Ṣíṣe àwọ̀lékè omi pẹ̀lú “àwọn aṣọ ìborí” nípa lílo àpáta òkè ayọnáyèéfín? Àwọn okùn basalt oníwọ̀n púpọ̀ ń ba ìbàjẹ́ jẹ́ fún okùn irin

Àwọn afárá orí òkun, àwọn ibùdó omi jíjìn, àwọn oko afẹ́fẹ́ ní etíkun... Bó tilẹ̀ jẹ́ pé àwọn "òmìrán ńláńlá" tí a kọ́ sínú òkun jẹ́ ohun ìyanu láti rí, wọ́n ń fara da "ìjìyà oníwà ipá" ojoojúmọ́ ti ìfọ́ ìgbì omi, ìbàjẹ́ iyọ̀ àti alkali, àti àwọn ìyípo gbígbẹ tí ó ń yí padà. Nínú irú àyíká bẹ́ẹ̀, wọ́n ń rí i dájú pé èyí le koko. Àwọn Ilé Kọnkíríìtì wà ní ipò kan náà—láìsí ìfọ́, ìfọ́, tàbí ìkùnà ní àìtó àkókò—ti jẹ́ ìpèníjà tó ń múni gbọ̀n rìrì fún àwùjọ onímọ̀ ẹ̀rọ kárí ayé.
Fún ìgbà pípẹ́, Okùn IrinWọ́n sábà máa ń fi àwọn ohun èlò irin sínú kọnkírítì láti mú kí ó le koko kí ó sì dènà ìfọ́. Síbẹ̀síbẹ̀, àwọn okùn irin sábà máa ń jẹ́ èyí tí kò bá ipò líle mu ti fífọ́ iyọ̀ àti omi òkun; nígbà tí àwọn ion chloride bá wọ inú àwọn ihò inú kọnkírítì náà, àwọn okùn irin náà máa ń jẹrà, wọ́n sì máa ń pọ̀ sí i, èyí tó ń fa kí kọnkírítì náà ya láti inú jáde, tó sì ń mú kí ìrísí rẹ̀ wó.
Laipẹ, iwadi ohun elo tuntun kan ti o dojukọ agbara giga fun imọ-ẹrọ okun ti funni ni ojutu ti o ni ileri pupọ: awọn okun basalt—tí a ṣe nípa fífà okùn láti inú àpáta òkè ayọnáyèéfín àdánidá—a lè lò láti fi ṣe àwọ̀ kọnkírítì omi ní ìpele “ìhámọ́ra” tí ó fẹ́rẹ̀ẹ́ jẹ́ pé kò lè parẹ́. Èyí ni a ṣe nípasẹ̀ àpẹẹrẹ ìpele gíga onípele púpọ̀ tí ó ní àpapọ̀ “okùn ńlá fún ìsopọ̀ ìṣètò” àti “okùn kékeré fún dídì ihò.”

I. Àwọn Àṣírí Ìdènà Ìbàjẹ́ Tí Ó Fara Hàn Nínú Àpáta Òkè Ńlá

Ṣíṣe àtúnṣe sí àwọn àléébù pàtàkì tó wà nínú àwọn ohun èlò tó wà tẹ́lẹ̀—ní pàtàkì bí okùn irin ṣe lè di ipata àti bí okùn oníwàláàyè (bíi polypropylene tàbí polyvinyl alcohol) ṣe ń di arúgbó àti láti bàjẹ́ nínú àyíká kọnkírítì alkaline—Basalt Àwọn okùn náà fi àwọn àǹfààní ohun èlò tó yàtọ̀ hàn. Tí a ṣe é nípa yíyọ́ àpáta oníná àdánidá tó mọ́ ní ìwọ̀n otútù tó ga gan-an tí a sì fà á sínú okùn, ètò ìṣètò pàtàkì wọn jẹ́ ti nẹ́tíwọ́ọ̀kì àìmọ́ra ti silicon-oxygen àti aluminiomu-oxygen ìsopọ̀. Ètò ìṣẹ̀dá àdánidá yìí tí a gbé kalẹ̀ lórí òkúta ń fi àìlera kẹ́míkà tó ga gidigidi hàn nígbà tí a bá fara hàn sí àwọn omi oníhò alkaline tó lágbára nínú kọnkérétì àti àyíká iyọ̀ tó ga nínú omi òkun, nípa bẹ́ẹ̀ ó ń mú àwọn ewu ara tó ní í ṣe pẹ̀lú "ìbàjẹ́, ìpalára, àti ìfẹ̀sí iwọ̀n omi kúrò pátápátá." Láti ṣe àṣeyọrí resistance ìfọ́ àti àìlèforígbárí tó ga jù, ìwádìí tuntun yà kúrò nínú àpẹẹrẹ "okùn oníkan" ìbílẹ̀, ó sì dámọ̀ràn "ètò okùn basalt oníkan" dípò rẹ̀:

