JultikaUniversity of Oulu repository

Tiivistelmä

Useat erilaiset teollisuuden prosessit tuottavat raskasmetalliepäpuhtauksia, jotka esiintyvät useissa eri muodoissa. Monet näistä muodoista ovat alttiita liukenemaan takaisin luontoon ja ekosfäärin kiertoon, missä ne kasaantuvat herkästi edelleen ja vaurioittavat ihmisiä sekä ympäristöä. Yksi tapa hillitä tätä saastumista on sitoa raskasmetallipitoisuudet eroosiolle vastustuskykyiseen kiinteään aineeseen. Kun tällaiseen toimenpiteeseen yhdistetään syntyvän massan hautaaminen maan alle, saadaan aikaan keinotekoinen jäljitelmä raskasmetallien luonnollisesta mineraalisesta ilmentymästä.

Yksi tällainen materiaali on kipsi-kalsiumsulfaattidihydraatti (CaSO₄ · H₂O). Sitä muodostuu runsaasti vesien puhdistamisen yhteydessä ja sivuvirtoja tutkimalla ollaan havaittu, että kipsikidehila pystyy immobilisoimaan raskasmetallijäämiä — peräti useamman eri mekanismin kautta. Kipsiä voidaan tämän ominaisuuden vuoksi käyttää usealla eri tavalla; sitä voidaan muodostaa puhdistettavassa liuoksessa kalkki- ja sulfaattireagensseista tai sitä voidaan lisätä itsessään epäpuhtauksia sisältävään liuokseen kokonaisina tai hienonnettuina kiteinä. Sisältymismekanismien ja muodostumislähtökohtien monipuolisuus toisaalta vaatii erityistä huomiota, sillä raskasmetallien sisältymismekanismin kontrollointi on varsin vaikeata. Siispä, kun lähdetään tutkimaan liuos- tai kaasufaasien epäpuhtauksien kyllästämien kipsimassojen loppusijoitusta tai uudelleenkäyttöä, onkin olennaista suorittaa kemiallinen tutkimus tapahtuvien reaktioiden luonteesta.

Raskasmetalleja sisältävät kipsimassat vievät huomattavia määriä tilaa, ja ovat suhteellisen korkean rikkipitoisuutensa vuoksi vaikeasti maaperään säilöttäviä. Kipsimateriaalin uudelleenkäyttöä esimerkiksi rakennusmateriaalien kierrätysvalmistusmateriaalien muodossa onkin tutkittu usealla eri tavalla. Tässä tutkielmassa on keskistytty saostamisen teoriaan, erityisesti kalkkisaostukseen. Lisäksi tutustutaan kipsin stabiilisuuteen.