Luận án PhD: Hình thành tiền chất apatite và vai trò cô lập kim loại nặng, phóng xạ
Luận án: Miami1292008822. Xem tóm tắt và tải về tại LuanAn.net
Miami University
Geology
Luan An
Luận án tiến sĩ
Năm xuất bản
Số trang
157
Thời gian đọc
24 phút
Lượt xem
0
Lượt tải
0
Phí lưu trữ
50 Point
Tổng quan nhanh
- Chủ đề:
- Nghiên cứu đột phá từ Miami University bảo vệ môi trường
- Số trang:
- 157 trang
- Trường:
- Miami University
- Chuyên ngành:
- Geology
- Tác giả:
- Olaf J. Borkiewicz
- Năm:
- 2010
Tóm tắt nội dung luận án
I.Nghiên cứu đột phá từ Miami University bảo vệ môi trường
Luận án này là một công trình quan trọng của Olaf J. Borkiewicz. Nghiên cứu được thực hiện tại Đại học Miami, bang Ohio. Luận án tập trung vào sự hình thành của các pha tiền chất canxi photphat. Các pha này xuất hiện trong quá trình phát triển tinh thể apatit. Apatit là một khoáng chất quan trọng. Công trình này khám phá vai trò của chúng. Vai trò chính là cô lập kim loại nặng và các chất phóng xạ. Đây là một vấn đề cấp bách toàn cầu. Mối đe dọa từ ô nhiễm môi trường ngày càng tăng. Các xã hội cần các kỹ thuật khắc phục hiệu quả hơn. Đại học Miami đóng góp vào nỗ lực này. Nghiên cứu mang tính đột phá. Nó cung cấp kiến thức nền tảng. Kiến thức này cần thiết cho các giải pháp môi trường.
1.1. Khám phá khoa học về apatit
Nghiên cứu tập trung vào apatit. Apatit là khoáng chất phức tạp. Công thức của nó là Ca5-xMx(PO4)6(OH,Cl,F). Khoáng chất này có khả năng cô lập chất ô nhiễm. Nó làm điều đó bằng cách kết tủa đồng thời. Kim loại và photphat tạo thành khoáng chất không hòa tan. Luận án chỉ ra một điều quan trọng. Sự hình thành apatit ở điều kiện bề mặt Trái Đất không đơn giản. Nó thường đi trước bởi sự kết tinh của các photphat canxi kém bền hơn. Những photphat này được gọi là tiền chất. Cuối cùng, chúng biến đổi thành apatit. Hiểu rõ quá trình này là rất quan trọng. Nó mở ra hướng mới cho xử lý ô nhiễm.
1.2. Phân tích quá trình hình thành khoáng chất
Phần đầu luận án điều tra sự hình thành tiền chất. Nó xem xét sự tiến hóa của chúng. Điều kiện mô phỏng môi trường bề mặt Trái Đất được sử dụng. Hệ Ca(OH)2-H3PO4-H2O được nghiên cứu. Các phương pháp nhiễu xạ tia X được áp dụng. Cả phương pháp ex situ và in situ đều được sử dụng. Kết quả xác nhận sự hình thành tiền chất. Điều này xảy ra trong điều kiện bề mặt Trái Đất. Phát hiện này có ý nghĩa lớn. Nó liên quan đến môi trường đất tự nhiên. Nó cũng liên quan đến các điều kiện kỹ thuật. Ví dụ như ổn định kim loại bằng photphat. Nghiên cứu mang lại cái nhìn sâu sắc. Nó về các con đường phát triển pha.
1.3. Đóng góp của Đại học Miami
Đại học Miami là nơi nghiên cứu này được thực hiện. Luận án là một phần yêu cầu. Nó để lấy bằng Tiến sĩ. Khoa Địa chất của Đại học Miami tài trợ công trình này. Tiến sĩ John Rakovan là giám đốc luận án. Các nhà khoa học khác cũng tham gia. Họ là Tiến sĩ Cahill, Tiến sĩ Hailiang Dong, Tiến sĩ Hughes, Tiến sĩ Jason Rech, Tiến sĩ Andre Sommer. Họ là những người đọc luận án. Công trình này thể hiện cam kết. Cam kết của Đại học Miami với khoa học môi trường. Nó góp phần vào giải quyết vấn đề toàn cầu. Vấn đề ô nhiễm kim loại nặng. Nghiên cứu này đặt nền móng. Nó cho các kỹ thuật xử lý hiệu quả hơn.