Ayípadà sí ìṣètò-alágbàṣe Àwọn okùn Basalt (SBF): Àwọn okùn líle, gígùn, àti tí a yí káàkiri gbogbo matrix náà; iṣẹ́ pàtàkì wọn ni láti so àwọn ìfọ́-ì ...

Àwọn Microfibers Basalt tí a gé kúrò (NBF): Àwọn microfibers tó dára tí wọ́n dà bí àwọn ewéko iyanrìn, tí wọ́n dì mọ́ inú àwọn ihò kékeré àti àwọn ọ̀nà inú matrix símẹ́ǹtì tí ó le, tí wọ́n ń dí àwọn ipa ọ̀nà omi òkun lọ́wọ́, tí wọ́n sì ń dá ìtànkálẹ̀ àwọn micro-cracks tí ó bẹ̀rẹ̀ dúró.

Ọgbọ́n ìṣiṣẹ́ yìí “àpapọ̀ líle koko àti tó dára” ṣẹ̀dá àwọ̀ ìsopọ̀ tó díjú, tó sì díjú tí a hun sínú ìṣètò kọnkéréètì—ọ̀nà ìgbèjà tó péye tí ó ń kojú àìlègbé omi àti ìdènà ìfọ́ ní àkókò kan náà.

II. Idanwo gigun kẹkẹ gbigbẹ ti ọjọ 270 ti o jẹ “ibinujẹ”

Láti mọ̀ bóyá kọnkíríìkì tuntun yìí lè “pẹ́” ní àyíká omi òkun, àwọn olùwádìí náà ṣe àfarawé àyíká gbígbẹ tí ó le gan-an. Èyí ní nínú ìlọ́po méjì ìṣọ̀kan omi òkun àti fífi àwọn àpẹẹrẹ náà sí àwọn ìyípo gbígbẹ tí ó ní iwọ̀n otútù gíga (ní 45°C) àti ìkún gbogbo—pẹ̀lú àkókò wákàtí mẹ́rìnlélógún kọ̀ọ̀kan tí ó jẹ́ ìyípo gbígbẹ kan ṣoṣo.
Lẹ́yìn tí wọ́n ti lo ọjọ́ 270 nínú ìṣòro líle yìí, àwọn àpẹẹrẹ kọnkéré tí wọ́n fi àwọn ètò okùn oríṣiríṣi ṣe àfihàn àwọn àbájáde iṣẹ́ wọn tó yàtọ̀ síra:

Ẹgbẹ́ Àwọn Aláwọ̀-ara ...

Ẹgbẹ́ Irin Okùn Aládàpọ̀ (S15N02): Kí ìpalára tó bẹ̀rẹ̀, ẹgbẹ́ yìí fi iṣẹ́ ìfọ́sí ní ìbẹ̀rẹ̀ tó ga gan-an hàn—àbájáde tààràtà ti líle gíga tí ó wà nínú àwọn okùn irin fúnra wọn. Síbẹ̀síbẹ̀, nígbà tí ó fi di ọjọ́ 270, kọnkíríìkì tí a fi okùn irin ṣe ti ní ìyípadà pàtàkì àti líle nínú iṣẹ́ rẹ̀. Nítorí ìpalára tó pọ̀, ìwọ̀n ìdúró agbára ìfọ́sí rẹ̀ tí ó dọ́gba dínkù sí 50.22% (tí ó mú kí agbára rẹ̀ dín sí ìdajì); ní àwọn ìpele ìkẹyìn, àwọn àpẹẹrẹ ìfẹ̀sí àti ìfọ́ tí ipata fà hàn kedere.

