CZ2013377A3 - Způsob pasivace povrchu geopolymerů a alkalicky aktivovaných materiálů - Google Patents

Způsob pasivace povrchu geopolymerů a alkalicky aktivovaných materiálů Download PDF

Info

Publication number
CZ2013377A3
CZ2013377A3 CZ2013-377A CZ2013377A CZ2013377A3 CZ 2013377 A3 CZ2013377 A3 CZ 2013377A3 CZ 2013377 A CZ2013377 A CZ 2013377A CZ 2013377 A3 CZ2013377 A3 CZ 2013377A3
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
alkali
geopolymer
geopolymers
solution
materials
Prior art date
Application number
CZ2013-377A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ304583B6 (cs
Inventor
Petr Ptáček
Tomáš Opravil
Jaromír Havlica
František Šoukal
Original Assignee
Vysoké Učení Technické V Brně
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Vysoké Učení Technické V Brně filed Critical Vysoké Učení Technické V Brně
Priority to CZ2013-377A priority Critical patent/CZ304583B6/cs
Publication of CZ2013377A3 publication Critical patent/CZ2013377A3/cs
Publication of CZ304583B6 publication Critical patent/CZ304583B6/cs

Links

Landscapes

  • Aftertreatments Of Artificial And Natural Stones (AREA)

Abstract

Popisuje se způsob pasivace povrchu geopolymerních a alkalicky aktivovaných materiálů připravených s použitím hydroxidu nebo vodního skla sodného, draselného, lithného či směsného jejich ponořením do roztoku nebo vystavením působení par kyseliny fluorovodíkové nebo jejích solí nebo kyseliny hexafluorokřemičité nebo jejích solí. Na povrchu materiálu se tvoří nerozpustná vrstva, která zvyšuje odolnost proti vodě, snižuje náchylnost pro tvorbu výkvětů a hygroskopicitu, snižuje alkalické pH a také vyluhovatelnost látek zabudovaných do struktury materiálu.