II.Giải pháp tiên tiến cho ô nhiễm kim loại nặng tại Florida
Ô nhiễm kim loại nặng và phóng xạ là mối lo ngại toàn cầu. Chúng đe dọa sức khỏe con người. Chúng cũng làm suy thoái môi trường tự nhiên. Đặc biệt ở các vùng ven biển như Florida. Nơi đây có mật độ dân số cao. Hoạt động công nghiệp và du lịch diễn ra sôi nổi. Các phương pháp xử lý truyền thống thường tốn kém. Chúng đôi khi không hiệu quả hoàn toàn. Cần có những kỹ thuật mới. Kỹ thuật này phải hiệu quả hơn, bền vững hơn. Nghiên cứu này cung cấp một hướng đi. Nó liên quan đến kỹ thuật ổn định kim loại bằng photphat. Đây là một phương pháp hứa hẹn.
2.1. Hiểm họa từ kim loại nặng và phóng xạ
Kim loại nặng như kẽm (Zn), cadmi (Cd). Các nguyên tố phóng xạ như stronti (Sr), uranium (U), thorium (Th) rất độc hại. Chúng tích tụ trong chuỗi thức ăn. Chúng gây ra nhiều vấn đề sức khỏe nghiêm trọng. Đối với môi trường, chúng làm suy thoái đất. Chúng ô nhiễm nguồn nước ngầm. Chúng ảnh hưởng đến hệ sinh thái thủy sinh. Florida, với đường bờ biển dài. Nó đặc biệt dễ bị tổn thương. Đặc biệt là từ các chất ô nhiễm. Các chất này có thể lan truyền qua nước. Bảo vệ môi trường Florida là điều cần thiết. Nó để duy trì vẻ đẹp tự nhiên. Nó cũng để bảo vệ cuộc sống của người dân.
2.2. Kỹ thuật ổn định kim loại in situ
Kỹ thuật ổn định kim loại in situ là một giải pháp. Nó sử dụng photphat để cố định kim loại. Phương pháp này dựa trên quá trình kết tủa đồng thời. Các chất ô nhiễm kết hợp với photphat. Chúng tạo thành các khoáng chất không hòa tan. Apatit là một ví dụ điển hình. Đây là một cách hiệu quả. Nó giúp giảm nồng độ chất độc trong dung dịch. Nó ngăn chặn sự phát tán của chúng. Nghiên cứu của Borkiewicz làm rõ điều này. Các pha tiền chất đóng vai trò quan trọng. Chúng tham gia vào quá trình cô lập ban đầu. Sau đó, chúng biến đổi thành apatit ổn định hơn. Điều này tối ưu hóa hiệu quả xử lý.
2.3. Ứng dụng tiềm năng tại Florida
Các phát hiện từ luận án có giá trị lớn. Chúng cho các ứng dụng thực tế tại Florida. Vùng đất này có nhiều khu vực công nghiệp. Nó có các khu vực đô thị hóa nhanh. Ví dụ như Brickell và Wynwood. Có thể áp dụng kỹ thuật này. Nó để xử lý đất bị ô nhiễm. Nó để làm sạch nước ngầm. Nó cũng để bảo vệ các vùng đất ngập nước nhạy cảm. Đây là một bước tiến quan trọng. Nó giúp Florida đối phó với thách thức môi trường. Nó đảm bảo sự phát triển bền vững. Nghiên cứu hỗ trợ các chiến lược bảo vệ. Chiến lược cho bãi biển Miami và hệ sinh thái biển.
III.Bảo vệ bãi biển Miami du lịch khỏi chất độc hại
Bãi biển Miami là biểu tượng của du lịch Florida. South Beach nổi tiếng thế giới. Hàng triệu du khách đến thăm mỗi năm. Họ tận hưởng nắng, cát và biển. Sự trong sạch của môi trường biển là vô cùng quan trọng. Nó ảnh hưởng trực tiếp đến trải nghiệm du lịch. Nó cũng ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng. Ô nhiễm kim loại nặng có thể phá hủy điều này. Nó làm mất đi vẻ đẹp tự nhiên. Nó gây hại cho sinh vật biển. Nó cũng đe dọa đến con người. Nghiên cứu về apatit mang lại hy vọng. Nó cung cấp công cụ để bảo vệ. Bảo vệ những tài nguyên quý giá này.