III. Ìjàkadì Onímọ̀ọ́ká: Kílódé Tí Irin Fi Ń wó lulẹ̀ Nígbàtí Basalt Dúró?

Àwọn àwòrán tí a yà nípasẹ̀ Scanning Electron Microscopy (SEM) fi ìpìlẹ̀ ìyàtọ̀ iṣẹ́ láàárín àwọn ohun èlò méjèèjì hàn tààrà:

Àìlera Àwọn Okùn Irin: Omi òkun àti atẹ́gùn máa ń wọ inú àwọn òfo kékeré nínú kọnkéréètì láti kan irin náà, èyí sì máa ń fa ìbàjẹ́ elektrokemika tó le koko. Ìwọ̀n ipata irin pupa-brown tó yọrí sí yìí máa ń fẹ̀ sí i ní ìlọ́po méjì sí ìlọ́po mẹ́fà ààbọ̀ ìwọ̀n rẹ̀. Ìfúnpá inú tó pọ̀ yìí máa ń "tì" sí matrix simenti tó yí i ká, èyí sì máa ń mú kí àwọn micro-cracks pọ̀ sí i. Bí ìbàjẹ́ inú ṣe ń pọ̀ sí i, ìsopọ̀ láàárín okùn irin àti matrix kọnkéréètì máa ń bàjẹ́ pátápátá; nígbẹ̀yìn gbẹ́yín, lábẹ́ ẹrù, okùn náà máa ń rọrùn láti fà jáde tàbí kí ó yọ́—yálà pátápátá tàbí ní apá kan—nípa bẹ́ẹ̀, ó máa ń pàdánù agbára ìdènà wọn.

Àtúnṣe Onírẹ̀lẹ̀ ti Àwọn okùn Basalt: Àwọn okùn basalt kò ní ìfẹ̀sí púpọ̀ rárá nígbà tí wọ́n bá fara hàn sí omi òkun. Ìlànà hydrolysis wọn—tí a fi ìtúpalẹ̀ díẹ̀díẹ̀ ti àwọn ìdè Si-O-Si hàn—ń tẹ̀síwájú ní iyàrá díẹ̀, tí ó yọrí sí ìhò kékeré, tí a fi agbègbè rẹ̀ ṣe àti ìyípo ojú ilẹ̀ ní nanoscale. Dípò kí ó ba matrix jẹ́, ìyípo ojú ilẹ̀ tí kò ṣe kedere yìí ń mú kí ìfọ́pọ̀ àárín àwọn okùn àti kọnkírítì tí ó yí i ká pọ̀ sí i.

Síwájú sí i, àwọn àpẹẹrẹ àdàpọ̀ kọnkírítì sábà máa ń ní àwọn ohun tí wọ́n ti ṣe àbájáde ilé iṣẹ́—bíi eeru fly àti slag—láti rọ́pò símẹ́ǹtì ìbílẹ̀ díẹ̀. Bó tilẹ̀ jẹ́ pé àṣà yìí dín ìtújáde erogba kù nígbà tí a bá ń ṣe é ní 27%, ó tún dín alkalinity ìgbà pípẹ́ ti kọnkírítì kù ní pàtàkì. Èyí ṣẹ̀dá kápsùlù ààbò onírẹ̀lẹ̀, “tí kò ní alkali” fún àwọn okùn basalt, èyí sì tún ń dín ìwọ̀n ìtújáde wọn kù.

