Polacy opracowali ekologiczną metodę wytwarzania czerwonego pigmentu :: Artykuły / Polski Serwis Naukowy

Polecamy również:

Niebieska Karta - wyjaśnienie terminu; procedura "Niebieskie Karty"

Konferencja "Wyzwania i bariery polskich eksporterów technologii teleinformatycznych"

Michael Hanlon: "10 pytań, na które nauka nie znalazła (jeszcze) odpowiedzi" - recenzja

Konkurs dla naukowców-fotografów - "Nauka w obiektywie"

Nanorurki węglowe są obiecującym, "inteligentnym" materiałem do naprawy mózgu

Konferencja poświęcona "zarządzaniu nowo powstającymi ekosystemami cyfrowymi" - Bangkok, Tajlandia

Nowatorską, ekologiczną metodę uzyskiwania czerwonego pigmentu ceramicznego opracował zespół naukowców pod kierunkiem dr Cecylii Dziubak z Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych. Ekologiczny aspekt technologii polega na znaczącym ograniczeniu liczby toksycznych substancji, powstających przy produkcji pigmentu. Wytworzony w ten sposób pigment nie ustępuje w niczym pigmentowi produkowanemu w tradycyjny sposób.

Za swoją metodę naukowcy otrzymali złoty medal podczas targów "Brussels Innova 2009".

Jak wyjaśniła w rozmowie z PAP kierownik Zakładu Technologii Ceramiki - dr Cecylia Dziubak, pigment to syntetyczny barwny minerał, wytworzony na wzór minerałów znajdujących się w skorupie ziemskiej. Jako produkt handlowy pigment ceramiczny jest bardzo drobnym, kolorowym proszkiem.

"Pigment cyrkonowo-żelazowy jest znany i używany od lat 60. XX wieku. Nadaje się do barwienia wszelkiego typu szkliw. Jego popularność wynika z tego, że jest bardzo uniwersalny. Ma dobrą wytrzymałość techniczną, bo utrzymuje stabilną barwę niezależnie od wysokości temperatury" - mówiła kierownik Zakładu Technologii Ceramiki.

Charakterystyczną cechą pigmentów cyrkonowych jest to, że się nie rozpuszczają w wodzie, zasadach, ani w kwasach i są odporne na temperatury osiągające nawet 1300 st. C. Oznacza to, że jeśli pigment w postaci proszku umieścimy nawet w temperaturze 1350 st. C. to nie straci swoich właściwości. Z tego powodu używa się go do barwienia szkliw ceramicznych.

W tradycyjnej metodzie produkcji pigmentu, oprócz nadającego cząsteczkom czerwoną barwę hematytu (Fe2O3), powstaje m.in. toksyczny dwutlenek siarki (SO2), którego znaczące ilości emitowane do środowiska powodują jego skażenie. W efekcie w ściekach występuje duże stężenie siarczanów, chlorków i fluorków alkalicznych.

Innowacyjność i ekologia metody opracowanej w Instytucie Ceramiki i Materiałów Budowlanych polega na zastosowaniu jako jednego z surowców hydroksytlenku żelaza (FeOOH), zamiast toksycznego uwodnionego siarczanu żelaza (FeSO4*7H2O). Hydroksytlenek żelaza podczas rozkładu w procesie termicznym wytwarza hematyt, a do atmosfery emituje tylko parę wodną, nieszkodliwą dla otoczenia. W ściekach produkcyjnych - zauważyła dr Dziubak - znajduje się wagowo około 10 razy mniej rozpuszczalnych soli, w których dominuje fluorek sodowy możliwy do zawrócenia i ponownego użycia w procesie produkcyjnym.

Jak tłumaczyła naukowiec, wytwarzanie pigmentu polega na zmieszaniu ze sobą bezbarwnych lub kolorowych składników. Po wymieszaniu poddaje się je procesowi kalcynacji, czyli wypalania w wysokiej temperaturze. "W efekcie procesu termicznej syntezy następuje połączenie podstawowych składników, a w międzyczasie do sieci krystalicznej wbudowują się pierwiastki zwane chromoforami" - opisywała.

Właśnie od rodzaju chromoforu zależy jaką barwę pigmentu otrzymamy. Do chromoforów należą m.in. tytan, chrom, żelazo i kobalt.

Pigment cyrkonowo-żelazowy jest zbudowany na sieci krystalicznej cyrkonu (krzemianu cyrkonu), a chromoforem jest hematyt (Fe2O3). "W tradycyjnej metodzie podstawowymi surowcami do wytworzenia tego pigmentu są: dwutlenek krzemu (SiO2) i dwutlenek cyrkonu (ZrO2) - które tworzą sieć krystaliczną krzemianu cyrkonu ZrSiO4; składnik chromoforowy - uwodniony siarczan żelaza (FeSO4*7H2O) i inne dodatki, np. mineralizatory" - wyjaśniała dr Dziubak.

Czerwono-brązowa barwa pigmentu cyrkonowo-żelazowego pochodzi od hematytu zamkniętego pomiędzy mikrokryształami ZrSiO4 podczas syntezy termicznej, co przedstawia zamieszczony poniżej rysunek.

Nietrwałe termicznie cząstki hematytu (Fe2O3) są ochraniane otoczką z krzemianu cyrkonu przed niszczącym oddziaływaniem temperatury i środowiska chemicznego.

Jak wyjaśniła dr Dziubak, pigment cyrkonowo-żelazowy nadaje się do zastosowania do prawie wszystkich typów szkliw przeznaczonych do dekorowania płytek i wyrobów sanitarnych oraz użytkowych. Ze względu na atrakcyjną barwę i stabilność w szerokim zakresie temperatur interesują się nim producenci wyrobów ceramicznych.

Źródło:
PAP - Nauka w Polsce, Ewelina Krajczyńska

komentuj publikację

Czy wiesz że...?

wersja BETA

Leucyzm - choroba charakteryzująca się niedoborem ciemniejszego pigmentu w skórze, we włosach i w piórach. W przeciwieństwie do albinizmu leucyzm spowodowany jest niedoborem nie tylko melaniny, ale też wszystkich typów pigmentu skóry. pełny tekst

Oczy muszlowe występujące u chitonów (Polyplacophora) fotoczułe komórki z mikrokosmkami, pozbawione pigmentu. Najgęściej rozsiane są w przedniej części płaszcza. pełny tekst

Pastel technika malarska oraz środek rysunkowy i malarski w formie kolorowego sztyftu, kredki lub ołówka, służący do nanoszenia kolorowych pigmentów na podłoże. Wytwarza się go poprzez zmieszanie pigmentu, kredy i spoiwa z gumy. Mieszaninę formuje się w wałeczki, a następnie pozostawia do wyschnięcia. Przed wyschnięciem pastele mają konsystencją ciasta, stąd nazwa (wł. pasta ciasto). pełny tekst

Lederyna to rodzaj sztucznej skóry wykonanej z tkaniny bawełnianej lub papieru, z jednostronnie nałożoną cienką elastyczną warstwą apretury (składającej się z nitrocelulozy, ftalanu dwubutylowego, oleju rycynowego i pigmentu). pełny tekst

Moduł "Czy wiesz że...?" (wersja testowa, beta): definicje/pojęcia wygenerowane w obrębie tego modułu pochodzą z Wikipedii i udostępniane są na licencji Creative Commons: uznanie autorstwa, na tych samych warunkach, z możliwością obowiązywania dodatkowych ograniczeń. Dostęp do pełnej wersji każdego hasła (oraz dokładnch informacji na temat licencji, autora oraz edycji) możliwy jest po kliknięciu w odnośnik opisany jako "pełny tekst".