3.1. An toàn cho du khách và cư dân Miami
Mục tiêu hàng đầu là đảm bảo an toàn. An toàn cho mọi người đến với Miami. Du khách đến từ khắp nơi trên thế giới. Cư dân Miami sống và làm việc tại đây. Tiếp xúc với kim loại nặng dù ở mức thấp. Nó vẫn có thể gây ra vấn đề sức khỏe lâu dài. Ứng dụng các kỹ thuật xử lý môi trường tiên tiến. Nó giúp giảm thiểu rủi ro này. Nó tạo ra một môi trường sống an toàn hơn. Nó mang lại trải nghiệm du lịch lành mạnh. Nghiên cứu của Đại học Miami đóng góp. Nó vào việc xây dựng nền tảng an toàn này.
3.2. Giữ gìn vẻ đẹp tự nhiên của South Beach
South Beach là một điểm đến huyền thoại. Nó nổi tiếng với cát trắng mịn. Nó có nước biển trong xanh. Sự ô nhiễm có thể làm biến đổi màu nước. Nó gây hại cho đời sống thủy sinh. Nó làm suy giảm chất lượng cảnh quan. Việc kiểm soát kim loại nặng là thiết yếu. Nó giúp bảo tồn vẻ đẹp vốn có. Nó đảm bảo South Beach vẫn là thiên đường. Thiên đường cho mọi người tìm kiếm sự thư giãn. Nó đảm bảo bãi biển Miami vẫn hấp dẫn. Hấp dẫn du khách và các nhà đầu tư.
3.3. Tầm quan trọng cho ngành du lịch Miami
Ngành du lịch là trụ cột kinh tế của Miami. Nó tạo ra hàng ngàn việc làm. Nó mang lại doanh thu đáng kể. Môi trường sạch là yếu tố quyết định. Nó duy trì sự cạnh tranh của Miami. Các bãi biển khỏe mạnh thu hút khách. Các hệ sinh thái bền vững tạo ấn tượng tốt. Nghiên cứu về apatit và xử lý ô nhiễm. Nó trực tiếp hỗ trợ ngành này. Nó giúp bảo vệ hình ảnh Miami. Một thành phố sạch, xanh và an toàn. Điều này thúc đẩy du lịch Miami phát triển. Nó bảo vệ các khu vực giải trí đêm ở Miami.
IV.Tầm quan trọng khoa học với hệ sinh thái biển Miami
Miami là thành phố ven biển. Nó có hệ sinh thái biển đa dạng. Các rạn san hô, đầm lầy ngập mặn. Các loài sinh vật biển phong phú. Chúng là một phần không thể thiếu. Chúng là một phần của bản sắc Miami. Đồng thời, chúng cũng rất nhạy cảm. Chúng dễ bị tổn thương bởi ô nhiễm. Nghiên cứu khoa học có vai trò then chốt. Nó giúp chúng ta hiểu rõ hơn. Nó giúp bảo vệ các hệ sinh thái này. Luận án của Olaf Borkiewicz cung cấp cái nhìn sâu sắc. Nó về các quá trình địa hóa quan trọng. Những quá trình này ảnh hưởng đến môi trường biển.
4.1. Ảnh hưởng lên hệ sinh thái ven biển
Kim loại nặng từ các nguồn khác nhau. Nó từ nước thải công nghiệp. Nó từ dòng chảy đô thị. Nó có thể tích tụ trong trầm tích. Nó tích tụ trong nước biển ven bờ. Điều này đe dọa trực tiếp các sinh vật biển. Nó ảnh hưởng đến chuỗi thức ăn. Nó làm mất cân bằng sinh thái. Hệ sinh thái biển Miami đối mặt với thách thức. Đặc biệt là với sự phát triển nhanh chóng. Các khu vực như Brickell có mật độ xây dựng cao. Việc kiểm soát ô nhiễm là cấp thiết. Nó bảo vệ đa dạng sinh học. Nó duy trì sức khỏe của các rạn san hô. Nó giúp gìn giữ nguồn tài nguyên biển.
4.2. Nghiên cứu sâu về tiền chất canxi photphat
Phần thứ hai của luận án khám phá. Nó xem xét các con đường phát triển. Các photphat canxi phát triển trong sự hiện diện của kim loại. Các ion kim loại như Zn, Cd, Sr, U, Th được thử nghiệm. Nhiễu xạ tia X theo thời gian được sử dụng. Kết quả cho thấy ảnh hưởng đáng kể. Các loài gây ô nhiễm ảnh hưởng đến sự hình thành pha. Các pha thứ cấp mang kim loại được tạo ra. Chúng thường hòa tan hơn hydroxylapatit. Việc này có ý nghĩa quan trọng. Nó giúp dự đoán hành vi của chất ô nhiễm. Nó giúp thiết kế các chiến lược xử lý. Xử lý hiệu quả hơn cho môi trường biển.
