Suolaveden käyttö alkaliaktivoitujen materiaalien valmistuksessa

Vettä runsaasti käyttävät teollisuudenalat tuottavat kalvopohjaisessa vedenkäsittelyssä suuria määriä erittäin suolaisia rejektivesiä. Näiden vesien käsittely on haastavaa, koska ne sisältävät väkevöityneitä suoloja ja mahdollisesti myös epäpuhtauksia. Tässä väitöskirjassa tutkitaan uutta ja kestävämpää tapaa hyödyntää tällaisia suolaisia vesiä alkaliaktivoitujen materiaalien valmistuksessa. Alkaliaktivoidut materiaalit ovat vähähiilisiä vaihtoehtoja tavallisille sementtipohjaisille sideaineille.

Tutkimuksessa käytettiin raaka-aineina metakaoliinia, masuunikuonaa ja niiden seoksia. Alkalisia aktivaattoriliuoksia valmistettiin erilaisista vesistä, kuten makeasta vedestä, simuloiduista suolaliuoksista sekä kaivos- ja massa- ja paperiteollisuuden käänteisosmoosin rejektivesistä. Tulokset osoittivat, että erityisesti masuunikuonapohjaiset materiaalit sitoivat ja immobilisoivat suoloja tehokkaasti kiinteisiin reaktiotuotteisiin. Tämä liittyi pääasiassa pysyvien mineraalifaasien, kuten hydrotalsiitin ja hydrokalumiitin, muodostumiseen.

Erittäin suolaiset vedet myös paransivat masuunikuonan liukenemista ja lisäsivät puristuslujuutta verrattuna makeaan veteen. Joissakin tapauksissa nämä vedet mahdollistivat tavanomaisen natriumhydroksidin merkittävän vähentämisen tai osittaisen korvaamisen aktivaattoriliuoksessa. Jopa hyvin pienellä NaOH-pitoisuudella suolaliuoksella valmistetut masuunikuonapohjaiset näytteet saavuttivat hyvän mekaanisen suorituskyvyn. Tämä viittaa siihen, että suolat, kuten kloridi ja sulfaatti, voivat tukea masuunikuonan aktivoitumista vuorovaikuttamalla kalsiumin ja magnesiumin kanssa ja edistämällä niiden liukenemista.

Myös kestävyyskokeet vahvistivat suolaliuoksella aktivoitujen masuunikuonamateriaalien potentiaalin. Näytteet osoittivat hyvää mittapysyvyyttä, hyväksyttävää liukenemiskäyttäytymistä, parantunutta lujuutta jäädytys-sulatusrasituksen jälkeen sekä kohtuullista kestävyyttä rikkihappohyökkäystä vastaan. Kaiken kaikkiaan väitöskirja osoittaa, että suolaiset jätevedet ja suolaliuokset voidaan muuttaa ympäristökuormasta hyödyllisiksi komponenteiksi kestävien alkaliaktivoitujen rakennusmateriaalien valmistuksessa. Tämä lähestymistapa tarjoaa lupaavan keinon vähentää makean veden käyttöä, pienentää kemikaalien kulutusta, hallita suolaisia jätevesiä sekä kehittää kestävämpiä sementtimäisiä sideaineita esimerkiksi kaivosten täyttömateriaaleihin ja muihin rakennussovelluksiin.