Materiale avansate modificate chimic prin funcționalizare cu aplicații în protecția mediului

Abstract

Grupul de elemente REEs prezintă o multitudine de aplicaţii în sectoare economice importante, în tehnologii de înaltă performanţă, datorită proprietăţilor chimice, electrice, metalurgice, magnetice, optice şi catalitice. Datorită folosirii pe scara largă a REEs este importantă găsirea unor metode eficiente de recuperare. Există multe metode de separare, purificare şi preconcentrare a REEs-urilor cum ar fi adsorbţia, extracţia, cristalizarea, precipitarea chimică şi schimbul ionic. Dintre acestea, adsorbţia este recunoscută ca fiind una din metodele cele mai promiţătoare datorită simplităţii sale, a eficienţei ridicate şi a disponibilităţii pe scară largă. Există diverse materiale cu proprietăţi adsorbante utilizate pentru recuperarea REEs. Scopul acestei teze de doctorat a fost de a dezvolta materiale noi cu proprietăţi adsorbante superioare, care pot fi utilizate pentru recuperarea prin adsorbţie a REEs din soluţii apoase. Pentru a atinge dezideratul stabilit este necesar ca materialele adsorbante obţinute să fie ieftine şi sub formă granulară, să prezinte capacitate şi selectivitate de adsorbţie mare, rezistenţă fizică mare, astfel încât să nu se dezintegreze în apă şi să poată fi regenerate sau reutilizate. Studiile întreprinse au fost efectuate utilizând 3 suporturi, 4 extractanţi, 4 medii de dizolvare şi 3 metode de funcţionalizare. Suporturile folosite au fost de natură anorganică - MgSiO3 (florisil), din clasa polimerilor comerciali – răşina polimerică de tip Amberlite XAD7 şi din clasa biopolimerilor – celuloza (Avicel). S-au utilizat 4 extractanţi de natură organică, prietenoşi cu mediul şi relativ ieftini care conţin în structura lor grupări pendante cu heteroatomi de azot, fosfor şi sulf (β-glicerofosfat de sodiu, bromură de tetraetilamoniu, tiouree şi dihidrogenfosfat de tetrabutilamoniu). Extractanţii utilizaţi au fost dizolvaţi în etanol absolut, acetonă, toluen şi n-hexan. Pentru a realiza funcţionalizarea materialelor suport au fost utilizate trei metode diferite: metoda uscată cunoscută sub denumirea de metoda SIR (solvent impregnated resin), metoda evaporării solventului sub vid şi metoda ultrasonării. Materialele astfel obţinute au fost caracterizate prin spectrometrie de difracţie de raze X, microscopie electronică de baleiaj şi spectroscopie în infraroşu cu transformata Fourier. Datorită faptului că adsorbţia este o metodă de purificare/recuperare avansată, s-au studiat proprietăţile adsorbante ale materialelor obţinute asupra unor REEs şi anume lantan, europiu, neodim.