4.3. Vai trò của apatit trong cô lập chất độc
Phần cuối luận án tập trung vào vai trò. Vai trò của sự hình thành tiền chất. Nó liên quan đến việc cô lập kim loại nặng. Nó liên quan đến số phận của chúng. Số phận trong quá trình phát triển tinh thể apatit. Sự kết hợp các kỹ thuật được sử dụng. Nhiễu xạ tia X bột, SEM/EDS, ICP-AES. Kết quả cho thấy giảm đáng kể nồng độ kim loại. Điều này xảy ra trong dung dịch. Nó trong quá trình hình thành các pha tiền chất. Các chất ô nhiễm tương đối ổn định. Chúng ổn định trong quá trình biến đổi cấu trúc. Sự hòa tan-kết tinh lại xảy ra. Cơ chế này biến đổi các pha vô định hình. Nó thành brushite và parascholzite. Điều này có lợi cho việc cô lập lâu dài.
V.Ứng dụng thực tiễn cho tương lai bền vững của Miami
Các phát hiện từ luận án không chỉ mang tính học thuật. Chúng có ý nghĩa thực tiễn sâu rộng. Đặc biệt đối với các thành phố ven biển như Miami. Nơi mà áp lực phát triển đô thị. Nơi mà sự thay đổi khí hậu đang diễn ra. Công nghệ xử lý môi trường cần phải tiên tiến. Nó cần phải hiệu quả và bền vững. Nghiên cứu này cung cấp cơ sở khoa học. Nó để phát triển các kỹ thuật mới. Các kỹ thuật này giúp bảo vệ môi trường. Nó đảm bảo sự phát triển hài hòa. Hài hòa giữa con người và tự nhiên.
5.1. Công nghệ xử lý môi trường hiệu quả
Luận án chỉ ra các con đường chính xác. Con đường hình thành apatit và tiền chất. Kiến thức này cho phép tối ưu hóa. Tối ưu hóa các phương pháp ổn định kim loại. Chúng ta có thể tạo ra các vật liệu phản ứng. Các vật liệu này có hiệu quả cao hơn. Chúng cô lập kim loại nặng. Chúng giữ các chất phóng xạ. Điều này dẫn đến các công nghệ mới. Công nghệ xử lý nước và đất. Công nghệ này có thể triển khai rộng rãi. Nó giúp làm sạch các khu vực bị ô nhiễm. Nó đặc biệt quan trọng ở các khu vực đô thị. Nơi có nhu cầu cao về môi trường sạch.
5.2. Giảm thiểu rủi ro từ chất ô nhiễm
Việc giảm nồng độ kim loại trong dung dịch. Nó ngay trong giai đoạn tiền chất. Điều này mang lại lợi ích lớn. Nó giảm nguy cơ phát tán chất độc. Nó giảm nguy cơ tiếp xúc với con người. Nó bảo vệ các hệ sinh thái nhạy cảm. Nghiên cứu nhấn mạnh sự ổn định của chất ô nhiễm. Nó trong quá trình biến đổi cấu trúc. Điều này có nghĩa là giải pháp bền vững. Giải pháp này giúp kiểm soát chất độc lâu dài. Nó không chỉ là xử lý tạm thời. Nó giúp bảo vệ sức khỏe cộng đồng. Nó bảo vệ các khu vực sống quan trọng như Brickell.
5.3. Hướng tới sự phát triển bền vững của thành phố
Miami là một thành phố đang phát triển nhanh. Các dự án bất động sản Miami đang mọc lên. Các khu vực như Wynwood đang hồi sinh. Việc bảo vệ môi trường là không thể thiếu. Nó để duy trì chất lượng cuộc sống cao. Nó để thu hút đầu tư bền vững. Các giải pháp môi trường từ nghiên cứu này. Chúng đóng vai trò quan trọng. Chúng trong việc định hình tương lai của Miami. Một tương lai sạch sẽ, an toàn và thịnh vượng. Nó hỗ trợ các nỗ lực giữ gìn. Giữ gìn văn hóa Cuba Miami và các di sản khác. Điều này mang lại lợi ích lâu dài cho cả thành phố và khu vực.