Description

Oblast techniky
Vynález se týká způsobu pasivace geopolymemích a alkalicky aktivovaných materiálů připravených s použitím hydroxidu nebo vodního skla sodného, draselného, lithného či směsného jejich ponořením do roztoku nebo vystavením působení par kyseliny fluorovodíkové nebo jejích solí nebo kyseliny hexafluorokřemičité nebo jejích solí za účelem zvýšení jejich odolnosti vůči působení vody a omezení tvorby výkvětů krystalizací rozpustných solí na jejich povrchu.
Dosavadní stav techniky
Za geopolymery jsou považovány anorganické polymerní materiály, které jsou připravovány z hlinitokřemičitanových materiálů jejich aktivací v zásaditém prostředí za normální teploty a tlaku. Typicky se používá reakce delaminováného a dehydroxylovaného kaolinu (metakaolinu) s vodním
Průběh alkalicko-křemičité reakce vyžaduje vysoké pH (pH > 12) a na materiálu tak zpravidla zůstává značné množství sodných iontů, které zvyšují rozpustnost, náchylnost k tvorbě výkvětů a hygroskopicitu povrchu [a] [b]. Pro omezení negativního vlivu nadbytku alkálie se často doporučuje použití hydroxidu draselného nebo draselného vodního skla, použití těchto látek je však dražší než použití hydroxidu sodného či sodného vodního skla.
Reference:
[a] F. Soukal, T. Opravil, P. Ptáček, B. Foller, J. Brandštetr, P. Roubíček, Geopolymers amorphous ceramics via solution, in: Some thermodynamic, structural and behavioral aspects of materials accentuating non-crystalline states, ed. J. Šesták, M. Holeček, J. Málek, Plzeň, 2009. ISBN 798-80-87269-06-0.
[b] V.D. Gluchovski, Gruntosilikaty. Grosstrojizdat, Kiev 1959.
Objasnění výkresů j
Obr.jl: Idealizovaná struktura geopolymeru (Gluchovsky [b]).
Λ
Podstata vynálezu
Výše uvedené nevýhody řeší způsob pasivace povrchu geopolymerů a alkalicky aktivovaných materiálů podle vynálezu, spočívající ve vytvoření málo rozpustné vrstvy na jejich povrchu působením fluoridů.
Předmětem vynálezu je způsob pasivace povrchu geopolymerů a alkalicky aktivovaných materiálů připravených s použitím hydroxidu nebo vodního skla sodného, draselného, lithného či směsného jejich ponořením do roztoku nebo vystavením působení par kyseliny fluorovodíkové (HF) nebo jejích solí nebo kyseliny hexafluorokřemičité (H2S1F4) nebo jejích solí. Při koncentraci kyseliny fluorovodíkové nebo kyseliny hexafluorokřemičité vyšší než 102*. se geopolymer nebo alkalicky aktivovaný materiál ponechá ponořený v roztoku nebo ponechá vystavený působení par maximálně 1 minutu a při koncentraci kyseliny fluorovodíkové nebo kyseliny hexafluorokřemičité nižší než l(í%. se geopolymer nebo alkalicky aktivovaný materiál ponechá ponořený v roztoku nebo ponechá vystavený působení 5 minut až 30 minut a poté se geopolymer nebo alkalicky aktivovaný materiál ponechá zcela vysušit.
Použitou solí kyseliny fluorovodíkové je v provedení podle vynálezu výhodně fluorid křemičitý (S1F4) nebo fluorid boritý (BF3).
Použitou solí kyseliny hexafluorokřemičité je podle jiného provedení podle vynálezu výhodně hexafluorkřemičitan vápenatý, hexafluorkřemičitan hořečnatý nebo hexafluorkřemičitan lithný.
Předmětem vynálezu je také použití geopolymerů a alkalicky aktivovaných materiálů s povrchem pasivovaným způsobem podle vynálezu, volitelně v kombinaci s jinými vůči působení silných zásad neodolnými materiály, pro uložení a skladování toxických látek.
Povrch materiálu je způsobem podle vynálezu pasivován ve vodě odolnou vrstvou, jejíž síla závisí na koncentraci použitého roztoku nebo koncentraci par a času, po který je materiál vystavený jejich působení. Při koncentraci kyseliny fluorovodíkové nebo kyseliny hexafluorokřemičité větší než 10'- se geopolymer nebo alkalicky aktivovaný materiál ponechá ponořený v roztoku • 4
nebo ponechá vystavený působení par několik sekund, maximálně 1 minutu a při koncentraci kyseliny fluorovodíkové nebo kyseliny hexafluorokřemičité menší než 1C* se geopolymer '
nebo alkalicky aktivovaný materiál ponechá ponořený v roztoku nebo ponechá vystavený působení několik minut, maximálně půl hodiny.
V důsledku alkalicko-křemičité reakce obsahuje vodný roztok v systému alkalicky aktivovaném sodným louhem nebo sodným vodním sklem kyselinu křemičitou (H2S1O3), včetně produktů její kondenzace a komplexní anion tetrahydroxohlinitanu ([A1(OH)4]·). Přítomnost fluoridového anionu má za následek srážení kryolitu (hexafluorohlinitan sodný, Na3AlF6). Kryolit je ve vodě nerozpustný, neboť součin rozpustností při činí pouze 0,04 g/100 ml vody při 20 °C. Dochází také ke změně mechanizmu rozpouštění takto upravené vrstvy geopolymeru z kongruentního rozpouštění na výrazně pomalejší rozpouštění inkongruentní. Při použití hydroxidu nebo vodního skla draselného, lithného či směsného (sodno-draselné atd.) se tvoří analogické sloučeniny K3AIF6 nebo L13AIF6.
