Sārmu aktivizētas saistvielas un to pielietojums
2015
Ģirts Būmanis

Aizstāvēšana
03.07.2015. 14:15, RTU Būvniecības Inženierzinātņu fakultātes sēžu zāle Rīgā, Āzenes iela 16/20, 213.kab.

Zinātniskais vadītājs
Diāna Bajāre

Recenzenti
Ina Pundiene, Danute Vaičiukyniene, Juris Smirnovs

Promocijas darba ietvaros ir izstrādāta porainu, sārmu aktivizētu saistvielu (SAS) grupa un pamatota izejvielu kompozīcijas ietekme uz iegūto materiālu īpašībām. Mainot izejvielu kompozīciju, iegūti materiāli, kas piemēroti izmantošanai sekojošās tautsaimniecības jomās – būvniecībā, enerģētikā un ūdens saimniecībā. SAS iegūtas izmantojot kalcinētus, zema kalcija daudzuma saturošus mālus (kalcinētus kaolīna vai illīta mālus) un nātrija silikāta aktivizācijas šķīdumus ar dažādiem silikāta moduļiem. Pievienojot poru veidojošās izejvielas (alumīnija metāllūžņu pārstrādes atkritumus vai komerciāli pieejamu Al(OH)3 pastu) SAS, ir iegūti jauni poraini materiāli, kuru īpašības nosaka izejvielu sastāvs kompozīcijā. Stikla piedeva veicina sārma izdalīšanās intensitāti no sārmu aktivizētu materiālu struktūras, kas ievērojami paaugstina materiāla izmantošanas efektivitāti biotehnoloģiskajos procesos. Turklāt, iepriekš minētais ir cieši saistīts ar izmantotā stikla ķīmisko sastāvu. Izpētot saistvielu struktūras veidošanās pamatprincipus pēc izejmateriālu kompozīcijas aktivizēšanas sārmainā vidē, iespējams paredzēt materiāla īpašību izmaiņas atkarībā no izejmateriālu ķīmiskā sastāva un proporcijām. Pirmo reizi tiek pierādīts, ka kalcinēti illīta māli (Liepas atradne, Latvija) ir piemērots izejmateriāls SAS izgatavošanai. Lai gan šo saistvielu mehāniskās īpašības ir zemākas salīdzinot ar saistvielām, kuras izgatavotas no kalcinētiem kaolīna māliem, tomēr, izmantojot sārmu aktivizācijas procesu, iespējams iegūt porainu materiālu ar teicamām siltumtehniskām īpašībām. SAS izgatavošana raksturojas ar zemāku CO2 emisiju, salīdzinot ar tradicionālā portlandcementa saistvielu ražošanu, un tas atbilst ilgtspējīgas saistvielas ražošanas nostādnēm pasaulē. Promocijas darbā veiktajos pētījumos izmantoti gan vietējie dabas resursi, gan rūpnieciskas izcelsmes atkritumprodukti. Atkritumu izmantošana jaunu materiālu iegūšanai paver iespēju efektīvi utilizēt atkritumus, to skaitā tādus, kas uzskatāmi par videi bīstamiem. Atsevišķos pētījumos dabiskie kaolīna māli ir aizstāti ar metakaolīnu, kas ir ražošanas blakusprodukts, tādējādi tiek veicināta otrreizējā materiālu izmantošana un tiek taupīti dabas resursi. Izmantojot poru veidojošās izejvielas dažādās koncentrācijas, iespējams iegūt būvmateriālu ar tilpummasu no 540 līdz 675 kg/m3. Būvmateriālu mehāniskās un ilgmūžības īpašības būtiski ietekmē izmantotā māla veids. Uz metakaolīna bāzes izgatavotiem būvmateriāliem ir augstāka spiedes un lieces pretestība, kā arī tie ir salturīgāki un tiem piemīt lielāka pretestība sulfātu destruktīvai iedarbībai, salīdzinot ar būvmateriāliem, kas izgatavoti uz illīta mālu bāzes. Augstā porainība (71-79 %) nosaka materiāla mehāniskās īpašības (1.4-3.8 MPa spiedes pretestība) un siltumvadītspēju (0.14-0.16 W/mK). Efektīva sārmu aktivizēta materiāla pielietošana enerģētikas nozarē – biogāzes ražošanā, tiek panākta materiāla sastāvā iekļaujot stikla izejvielu. Izmantojot stiklu ar augstu Na daudzumu tā sastāvā (21 %), materiālam tiek paaugstināta spēja izdalīt hidroksīda jonus ūdens vidē un nodrošināt augstu apkārtējās vides buferkapacitāti. Līdz ar to šis materiāls ir izmantojams kā efektīvs pH līmeņa stabilizētājs bioreaktoros, kur biogāzes iegūšanai tiek izmantoti skābi substrāti, piemēram, skābās piena sūkalas. Rezultāti par sārmu aktivizētu saistvielu izmantošanu bioreaktoros, kas paaugstina biometāna ieguves efektivitāti, ir aprakstīti Rīgas Tehniskās universitātes doktora zinātniskā grāda kandidātes Kristīnes Ruģeles disertācijā (aizstāvēšana paredzēta 2015.gada martā). Ūdens attīrīšanas sistēmām, kur jāuztur pH noteiktā līmenī ilgstošā laika periodā, ir piemēroti termiski apstrādāti sārmu aktivizēti materiāli (termiskā apstrāde veikta 200 un 400°C), kas veidoti no izejvielām, kam nav atkritumu izcelsme. Šādi tiek iegūts efektīvs pH regulējošs sārmu aktivizēts materiāls, kas piemērots ūdens attīrīšanas sistēmām un spēj ilglaicīgi (līdz 25 dienām) nodrošināt nemainīgu ūdens pH intervālā no 10.0-10.5.


Atslēgas vārdi
Sārmu aktivizētas saistvielas, porains materiāls, sārmu aktivizācija

Būmanis, Ģirts. Sārmu aktivizētas saistvielas un to pielietojums. Promocijas darbs. Rīga: [RTU], 2015. 139 lpp.

Publikācijas valoda
Latvian (lv)
RTU Zinātniskā bibliotēka.
E-pasts: uzzinas@rtu.lv; Tālr: +371 28399196