VI.Phát triển bất động sản Miami và môi trường sạch
Thị trường bất động sản Miami sôi động. Nó là một trong những nơi hấp dẫn nhất. Cả ở Mỹ và trên thế giới. Giá trị bất động sản phụ thuộc nhiều. Nó phụ thuộc vào vị trí, tiện ích. Nó cũng phụ thuộc vào chất lượng môi trường xung quanh. Một môi trường sạch sẽ, không ô nhiễm. Nó làm tăng đáng kể giá trị này. Ngược lại, ô nhiễm có thể làm giảm giá trị. Nó gây ra những lo ngại về sức khỏe. Nghiên cứu khoa học môi trường là nền tảng. Nó giúp đảm bảo sự phát triển bền vững. Phát triển bất động sản song hành với bảo vệ môi trường.
6.1. Giá trị môi trường sạch cho bất động sản
Các nhà đầu tư và người mua nhà. Họ ngày càng quan tâm đến môi trường. Họ tìm kiếm những khu vực không bị ô nhiễm. Họ muốn có không khí trong lành. Họ muốn có nguồn nước sạch. Nghiên cứu về xử lý kim loại nặng. Nó góp phần làm sạch các khu vực ô nhiễm. Nó biến chúng thành những địa điểm đáng sống. Điều này trực tiếp hỗ trợ thị trường bất động sản Miami. Nó thu hút cư dân mới. Nó khuyến khích đầu tư. Đặc biệt là ở các khu vực cao cấp như Brickell. Môi trường trong lành là yếu tố quyết định.
6.2. Đảm bảo chất lượng cuộc sống Miami
Chất lượng cuộc sống ở Miami rất cao. Nó nổi tiếng với nắng ấm, biển xanh. Nó có một cuộc sống về đêm Miami sôi động. Môi trường không bị ô nhiễm là cơ sở. Nó để duy trì chất lượng này. Nước sạch cho các hoạt động giải trí. Không khí trong lành cho cư dân. Nghiên cứu này giúp loại bỏ mối đe dọa. Mối đe dọa từ các chất độc hại. Nó đảm bảo người dân có thể tận hưởng. Tận hưởng tất cả những gì Miami mang lại. Nó tạo ra một cộng đồng khỏe mạnh. Cộng đồng bền vững cho thế hệ tương lai.
6.3. Tác động đến kinh tế và văn hóa Cuba Miami
Môi trường sạch có tác động kinh tế sâu rộng. Nó không chỉ hỗ trợ du lịch và bất động sản. Nó còn bảo vệ các ngành công nghiệp khác. Nó bảo vệ các nguồn tài nguyên thiên nhiên. Ví dụ như ngành thủy sản. Văn hóa Cuba Miami, đặc biệt ở Little Havana. Nó gắn liền với cộng đồng và môi trường địa phương. Một môi trường bị suy thoái có thể ảnh hưởng tiêu cực. Nó ảnh hưởng đến các hoạt động văn hóa. Nó ảnh hưởng đến sự gắn kết cộng đồng. Nghiên cứu này giúp duy trì sức sống. Sức sống của cả nền kinh tế và các giá trị văn hóa. Nó bảo vệ cảnh quan thiên nhiên. Nó để người dân có thể tự hào về Miami.
Tải xuống file đầy đủ để xem toàn bộ nội dung
Tải đầy đủ (157 trang)Trích đoạn nội dung luận án
Tải xuống để đọc toàn bộMIAMI UNIVERSITY The Graduate School Certificate for Approving the Dissertation We herby approve the Dissertation of Olaf J. Borkiewcz Candidate for the Degree: Doctor of Philosophy _____________________________________________________________________________ Dr. John Rakovan, Director _____________________________________________________________________________ Dr. Cahill, Reader _____________________________________________________________________________ Dr.
Hailiang Dong, Reader _____________________________________________________________________________ Dr. Hughes, Reader _____________________________________________________________________________ Dr. Jason Rech, Reader _____________________________________________________________________________ Dr. Andre Sommer, Graduate School Representative ABSTRACT FORMATION OF PRECURSOR CALCIUM PHOSPHATE PHASES DURING CRYSTAL GROWTH OF APATITE AND THEIR ROLE ON THE SEQUESTRATION OF HEAVY METALS AND RADIONUCLIDES by Olaf J.