Z roztoku je tak odstraněna nadbytečná alkálie, která negativně působí zejména tím, že se vyluhuje z hlinitokřemičité sítě a ve ťuklém silně alkalickém roztoku dochází k rozpouštění materiálu kvůli snížené odolnost vůči působení vody. V průběhu několika minut (čas se prodlužuje s dobou zrání) dochází k vyloužení alkalického iontu z geopolymeru do vodné fáze v takovém množství, že pH roztoku vzroste na hodnotu >12 a materiál se v silně zásaditém prostředí rychle rozpouští (vzorek A). Alkalické prostředí způsobuje tvorbu výkvětů na povrchu materiálu a zvyšuje hygroskopicitu materiálu. Vysrážením této alkálie klesá silně zásadité pH povrchu materiálu, které je zpravidla >12.
Působení fluoridů, za současného vysrážení nadbytku alkálie ve formě kryolitu má za následek urychlení tvrdnutí materiálu, neboť vysrážením alkálie se zvyšuje rychlost polykondenzace kyseliny křemičité a vytvrzování kopolymerů a alkalicky aktivovaných materiálů. Upravený povrch má také zvýšenou odolnost vůči působení vlhkosti, sníženou náchylnosti k tvorbě výkvětů, sníženou hygroskopicitu povrchu geopolymerů a sníženou vyluhovatelnost látek inkorporovaných do struktury geopolymerů a alkalicky aktivovaných materiálů. Díky těmto vlastnostem mají materiály s pasivovaným povrchem zlepšené vlastností pro uložení a skladování toxických látek.
i ' 4 * > e · <i · < * - » ·4 <«*«*«« Λ « 4 «. ·· * ·
Příklady uskutečnění vynálezu ·
Příklad 1:
Pasivace povrchu geopolymeru ponořením do roztoku kyseliny fluorovodíkové
N tomto typu příkladu byly použity běžné geopolymemí směsi připravené smísením metakaolinu a sodného vodního skla v hmotnostním poměru 1 : 1.75; metakaolinu a draselného vodního skla v hmotnostním poměru 1 : 1,40 nebo metakaolinu a lithného vodního skla v hmotnostním poměru 1:12.
Po důkladném smísení obou komponent a zatuhnutí geopolymeru až do stavu, kdy směs není plastická, byl materiál ve všech případech ošetřený ponořením do roztoku 10% kyseliny fluorovodíkové na 1 minutu. Z povrchu vzorku se zbytky pasivačního roztoku poté odstranily jeho omytím ve vodě a geopolymer s pasivovaným povrchem se nechal řádně vysušit. V jednom z provedení byla nanesena vrstva všech tří typů geopolymeru připravených podle tohoto příkladu na tři sklíčka a pasivace povrchu proběhla způsobem popsaným v tomto příkladu. V porovnání s vrstvou vzorku původního neošetřeného geopolymeru na sklíčku je při ponoření sklíček do vody v kádince ve všech případech na pohled zřejmý vodní zákal u vzorků neošetřených geopolymerů vlivem rozpouštění geopolymeru v silně alkalickém prostření způsobeném vytoužením alkálie do vody. Vysrážením hexafluorokřemičitanu sodného (1), draselného (2) a lithného (3) na povrchu kopolymeru jeho pasivací se zabránilo vytoužení alkálie do roztoku a následnému rozpouštění geopolymeru v silně alkalickém prostření a tvorbě výkvětů na jeho povrchu.
Příklad 2:
Pasivace povrchu geopolymeru působení par kyseliny fluorovodíkové HF nebo kyseliny hexafluorokřemičité SiF4
V následujícím typu příkladu provedení vynálezu byla použita geopolymemí směs připravená smísením metakaolinu a draselného vodního skla v hmotnostním poměru 1 : 1,40. Po důkladném smísení obou komponent a zatuhnutí geopolymeru až do stavu, kdy směs není plastická, byl materiál vystavený 10 minut proudu par 8% HF nebo 5% SiF4. Vzorek se poté ošetřil omytím ve vodě a důkladným vysušením.
- 5 *
V jednom z provedení byla nanesena vrstva geopolymemí směsi připravená smísením metakaolinu a draselného vodního skla připravená podle tohoto příkladu na sklíčko a pasivace povrchu proběhla způsobem popsaným v tomto příkladu. V porovnání s vrstvou vzorku původního neošetřeného geopolymeru na sklíčku je při ponoření sklíček do vody v kádince na pohled zřejmý vodní zákal u vzorku neošetřeného geopolymeru vlivem jeho rozpouštění v silně alkalickém prostředí způsobeným vyloužením alkálie do vody. Pasivací povrchu vzorku působením par HF nebo S1F4 se dosáhlo odolnosti povrchu vůči působení vody.
Průmyslová využitelnost
Pasivací povrchu podle vynálezu získávají geopolymery a alkalicky aktivované materiály vyrobené s použitím hydroxidu sodného nebo sodného vodního skla, jakožto finančně nejméně nákladného způsobu alkalické aktivace, vyšší odolnost, stabilitu a užitnou hodnotu. Omezení náchylnosti k tvorbě výkvětů zlepšuje vlastnosti těchto materiálů také z hlediska estetického. Po úpravě je možné tyto materiály použít v kombinaci s jinými vůči působení silných zásad neodolnými materiály. Díky snížené vyluhovatelnosti látek zabudovaných do struktury kopolymeru po pasivací povrchu mají tyto materiály větší využitelnost pro uložení a skladování toxických látek.

