Surface area and porosity determination of natural todorokite-rich manganese (Mn) oxides, Cape Vani, Milos island, Greece. Implications for potential industrial applications.

Διπλωματική Εργασία uoadl:1331813 437 Αναγνώσεις

Μονάδα:
Κατεύθυνση Διαχείριση Περιβάλλοντος - Ορυκτοί Πόροι
Βιβλιοθήκη Σχολής Θετικών Επιστημών
Ημερομηνία κατάθεσης:
2017-03-01
Έτος εκπόνησης:
2017
Συγγραφέας:
Σταυροπούλου Αλεξάνδρα
Στοιχεία επιβλεπόντων καθηγητών:
Στέφανος Κίλιας, Καθηγητής, Γεωλογίας και Γεωπεριβάλλοντος, ΕΚΠΑ
Αθανάσιος Γκοντελίτσας, Αναπληρωτής Καθηγητής, Γεωλογίας και Γεωπεριβάλλοντος, ΕΚΠΑ
Ιωάννης Μήτσης, Επίκουρος Καθηγητής, Γεωλογίας και Γεωπεριβάλλοντος, ΕΚΠΑ
Πρωτότυπος Τίτλος:
Surface area and porosity determination of natural todorokite-rich manganese (Mn) oxides, Cape Vani, Milos island, Greece. Implications for potential industrial applications.
Γλώσσες εργασίας:
Αγγλικά
Μεταφρασμένος τίτλος:
Προσδιορισμός ειδικής επιφάνειας και πορώδους σε φυσικά οξείδια του μαγγανίου πλούσια σε τοντοροκίτη, ακρωτήριο Βάνι, Μήλος, Ελλάδα. Πιθανές βιομηχανικές εφαρμογές.
Περίληψη:
Δείγματα μεταλλεύματος οξειδίων του μαγγανίου πλούσια σε τοντοροκίτη από το κοίτασμα
οξειδίων του μαγγανίου του ακρωτηρίου Βανίου, Μήλος, Ελλάδα, μελετήθηκαν
χρησιμοποιώντας τη μέθοδο N2 BET για μετρήσεις ειδικής επιφάνειας και πορώδους. Το
κοίτασμα οξειδίων του μαγγανίου του Βανίου βρίσκεται σε μια Πλειο-Πλειστοκαινική
θαλάσσια λεκάνη πάνω στο ηφαιστειακό τόξο, αποτελούνται κυρίως από νανοκρυσταλλικό
τοντοροκίτη και τοντοροκίτη με ελαττωματικούς κρυστάλλους, ολλανδίτη-κρυπτομέλανα-
κοροναδίτη-ματζιροΐτη και πυρολουσίτη που συγκολλούν τον ηφαιστειοκλαστικό ψαμμίτη,
και έχει προταθεί ότι προέρχονται από βιογενή οξείδια του Mn. Ο τοντοροκίτης, ο οποίος
έχει πολλές πιθανές τεχνολογικές και βιομηχανικές εφαρμογές, έχει ταυτοποιηθεί στο Βάνι
με χρήση HR-TEM. Επιπλέον, ο τοντοροκίτης της Μήλου είναι πανομοιότυπος μοροφολογικά
με τα νανοσωματίδια που έχουν παραχθεί εργαστηριακά από μπιρνεσσίτη υπό συνθήκες
ανάλογες με θαλάσσιες διαγενετικές και υδροθερμικές. Η προσδιορισμένη ειδική επιφάνεια
και το πορώδες συγκρίθηκαν με τα σχετικά δημοσιευμένα στη βιβλιογραφία δεδομένα, π.χ.
φυσικός και συνθετικός τοντοροκίτης με σκοπό να αξιολογηθούν οι βιομηχανικές ή/και
περιβαλλοντικές προοπτικές εφαρμογών.
Οι μετρημένες N2 BET ειδικές επιφάνειες του φιλοξενούμενου στον ψαμμίτη υλικού από το
Βάνι κυμαίνονται μεταξύ 10,7 και 53,1 m2
/g και ανταποκρίνονται εν πολλοίς σε οξείδια του
μαγγανίου και κυρίως τοντοροκίτη. Το μετρημένο μέγεθος πόρων κυμαίνεται μεταξύ 87,78
και 168,29 Å (8,7-16,8 nm) και υποδεικνύει μεσοπορώδες (IUPAC 2-50nm), αν και μπορεί να
υπάρχει και μικροπορώδες (πολυπλοκότητα πόρων). Γενικά η ειδική επιφάνεια (SSA) του
μελετώμενου πλούσιο σε τοντοροκίτη υλικού είναι μεσαίου μεγέθους, σε σύγκριση με άλλα
οξείδια του μαγγανίου και οξυυδροξείδια σε φυσικά συστήματα (≤360 m2
/g), και κονδύλους
μαγγανίου (102-130 m2
/g). Παρόλα αυτά, τα δεδομένα πέφτουν μέσα στο εύρος 19-59 m2
/g
που έχει αναφερθεί στη βιβλιογραφία για φυσικούς και συνθετικούς τοντοροκίτες, όσο και
για συνθετικό αβιοτικό δ-MnO2. Ακόμα, από τις προσδιορισμένες τιμές, η μέγιστη είναι 53,1
m2
/g που είναι πολύ κοντά στη μετρημένη με μέθοδο N2 BET ειδική επιφάνεια συνθετικά
παρηγμένου νανοκρυσταλλικού τοντοροκίτη από μετατροπή μπιρνεσσίτη (65,82 m2
/g).