IV. Ṣé o ń ṣiṣẹ́ pẹ̀lú ìfọ́? Ó tún lè dènà ìbàjẹ́ ọjọ́ iwájú

Nínú àwọn ohun èlò ìmọ̀ ẹ̀rọ gidi, àwọn èròjà ìṣètò máa ń ṣiṣẹ́ lábẹ́ àwọn ipò "tí ó farapa". Láti ṣe àfarawé òtítọ́ yìí, àwọn ẹgbẹ́ ìwádìí fi ọgbọ́n àtọwọ́dá fa àwọn ìfọ́ kékeré tí ó wà láti 0.1 mm sí 0.3 mm ní fífẹ̀ láàrín àwọn àpẹẹrẹ ìdánwò náà:

Nínú ẹgbẹ́ okùn irin, wíwà àwọn ìfọ́ kékeré wọ̀nyí jẹ́ kí ọrinrin wọ inú agbègbè ìfọ́ tààrà; èyí yọrí sí pípadánù agbára ìfọ́ ààrin àwọn okùn irin kíákíá àti ìdínkù nínú agbára ìfọ́ ààrin ohun èlò náà. Ẹgbẹ́ okùn basalt onípele púpọ̀ tí ó jọra fi ìfaradà ìbàjẹ́ tí ó tayọ hàn láàárín ìwọ̀n ṣíṣí ìfọ́ ààrin 0.1 mm sí 0.2 mm, tí a ṣe nípasẹ̀ ìṣe ìfọwọ́sowọ́pọ̀ ti "pinning" nípasẹ̀ àwọn okùn dídùn àti "tensioning" nípasẹ̀ àwọn okùn líle. Kódà nígbà tí àwọn ìfọ́ ààrin tí ó wà tẹ́lẹ̀ bá fẹ̀ sí 0.3 mm, ohun èlò náà ní agbára gbígbé ẹrù tí ó ga, nípa bẹ́ẹ̀ ó ń fa ààlà ààbò fún àwọn ilé tí ó bàjẹ́ nínú àwọn ohun èlò ìmọ̀ ẹ̀rọ omi.

Ìparí

Láti ojú ìwòye "Ìwọ̀n Ìyípo Ayé (LCC)" àti ìdúróṣinṣin àyíká tí kò ní erogba púpọ̀, bó tilẹ̀ jẹ́ pé àwọn okùn basalt lè ní iye owó ìrajà àkọ́kọ́ tí ó ga díẹ̀ nítorí ìlànà ìyàwòrán pàtàkì wọn, ìwà wọn tí ó fẹ́rẹ̀ẹ́ jẹ́ "láìsí ìtọ́jú" jálẹ̀ ìgbésí ayé iṣẹ́ wọn ń fúnni ní àǹfààní ìgbà pípẹ́. Láàárín àkókò iṣẹ́ iṣẹ́ kan—tí ó sábà máa ń wà láti ọdún 50 sí 100—lílò wọn kì í ṣe pé ó ń mú iye owó tí a kò retí kúrò nìkan, tí a kò retí tí ó ní í ṣe pẹ̀lú àtúnṣe déédéé àti lílo àwọn àwọ̀ tí ó lòdì sí ìbàjẹ́, ṣùgbọ́n ó tún ń dín ìwọ̀n ara ẹni kù ní pàtàkì, èyí tí ó ń dín owó ìrìnnà àti owó ìforúkọsílẹ̀ fún àwọn ọkọ̀ ojú omi ńláńlá tí a fi sínú omi ní etíkun kù.

Ní àkókò kan tí a ti ń fi gbogbo ọkàn sí ìdínkù ìtújáde erogba ní gbogbo ìgbà ayé iṣẹ́ náà àti rírí i dájú pé a dáàbò bo ẹ̀rọ, “ìhámọ́ra ìdènà ìbàjẹ́” yìí—tí a ṣe láti inú àpáta òkè ayọnáyèéfín—ń yọjú gẹ́gẹ́ bí olùtọ́jú tó ní ààbò àti tó rọrùn fún àyíká fún àwọn iṣẹ́ agbára mímọ́ omi, bí àwọn ọ̀nà ìrìnnà kọjá òkun àti àwọn oko afẹ́fẹ́ ní etíkun.