do immobilizacji odpadów radioaktywnych. Jako modelowy odpad radioaktywny posłużyły Na2SO4 oraz CaCl2. Badano także szkło borokrzemianowe przeznaczone do unieszkodliwiania odpadów medycznych w postaci popiołu. Przeprowadzono badania odporności hydrolitycznej szkieł uzyskanych z mieszanin szkło-odpad. Na tej podstawie określono wpływ ilości dodawanego do szkła odpadu na ich odporność hydrolityczną. Przeprowadzone badania obu rodzajów szkieł wykazały ich przydatność jako matryce do witryfikacji wybranych grup odpadów.

EN

Vitrification is currently the most effective method of disposal of hazardous wastes. This method permanently immobilizes toxic elements into the glass structure, that behave like glass modifiers. Glass coming from the P2O5-Fe2O3 system was studied with respect to the radioactive waste immobilization. Na2SO4 and CaCl2 were used as model wastes. Borosilicate glass for immobilization of medical ashes was also studied. Hydrolytic resistance of the glasses prepared from glass-waste mixtures was investigated. The obtained results confirmed usefulness of the glasses for the vitrification of the studied wastes.

4

Mechanochemia szkieł fosforanowych

Ciecińska M., Stoch P., Szumera M.

Materiały Ceramiczne

|

2012

|

T. 64, nr 4

512-518

PL

Zbadano wpływ aktywacji mechaniczne na strukturę i przemiany termiczne szkieł fosforanowych z układu P2O5-Al2O3-Na2O-Fe2O3. Szkła te są używane w technologii nuklearnej do immobilizacji odpadów radioaktywnych. Szkła aktywowano przez mielenie w młynku planetarnym. Aktywacja mechaniczna wywołuje obniżenie temperatury Tg oraz temperatury krystalizacji szkieł. Zmianie ulega rodzaj powstających faz krystalicznych i proporcje ilościowe pomiędzy nimi. Aktywacja mechaniczna wywołuje także zmiany w strukturze badanych szkieł polegające na przesuwaniu się maksimów pasm w kierunku niższych liczb falowych.

EN

The effect of mechanical activation on the structure and thermal transformations of phosphate glasses from the P2O5-Al2O3-Na2O-Fe2O3 system has been studied. Such glasses are used in nuclear technology for immobilization of radioactive wastes. The glasses were activated by grinding in a planetary mill. The mechanical activation causes a decrease of both the Tg temperature and the glass crystallization temperature. The type of crystalline phases formed and the quantitative proportions between them change as a result. The mechanical activation influenced the structure of the studied glasses creating a tendency to shift band maxima towards lower wave numbers.

5

Fosforanowe materiały ceramiczne do immobilizacji kadmu w środowisku glebowym

Wacławska I., Szumera M.

Materiały Ceramiczne

|

2011

|

T. 63, nr 2

407-412

PL

Jedną z technik zapobiegających włączaniu się pierwiastków toksycznych, zawartych w zanieczyszczonych glebach, w dalszy obieg środowiska jest stosowana w warunkach in situ metoda unieruchamiania ich w postaci nierozpuszczalnych fosforanów. Celem prezentowanej pracy są badania nad wykorzystaniem szkieł fosforanowych i otrzymanych na ich bazie materiałów szkło-krystalicznych, działających jako nośniki składników pokarmowych roślin, do równoczesnego wiązania kadmu w postać nierozpuszczalnych fosforanów. Przebieg reakcji pomiędzy szkłem z układu P2O5-K2O-CaO-MgO a roztworem azotanu kadmu w obecności kwasu cytrynowego, symulującego warunki naturalnego środowiska glebowego, analizowano przy użyciu atomowej spektroskopii emisyjnej (ICP-AES) oraz mikroskopii elektronowej (SEM) połączonej z analizą składu chemicznego w mikroobszarach (EDS). Wykazano, że zarówno szkło fosforanowe, jak i przekrystalizowana jego postać w formie fosforanu potasu ulegając rozpuszczeniu w środowisku zawierającym jony kadmu wiążą go w nierozpuszczalny fosforan kadmu. Obecność kwasu cytrynowego, symulującego warunki środowiska glebowego a równocześnie wykazującego zdolność kompleksowania jonów Cd2+, hamuje nieco proces immobilizacji kadmu.