Αυτά τα αποτελέσματα έχουν σημαντικές προεκτάσεις. Λαμβάνοντας υπόψιν ότι
μπιρνεσσίτης δεν έχει ανιχνευθεί στις αναλύσεις, ο νανοκρυσταλλικός τοντοροκίτης από τη
Μήλο ίσως εκπροσωπεί ένα στιγμιότυπο της μετατροπής από μπιρνεσσίτη κατά τη διαγένεση
σε θαλάσσιο υδροθερμικό περιβάλλον, ταυτόχρονα με τις γεωλογικές συνθήκες του
μεταλλεύματος Mn του Βανίου. Σε περιπτώσεις φυσικών θαλάσσιων αποθέσεων οξειδίων
του μαγγανίου που περιέχουν ανακατεμένα και άλλα τεκτομαγγανικά οξείδια του Mn
(ολλανδίτη-κρυπτομέλανα-κοροναδίτη-ματζιροΐτη, πυρολουσίτη, ραμσντελλίτη) και
τοντοροκίτη σε κυριαρχία, όπως στο Βάνι, η συνολική ειδική επιφάνεια του πετρώματος
ελέγχεται από την κυρίαρχη φάση οξειδίων του μαγγανίου και μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως
εκπρόσωπος για ορυκτολογική σύσταση. Το υλικό μεταλλεύματος οξειδίων του μαγγανίου
από τη Μήλο δε χαρακτηρίζεται από πολύ υψηλή ειδική επιφάνεια (SSA) και επομένως
ενδεχομένως δεν διαθέτει ιδιαιτέρως ελκυστικές προσροφητικές ιδιότητες σε σύγκριση με
άλλα οξείδια του μαγγανίου και προσροφητές οξυυδροξείδιων σε φυσικά συστήματα.
Ωστόσο, ο συνδυασμός (1) μεσαίου μεγέθους ειδικών επιφανειών έως 53,1 m2
/g, (2) η
παρουσία άφθονου νανοκρυσταλλικού τοντοροκίτη, (3) το συνολικό πορώδες που ίσως
περιλαμβάνει μεσο- και μικροπόρους και (4) η παρουσία βιογενών οξειδίων του μαγγανίου
στη Μήλο ίσως προτείνει ισχυρή προσροφητική ποιότητα για μια ποικιλία τοξικών
ιχνομετάλλων, παρέχει μια επιστημονική βάση για περαιτέρω έρευνα, π.χ. χρησιμοποιώντας
φασματοσκοπία απορρόφησης ακτίνων Χ, με σκοπό να αποκτηθεί καλύτερη γνώση της
δομής σε μοριακή κλίμακα και της αντιδραστικότητας των οξειδίων του μαγγανίου της
Μήλου για πιο πολλά υποσχόμενα αποτελέσματα. Αυτή η νέα γνώση ίσως προσδώσει
σημαντικές προοπτικές στην αποκατάσταση ρύπανσης από ιχνομέταλλα.
Περαιτέρω έρευνα απαιτείται για τον πλήρη χαρακτηρισμό της προσρόφησης ιχνομετάλλων
και άλλων φυσικών και χημικών ιδιοτήτων του βιολογικά οξειδωμένου μαγγανίου στη Μήλο
και για να εδραιωθεί η σημασία του βιολογικά οξειδούμενου μαγγανίου σε φυσικά υδάτινα
συστήματα, χρησιμοποιώντας το ακρωτήριο του Βανίου σαν ένα φυσικό εργαστήριο.
Κύρια θεματική κατηγορία:
Θετικές Επιστήμες
Λέξεις-κλειδιά:
φυσικά οξείδια του μαγγανίου, τοντοροκίτης, Βάνι, Μήλος, Ελλάδα
Ευρετήριο:
Ναι
Αρ. σελίδων ευρετηρίου:
2
Εικονογραφημένη:
Ναι
Αρ. βιβλιογραφικών αναφορών:
100
Αριθμός σελίδων:
104
Stavropoulou_Alexandra_21320.pdf (6 MB) Άνοιγμα σε νέο παράθυρο