Microsoft Word Ksi\271\277ka abstrakt\363w doc



Yüklə 20,03 Mb.
Pdf görüntüsü
səhifə88/173
tarix17.11.2018
ölçüsü20,03 Mb.
#80416
1   ...   84   85   86   87   88   89   90   91   ...   173

 
 
 
 
 
 
 
XIV
h
 International Conference on Molecular Spectroscopy, Białka Tatrzańska 2017
 
184
T1: P–51 
Spectroscopic studies of fly ash-based geopolymers 
 
Piotr Rożek
1
, Magdalena Król
1
, and Włodzimierz Mozgawa

 

Department of Silicate Chemistry and Macromolecular Compounds, Faculty of Materials Science 
and Ceramics, AGH University of Science and Technology, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, 
Poland, e-mail: prozek@agh.edu.pl 
 
 
Geopolymers are inorganic, amorphous to semi-crystalline materials with three-dimensional 
network,  which  consist  of  Si–O–Al  chains,  i.e.  silicon-oxygen  and  aluminum-oxygen 
tetrahedrons  connected  by  oxygen  bridges  [1].  Geopolymers  are  obtained  from  fly  ash, 
metakaolin  or  other  aluminosilicate  sources,  which  are  activated  by  alkalis,  e.g.  sodium 
hydroxide or sodium silicate solution; presence of Na
+
 ions provides electrical charge balance of 
the  geopolymer  framework  [2].  Main  product  of  geopolymerization  is  amorphous 
aluminosilicate gel (N-A-S-H). Crystalline phases, such as hydroxysodalite, calcite, and zeolites 
were  also  identified  in  geopolymeric  matrices  [2].  Geopolymers  exhibit  thermal,  acidic  and 
alkaline resistance as well as relatively high compressive strength [3]. The aim of this work is to 
examine the influence of different alkali and water contents on (micro)structure and mechanical 
properties of fly ash-based geopolymers. 
 
Coal  fly  ash  was  a  starting  material.  Its  chemical  composition  was  determined  by  X-ray 
fluorescence (XRF) method. Alkali-activation was conducted with sodium hydroxide (NaOH) at 
the SiO
2
/Na
2
O molar ratio of 3, 4, and 5. Water content was at the ratio of 30, 40, and 50 wt.% 
in respect to the weight of fly ash. These ingredients were mixed together and then filled into the 
cubic molds, sealed with polyethylene film and cured in 80°C in a laboratory oven for 24 hours. 
Subsequently the  geopolymeric  samples  were kept in  plastic  bags for  27 days.  After this  time 
structural  and  microstructural  characterization  (FTIR  spectroscopy;  X-ray  diffraction,  XRD; 
scanning electron microscopy, SEM) of the specimens as well as compressive strength tests and 
apparent density measurements were carried out. 
 
XRD  patterns  of  the  geopolymers  allowed  to  identify  three  crystalline  phases: 
hydroxysodalite, quartz and mullite, but only the first is a product of geopolymerization, while 
quartz and mullite derive from unreacted remnants of fly ash. Broad peak in the region 20-30° 
indicates  presence  of  amorphous  phase.  The  major  band  in  the  mid-infrared  spectra  (at  about 
1000 cm
–1
) is related to Si–O–Si(Al) vibrations. Several component bands in this region can be 
noticed after the decomposition process. Vibrations of O–H bonds correspond to bands at 3440 
and 1660 cm
–1
 (stretching and bending, respectively) and vibrations  of C–O bonds to bands at 
1450 cm
–1
. The former may be related to water bound in amorphous aluminosilicate gel, while 
the  latter  may  be  the  result  of  carbonation  –  reaction  of  atmospheric  CO
2
  with 
geopolymerization  products  and  unreacted  sodium  hydroxide.  Higher  NaOH  content  favors 
carbonation, inasmuch as the intensity of C–O vibrations bands then increases. Apparent density 
decreases  with  an  increase  of  both  the  SiO
2
/Na
2
O  molar  ratio  and  water  content.  Similar 
situation is observed for compressive strength. 
 