EN

One of techniques for preventing the recirculation of toxic elements contained in contaminated soils in the environment is a method of restraining them in the form of insoluble phosphates used in in-situ conditions. The aim of this work was to study application of phosphate glasses and relevant glass-crystalline materials acting as carriers of plant nutrients for the simultaneous binding of cadmium in the form of insoluble phosphates. The reaction between glass from the P2O5-K2O-CaO-MgO system and a solution of cadmium nitrate in the presence of citric acid simulating conditions of the natural soil environment was analyzed by using atomic emission spectroscopy (ICP-AES) and electron microscopy (SEM) combined with the analysis of chemical composition in microareas (EDS). It was shown that both the phosphate glass and materials recrystallizing to the form of potassium phosphate dissolved in medium containing cadmium ions, binding them in insoluble cadmium phosphate. The presence of citric acid, simulating the conditions of the soil environment and demonstrating the ability of complexing Cd2+ ions, slightly inhibits the process of cadmium immobilization.

6

Szkło–ceramika dla immobilizacji odpadów szkodliwych

Ciecińska M., Stoch P.

Materiały Ceramiczne

|

2010

|

T. 62, nr 2

184-190

PL

Witryfikacja to obecnie najskuteczniejsza metoda immobilizacji odpadów radioaktywnych. Polega ona na zamykaniu pierwiastków szkodliwych w strukturze szkła. Przedmiot badań stanowią szkła z układów P2O5–Al2O3–R2O i P2O5-Al2O3-Fe2O3-R2O do immobilizacji odpadów w postaci soli. Jako metodę unieszkodliwiania wybrano wytwarzanie spieków mieszanin szkło-odpad. Modelową substancję odpadową stanowił CaCl2. Zbadano proces jego immobilizacji w trakcie spiekania ze szkłami zawierającymi powyżej 50% mas. P2O5. W efekcie przeprowadzonych eksperymentów określono właściwości uzyskanych szkieł i materiałów szkło–ceramicznych. Badania termiczne wykazały, iż wszystkie szkła wykazują zdolność do krystalizacji, przy czym intensywność tego procesu uwarunkowana jest ich składem chemicznym. Dodatek Fe2O3 do szkła zintensyfikował ten proces. Obróbka termiczna szkieł wywołuje wysoki stopień ich przekrystalizowania. Testy odporności hydrolitycznej spieków pozwoliły ustalić, że szkło zawierające w swym składzie Fe2O3 najskuteczniej wiąże odpad. Dodatkowo przeprowadzony proces witryfikacji wszystkich spieków obniżył do minimum wymywalność składników pochodzących z odpadów. Uzyskane wyniki badań pozwalają stwierdzić, że substancja odpadowa w postaci CaCl2 trwale zostaje związana w strukturze materiałów szkło–krystalicznych, co umożliwia jej skuteczną immobilizację.

EN

Vitrification is the most effective method for nuclear waste immobilization. Toxic elements are incorporated into the glass structure. Glasses from the P2O5–Al2O3–R2O and P2O5-Al2O3-Fe2O3-R2O systems were studied for the immobilization of salt waste. As a method of immobilization, sintering of glass–waste mixtures was chosen. CaCl2 was used to simulate the waste. The immobilization process of calcium ions was studied during sintering with glasses containing above 50wt.% P2O5. Properties of the glasses and glass–ceramic materials were determined. Thermal analysis showed that all glasses demonstrated the ability to crystallize. Intensity of this process depended on the chemical composition. The addition of Fe2O3 to glass increased this process. Thermal treatment caused high degree of crystallization of the studied glasses. According to the results of hydrolytic resistance tests, the glass sinters containing Fe2O3 are the most efficient for waste immobilization. Vitrification process of all the glasses reduced leachibility of waste components to a minimum. The studies showed that CaCl2 being a simulated waste was permanently encapsulated in the glass–ceramic materials, making possible their effective immobilization.