Cassese, Antonio (2006) Zeoliti come precursori di materiali ceramici. [Tesi di dottorato] (Unpublished)

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Le zeoliti, inquadrabili fra i solidi microporosi, appartengono alla classe dei tectosilicati. Caratterizzate da una serie di interessanti proprietà (ad esempio scambio ionico, adsorbimento, catalisi), esse rappresentano una categoria di materiali di grande interesse dal punto di vista tecnologico. Attenzione è stata rivolta negli ultimi anni alla possibilità di impiegare zeoliti, sia sintetiche che naturali, come materia prima secondaria per l’industria ceramica. Il trattamento termico di zeoliti a temperature sufficientemente elevate permette, infatti, di ottenere, in dipendenza della composizione chimica del sistema iniziale, particolari materiali ceramici. Esso, inoltre, può rappresentare una valida soluzione al problema dell’inertizzazione di fanghi zeolitici provenienti da operazioni di depurazione di acque reflue. Il trattamento termico porta, infatti, al collasso della struttura zeolitica microporosa e alla successiva formazione di una fase amorfa o cristallina, in grado di intrappolare in modo permanente il catione inquinante, con la possibilità, in questo modo, di ottenere prodotti non necessariamente da “destinare” in discarica, ma valorizzabili come materiali ceramici. La ricerca portata avanti nel presente lavoro di dottorato si è sviluppata secondo due linee distinte. Da un lato, si è studiata la possibilità di produrre materiali ceramici attraverso il trattamento termico di zeoliti sintetiche pre-scambiate con opportuni cationi, o di zeoliti naturali. Si è proceduto, inoltre, alla valutazione delle proprietà fisiche e meccaniche dei manufatti ceramici ottenuti. Sono stati studiati, in particolare, due tipi di applicazione delle zeoliti nella fabbricazione di materiali ceramici:  produzione di materiali ceramici colorati per trattamento termico della zeolite sintetica A, pre-scambiata con cobalto o cromo, e di due differenti tufi zeolitici, uno a contenuto prevalente di phillipsite, l’altro a contenuto prevalente di clinoptilolite. Si è inoltre valutata la possibilità di utilizzo delle polveri di zeolite sintetica A pre-scambiata con Co2+ o Cr3+ come pigmenti nella composizione di smalti per piastrelle ceramiche;  sintesi della celsiana di stronzio, materiale ceramico dotato di buone proprietà termiche ed elettriche, per trattamento termico della zeolite sintetica A pre-scambiata con stronzio. Dall’altro, si è esaminata la possibilità di trasformare polveri di zeolite sintetica o naturale, provenienti da operazioni di depurazione di acque reflue, in materiali ceramici “sicuri” dal punto di vista ambientale, reinserendole così, quale risorsa, in un ciclo produttivo. Si è, in particolare, studiato l’impiego di materiali zeolitici nella depurazione di reflui di varia natura e la successiva fase di inertizzazione, per trattamento termico, dei fanghi di risulta, esaminando due casi differenti:  utilizzo di un tufo phillipsitico nel trattamento di reflui modello industriali contenenti cromo;  impiego di miscele di zeoliti, una naturale, un tufo phillipsitico, ed una sintetica, la zeolite A, nel trattamento di acque di scarico modello di centrali nucleari, contenenti radionuclidi. A valle dei trattamenti termici, accanto alla valutazione delle proprietà fisiche e meccaniche dei manufatti ceramici ottenuti, è stata verificata l'efficacia dell'immobilizzazione dei cationi nocivi con l'ausilio di test di rilascio previsti dalle attuali direttive europee.

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