Claims (4)

1. Způsob pasivace povrchu geopolymerů a alkalicky aktivovaných materiálů, vyznačující se tím, že geopolymer nebo alkalicky aktivovaný materiál se ponoří do roztoku nebo vystaví působení par kyseliny fluorovodíkové nebo jejích solí nebo kyseliny hexafluorokřemičité nebo jejích solí, přičemž při koncentraci kyseliny fluorovodíkové nebo kyseliny hexafluorokřemičité vyšší než 107 se geopolymer nebo alkalicky aktivovaný materiál ponechá ponořený v roztoku nebo ponechá vystavený působení par maximálně 1 minutu a při koncentraci kyseliny fluorovodíkové nebo kyseliny hexafluorokřemičité nižší než 1( ‘. se geopolymer nebo alkalicky aktivovaný materiál ponechá ponořený v roztoku nebo ponechá vystavený působení par 5 minut až 30 minut a poté se geopolymer nebo alkalicky aktivovaný materiál ponechá zcela vysušit.
2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že solí kyseliny fluorovodíkové je fluorid křemičitý a fluorid boritý.
3. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že solí kyseliny hexafluorokřemičité je hexafluorkřemičitan vápenatý, hexafluorkřemičitan hořečnatý nebo hexafluorkřemičitan lithný.
4. Použití geopolymerů a alkalicky aktivovaných materiálů s povrchem pasivovaným způsobem podle nároků 1 až 3 nebo v kombinaci s jinými vůči působení silných zásad neodolnými materiály pro uložení a skladování toxických látek.
CZ2013-377A 2013-05-22 2013-05-22 Způsob pasivace povrchu geopolymerů a alkalicky aktivovaných materiálů CZ304583B6 (cs)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2013-377A CZ304583B6 (cs) 2013-05-22 2013-05-22 Způsob pasivace povrchu geopolymerů a alkalicky aktivovaných materiálů

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2013-377A CZ304583B6 (cs) 2013-05-22 2013-05-22 Způsob pasivace povrchu geopolymerů a alkalicky aktivovaných materiálů

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ2013377A3 true CZ2013377A3 (cs) 2014-07-16
CZ304583B6 CZ304583B6 (cs) 2014-07-16

Family

ID=51166377

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2013-377A CZ304583B6 (cs) 2013-05-22 2013-05-22 Způsob pasivace povrchu geopolymerů a alkalicky aktivovaných materiálů

Country Status (1)

Country Link
CZ (1) CZ304583B6 (cs)

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2949227B1 (fr) * 2009-08-21 2013-09-27 Laboratoire Central Des Ponts Et Chaussees Ciment geopolymerique et son utilisation
DE102009043988A1 (de) * 2009-09-11 2011-03-24 Inomat Gmbh Geopolymeres Material

Also Published As

Publication number Publication date
CZ304583B6 (cs) 2014-07-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Huang et al. Interaction effect of triisopropanolamine and glucose on the hydration of Portland cement
JP2019043841A (ja) リン酸リチウム化合物を含有する残留物を表面から除去する方法
US7855313B2 (en) Low-temperature solidification of radioactive and hazardous wastes
TW201228936A (en) Recovery of Li values from sodium saturate brine
Wang et al. The effects of water washing on cement-based stabilization of MWSI fly ash
JP5963177B2 (ja) 固形状重金属被汚染物の処理方法及びセメント固化物の製造方法
CN108298881A (zh) 一种用于固化放射性化学泥浆的地质水泥及其应用
Hughes Sulphate resistance of OPC, OPC/fly ash and SRPC pastes: pore structure and permeability
Oster et al. Exchangeable cation hydrolysis and soil weathering as affected by exchangeable sodium
CZ2013377A3 (cs) Způsob pasivace povrchu geopolymerů a alkalicky aktivovaných materiálů
Satya et al. Performance of blended fly ash (FA) and palm oil fuel ash (POFA) geopolymer mortar in acidic peat environment
Atkins et al. Encapsulation of radioiodine in cementitious waste forms
SE412658B (sv) Sett att i cement bedda in borsyra- eller borathaltigt radioaktivt avfall
Kim et al. Influence of alkali silica reaction on the chemistry of pore solutions in mortars with and without lithium ions
Spaeth et al. Integral water repellent based materials: Impact of aging on cement microstructure and performances
RU2518501C2 (ru) Способ иммобилизации жидких радиоактивных отходов
CA2570414C (en) Formulation and method for chlorinating recreational water
JP2018132499A (ja) 放射性焼却灰の固化材及びその固化方法
JP5277682B2 (ja) セメント系組成体の表面処理方法
JP6862890B2 (ja) 石膏の製造方法およびセメント組成物の製造方法
Li et al. Influence of SiO2@ PMHS on the water absorption of cement mortar as a surface treatment agent
Nevřivová et al. The Influence of Crystallization Additives on the Porosity of Polypropylene Fibre-reinforced Cement Mortar
Fansuri et al. Immobilization of Chromium from Liquid Waste of Electroplating Home-Industries by Fly Ash Geopolymerization
JP2018052774A (ja) アルカリシリカ反応の抑制剤、セメント質硬化体の製造方法、およびアルカリシリカ反応の抑制方法
UA122944C2 (uk) Композиція для видалення залишків затверділого бетону з форм виготовлення тротуарної плитки

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Patent lapsed due to non-payment of fee

Effective date: 20230522