Borkiewicz Due to increasing risk associated with the contamination of the environment with heavy metals and radionuclides, societies worldwide are facing a pressing need for new more efficient environmental remediation techniques. One approach that gained considerable attention over the last two decades is in situ metal stabilization by phosphate amendments – a technique based on the coprecipitation of contaminant species with phosphates and the formation of insoluble metal(M)-substituted minerals, such as apatite Ca5-xMx(PO4)6(OH,Cl,F). One of the major results of this dissertation is that formation of apatite at Earth-surface conditions is preceded by crystallization of other less stable calcium phosphates (precursors) that ultimately transform to apatite. The first part of this dissertation investigates formation and evolution of calcium phosphate precursors under conditions simulating those found in Earth-surface environments.
The pathways of phase development in the Ca(OH)2-H3PO4-H2O system were studied using conventional ex situ as well as in situ time-resolved X-ray diffraction. The results clearly indicate formation of precursors under conditions found at the Earth-surface, which may be relevant not only in the context of natural soil environments, but also in the context of engineered conditions, like those found during metal stabilization by phosphate amendments. In the second part of the dissertation, pathways of calcium phosphate development in the presence of different metal ions (Zn, Cd, Sr, U, and Th) are studied by time-resolved X-ray diffraction. The results clearly indicate a significant influence of contaminant species on the pathways of phase development in the Ca(OH)2-H3PO4-H2O system.
Secondary metal-bearing phases, far more soluble than hydroxylapatite, were often formed in the presence of the metals studied. Finally, the role of precursor formation on the heavy metal sequestration and fate during crystal growth of apatite was studied by a combination of powder X-ray diffraction, SEM/EDS and ICP-AES. The results indicate significant reduction in the solution concentration of metals during formation of precursor phases and relative stability of the contaminant species during structural transformation of phases involved in low-temperature crystallization of hydroxylapatite. Fluctuations in the concentration of elements observed during structural changes in the system suggest a dissolution-recrystallization mechanism of transformation of amorphous phases to brushite and parascholzite.
FORMATION OF PRECURSOR CALCIUM PHOSPHATE PHASES DURING CRYSTAL GROWTH OF APATITE AND THEIR ROLE ON THE UPTAKE OF HEAVY METALS AND RADIONUCLIDES A DISSERTATION Submitted to the Faculty of Miami University in partial fulfillment of the requirements for the degree of Doctor of Philosophy Department of Geology by Olaf Borkiewicz Miami University Oxford, Ohio 2010 Dissertation Director: John Rakovan, Ph. TABLE OF CONTENTS Chapter 1: Introduction 1 References 5 Chapter 2: Time-resolved in situ studies of apatite formation pathways in aqueous solutions 10 Abstract 11 Body Text 12 References 33 Tables and Figures 42 Chapter 3: Impact of metal ions on hydroxylapatite formation pathways in aqueous solutions – time resolved in situ studies 55 Abstract 56 Body Text 57 References 78 Tables and Figures 86 Chapter 4: The role of precursors formation on the sequestration and fate of metals during hydroxylapatite crystallization 99 Abstract 100 ii Body Text 101 References 118 Tables and Figures 119 Chapter 5: Concluding remarks and suggestion for future work 141 iii LIST OF TABLES Chapter 2: Time-resolved in situ studies of apatite formation pathways in aqueous solutions 10 1 – Experimental details of ex situ X-ray diffraction investigation. ACP – amorphous calcium phosphate, B – brushite, HAP – hydroxylapatite 42 2 – Experimental details of in situ X-ray diffraction investigations carried out at pH=6. ACP – amorphous calcium phosphate, B – brushite, HAP – hydroxylapatite, M – monetite 43 3 - Experimental details of in situ X-ray diffraction investigations carried out at pH = 9.