Keywords: geopolymer; fly ash; alkali-activation; FTIR spectroscopy   
 
Acknowledgment 
This  work  was  financially  supported  by  the  National  Science  Centre  in  Poland  under  grant  no. 
2015/17/B/ST8/01200. 
 
References 
[1]  J. Davidovits, J. Therm. Anal. 37(8) (1991) 1633. 
[2]  D. Khale, R. Chaudhary, J. Mater. Sci. 42(3) (2007) 729. 
[3]  M. Jin, Z. Zheng, Y. Sun, L. Chen, Z. Jin, J. Non-Cryst. Solid. 450 (2016) 116. 
 


 
 
 
 
 
 
 
XIV
h
 International Conference on Molecular Spectroscopy, Białka Tatrzańska 2017
 
 
185
T1: P–52 
Application of infrared spectroscopy (FTIR) 
in studies on asbestos-cement materials 
 
Józef Iwaszko
1
, Anna Zawada
2
, and Małgorzata Lubas
3
 
 

Institute of Materials Engineering, Czestochowa University of Technology, 19 Armii Krajowej St., 
42-200 Czestochowa, Poland, e-mail: iwaszko@wip.pcz.pl 

Institute of Materials Engineering, Czestochowa University of Technology, 19 Armii Krajowej St., 
42-200 Czestochowa, Poland, e-mail: zawada@wip.pcz.pl 

Institute of Materials Engineering, Czestochowa University of Technology, 19 Armii Krajowej St., 
42-200 Czestochowa, Poland, e-mail:  mlubas@wip.pcz.pl 
  
 
Asbestos-Containing Waste (ACW) in the form of a fragment from an asbestos-cement sheet 
was  subjected  to  high-energy  milling  in  a  planetary  mill  at  a  constant  rotational  speed  of  650 
rpm  and  variable  milling  times:  1,  2,  and  3  hours.  The  initial  and  the  milled  material  were 
subjected to infrared spectroscopic examination to identify the asbestos variety and to evaluate 
changes  in  individual  IR  spectra  caused  by  the  high-energy  milling.  FTIR  examinations 
followed the optical microscopy and scanning electron microscopy studies as well as the    X-ray 
analysis of the phase composition. It was found that the asbestos fibres present in the asbestos-
cement sheet were respirable fibres with pathogenic properties. Identification of asbestos using 
the spectroscopic method showed that chrysotile asbestos was present in the as-received ACW; 
while no characteristics of absorption bands from crocidolite or amosite were found. The results 
of  spectroscopic  examinations  were  confirmed  by  the  X-ray  phase  analysis.  During  SEM 
investigations  of  the milled ACW,  the complete loss  of the fibrous  structure  of chrysotile  was 
observed. The FTIR examinations of the milled material showed that with the increasing milling 
time the characteristic absorption spectra from chrysotile diminished and already after 2 hours of 
milling their almost complete decay  was  observed. Thereby it was confirmed that high-energy 
milling results in  the  destruction  of  the crystalline structure  of the  asbestos phase. The studies 
carried  out  have  shown  that  the  treatment  of  asbestos-cement  materials  using  high-energy 
milling  is  an  effective  method  for  the  asbestos  disposal,  capable  of  competing  with  other 
technologies and solutions. Moreover, the FTIR spectroscopy was found to be useful to identify 
asbestos phases and to assess changes caused by high-energy milling. 
 
Keywords: asbestos-containing waste; high-energy milling; FTIR 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 


Yüklə 20,03 Mb.

Dostları ilə paylaş:
1   ...   84   85   86   87   88   89   90   91   ...   173




Verilənlər bazası müəlliflik hüququ ilə müdafiə olunur ©genderi.org 2024
rəhbərliyinə müraciət

    Ana səhifə