Επίδραση φυσικής οργανικής ύλης (HA) στη σταθερότητα και διαλυτότητα στερεών φάσεων μεταλλοϊόντων (M(III), M(IV), M(VI)

Abstract

Στόχος της παρούσας Διδακτορικής Διατριβής είναι η κατανόηση του ρόλου της οργανικής ύλης στη χημική συμπεριφορά και διασπορά ρύπων στο περιβάλλον. Για το σκοπό αυτό παρασκευάστηκαν τα ιζήματα τρισθενών (Nd(III), Sm(III)), τετρασθενών (Τh(IV), Zr(IV), Ce(IV)) και εξασθενών (UO22+) μεταλλοϊόντων και μελετήθηκε η επίδραση της οργανικής ύλης και συγκεκριμένα των χουμικών οξέων στις ακόλουθες ιδιότητες των στερεών φάσεων (i) χημική σύσταση με FTIR-ATR, ΤRLFS, Raman και UV-DRS, (ii) υφή με SEM (iii) στη θερμική συμπεριφορά με TGA, (iv) κρυσταλλικότητα με XRD, (v) οξειδοαναγωγική σταθερότητα με XPS και (vi) διαλυτότητα με UV-Vis. Σύμφωνα με τα πειραματικά δεδομένα η παρουσία ΗΑ δεν οδηγεί σε αλλαγές στη χημική σύσταση των στερεών φάσεων. Οι στερεές φάσεις που παρασκευάστηκαν είναι σταθερές ακόμα και στην παρουσία υψηλών συγκεντρώσεων ΗΑ (0.5 g/L HA). Κατά την καταβύθιση επέρχεται διαχωρισμός της ανόργανης φάσης (M(OH)CO3, M2(CO3)3, MPO4, M(OH)4, MO2CO3) από την οργανική φάση (ΗΑ), η οποία προσροφάται στην επιφάνεια των σωματιδίων της στερεάς φάσης που σχηματίζεται. Γενικά η παρουσία οργανικής ύλης επιδρά μόνο σε μικρό βαθμό στο μέγεθος των σωματιδίων της στερεάς φάσης και ως εκ τούτου στο γινόμενο διαλυτότητας της. Ο βαθμός επίδρασης εξαρτάται από τη σταθερότητα των στερεών φάσεων, όμως σε κάθε περίπτωση είναι δευτερεύουσας σημασίας όσον αφορά τη χημική συμπεριφορά και διασπορά ραδιοτοξικών ρύπων στο περιβάλλον.

The present Doctoral Thesis aims to understand the role of organic matter in the chemical behavior and dispersion of pollutants in the environment. For this purpose the solid phases of trivalent (Nd(III), Sm(III)), tetravalent (Τh(IV), Zr(IV), Ce(IV)) and hexavalent (UO22+) metaloins were prepared and we studied the effect of organic matter on the following properties of the solid phases i) the chemical composition of the solid phase by FTIR-ATR, Raman and UV-DRS ii) the texture by SEM, iii) the thermal behavior by TGA, iv) the crystallinity by XRD, v) the redox stability by XPS and vi) the solubility by UV-Vis. According to the experimental data, the presence of HA is not affect the chemical composition of the solid phases. The solid phases are stable even in the presence of increased HA concentration (0.5 g/L HA). The precipitation results in the separation of the inorganic (M(OH)CO3, M2(CO3)3, MPO4, M(OH)4, MO2CO3) and the organic (HA) phase, which is adsorbed on the particle surface of the former. Generally the presence of organic matter affects only in a small degree the particle size and therefore the solubility product of the solid phases. The degree of effect depends on the stability of the solid phases, however in every case is of minor relevance regarding the chemical behavior and dispression of radiotoxic pollutants in the environment.