ACP – amorphous calcium phosphate, HAP – hydroxylapatite 44 Chapter 3: Impact of metal ions on hydroxylapatite formation pathways in aqueous solutions – time resolved in situ studies 55 1 – Summary of the experimental details of in situ X-ray investigations in the presence of Cd, Sr, and Zn 87 2 – Summary of the experimental details of in situ X-ray investigations in the presence of U and Th 88 Chapter 4: The role of precursors formation on the sequestration and fate of metals during hydroxylapatite crystallization 99 1 – Experimental details of the experiments carried out at near-neutral pH 119 2 – Experimental details of the experiments carried out at alkaline pH 120 iv LIST OF FIGURES Chapter 2: Time-resolved in situ studies of apatite formation pathways in aqueous solutions 10 1 – Calculated solubility isotherms of calcium phosphate phases in the system Ca(OH)2-H3PO4- H2O at 37°C. Phases present on the diagram: hydroxylapatite, OHAp [Ca10(PO4)6(OH)2]; tricalcium, TCP phosphate [Ca3(PO4)2]; octacalcium phosphate, OCP [Ca4H(PO4)3]; dicalcium phosphate anhydrous, DCPA (monetite) CaHPO4; and dicalcium phosphate dihydrate, DCPD (brushite)[ CaHPO4 • 2H2O]. From Elliot, 1994 46 2 – Diffraction patterns obtained during low pH ex situ experiment ES-1. Bottom pattern represents the initial precipitate, upper the final product of the reaction; B – brushite, H – hydroxylapatite 47 3 - Scanning electron micrographs of the products of ex situ experiments.
A – amorphous calcium phosphate, B – brushite, C and D – hydroxylapatite 48 4 – Final observed (crosses), calculated (solid line), and difference (lower) patterns for Rietveld refinement of samples from three different experiments; A – 55-min mark of IS-02, sample containing OCP, brushite and hydroxylapatite; B – 55-min mark of IS-03, sample containing brushite and hydroxylapatite; C – 55-min mark of IS-04, sample containing monetite and hydroxylapatite 49 5 – Phase evolution with time for IS-02 (a), IS-03(b) and IS-04 (c) 50 6 – Time-resolved plot of the experiment IS-1. Near-neutral pH at 25°C temperature. All peaks present in the diffractogram correspond to PDF™ 09-0077 brushite 51 7 – Time-resolved plot of the experiment IS-2 showing phase evolution in the system at 45°C; B – brushite, M – monetite 52 8 – Electron microphotograph of typical final products of in situ experiments at near-neutral (A) and high pH (B) 53 v 9 – Diffraction patterns obtained during high-pH in situ experiment IS-4. The Y-axis represents intensity and relative non-linear time scale.
H – hydroxylapatite 54 Chapter 3: Impact of metal ions on hydroxylapatite formation pathways in aqueous solutions – time resolved in situ studies 55 1 – Experimental setup during in situ diffraction experiments 89 2 – Phase evolution with time for the experiments carried out in the presence of cadmium 90 3 – Electron microphotograph of the typical final products of experiments at near-neutral pH, at 10 wt% (a) and at 20 wt% Cd (b) 91 4 – Diffractogram representing composition of the final product of the IS-Sr-30. SrAp – strontium hydroxylapatite; Sr-P – Sr0.1(PO4)2 92 5 – Electron microphotograph of the typical final products of experiments at near-neutral pH, at 10 wt% (a) and 20 wt% Sr (b) 93 6 – Diffractogram representing sample composition in the final stages of experiment IS-2. HAP – hydroxylapatite, PS – parascholzite 94 7 – Phase evolution with time for the experiments IS-Zn-20 (a) and IS-Zn-30 (b). 95 8 – Electron microphotograph of the typical final products of experiments at near-neutral pH in the presence of zinc 96 9 – Diffractogram representing composition of the final product of the IS-U-05.
M – monetite, C – chernikovite 97 10 - Electron microphotograph of the typical final products of experiments at near-neutral pH carried out in the presence of uranium (a) and thorium (b) 98 vi Chapter 4: The role of precursors formation on the sequestration and fate of metals during hydroxylapatite crystallization 99 1 – Diffraction patterns obtained during the ES-Zn-5 experiment. The Y-axis represents intensity and relative non-linear time scale. B – brushite, PS – parascholzite 123 2 – Evolution of solution concentration for Ca (a), P(b), Zn(c) and pH(d) during the experiments conducted in the presence of 5 and 10 wt% zinc at pH = 6 124 3 – Electron microphotograph of typical products of experiments carried out in the presence of zinc at pH = 6. Large crystals were identified as brushite; smaller crystals as parascholzite 125 4 – Diffraction patterns obtained during the ES-Zn-10 experiment.
The Y-axis represents intensity and relative non-linear time scale. B – brushite, PS – parascholzite 126 5 – Diffraction patterns obtained during the ES-Cd-5 experiment. The Y-axis represents intensity and relative non-linear time scale. B – brushite, OCP – octacalcium phosphate, HAP – hydroxylapatite 127 6 – Evolution of solution concentration for Ca (a), P(b), Cd(c) and pH(d) during the experiments conducted in the presence of 5 and 10 wt% cadmium at pH = 6 128 7 – Electron microphotograph of typical products of experiments carried out in the presence of 10 wt% cadmium at pH = 6 129 8 – Evolution of solution concentration for Ca (a), P(b), Sr(c) and pH(d) during the experiments conducted in the presence of 5 and 10 wt% strontium at pH = 6 130 9 – Electron microphotograph of typical products of experiments carried out in the presence of 10 wt% strontium at pH = 6 131 10 – Evolution of solution concentration for Ca (a), P(b), U(c) and pH(d) during the experiments conducted in the presence of 1 and 2 wt% uranium at pH = 6 132 11 – Electron microphotograph of typical products of experiments carried in the presence of uranium containing crystals of chernikovite (a) and in the presence of thorium containing crystals of ThO2 (b) 133 vii 12 – Diffraction patterns obtained during the ES-Sr-5_9.
The Y-axis represents intensity and relative non-linear time scale. HAP – hydroxylapatite 134 13 – Diffraction patterns obtained during the ES-U-2_9. The Y-axis represents intensity and relative non-linear time scale. HAP – hydroxylapatite, CH – chernikovite 135 14 – Evolution of solution concentration for Ca (a), P(b), Zn(c) and pH(d) during the experiments conducted in the presence of 5 and 10 wt% zinc at pH = 9 136 15 – Evolution of solution concentration for Ca (a), P(b), Cd(c) and pH(d) during the experiments conducted in the presence of 5 and 10 wt% zinc at pH = 9 137 16 – Evolution of solution concentration for Ca (a), P(b), Sr(c) and pH(d) during the experiments conducted in the presence of 5 and 10 wt% zinc at pH = 9 138 17 – Evolution of solution concentration for Ca (a), P(b), U(c) and pH(d) during the experiments conducted in the presence of 1 and 2 wt% zinc at pH = 9 139 18 – Evolution of solution concentration for Ca (a), P(b) and pH(c) during the experiments conducted in the presence of 1 and 2 wt% thorium at pH = 9.
Thorium concentration below detection limit throughout the experiments 140 viii Dedicated to my loving mom Maria Borkiewicz. Thank you for everything! ix ACKNOWLEDGMENTS A warm thank you goes to everyone who contributed to my work or helped me in any capacity over the last six years here at Miami University. Completion of this dissertation would not be possible without help, support and encouragement of many, many people from the Miami community and beyond. First and foremost my deepest and heartfelt gratitude goes towards my academic advisor Dr.
John Rakovan, whose wisdom, extraordinary patience and excellent guidance helped me not only to become a better scientist but also guided me through my new life paths here in the United States. Thank you, John, for all your help and tireless support. Along with John, Dr. Cahill from the George Washington University has played a critical role in this work and my life.
Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ
Trích dẫn luận án này
Olaf J. Borkiewicz (2010). Apatite: Hình thành tiền chất & vai trò cô lập kim loại [Luận án tiến sĩ, Miami University]. LuanAn.net. https://luanan.net/luat-hoc/miami1292008822
Câu hỏi thường gặp
Luận án "Apatite: Hình thành tiền chất & vai trò cô lập kim loại" nghiên cứu về vấn đề gì?
Luận án: Miami1292008822. Xem tóm tắt và tải về tại LuanAn.net
Luận án "Apatite: Hình thành tiền chất & vai trò cô lập kim loại" được bảo vệ tại trường nào?
Luận án này được bảo vệ tại Miami University. Năm bảo vệ: 2010.
Luận án "Apatite: Hình thành tiền chất & vai trò cô lập kim loại" thuộc chuyên ngành gì?
Luận án "Apatite: Hình thành tiền chất & vai trò cô lập kim loại" thuộc chuyên ngành Geology. Danh mục: Luật Học.
Luận án "Apatite: Hình thành tiền chất & vai trò cô lập kim loại" có bao nhiêu trang?
Luận án "Apatite: Hình thành tiền chất & vai trò cô lập kim loại" có 157 trang. Bạn có thể xem trước một phần tài liệu ngay trên trang web trước khi tải về.
Cách tải luận án "Apatite: Hình thành tiền chất & vai trò cô lập kim loại" về máy như thế nào?
Để tải luận án về máy, bạn nhấn nút "Tải xuống ngay" trên trang này, sau đó hoàn tất thanh toán phí lưu trữ. File sẽ được tải xuống ngay sau khi thanh toán thành công. Hỗ trợ qua Zalo: 0559 297 239.