Tesis

La presente Tesis se inserta en el marco general del desarrollo de métodos para la inmovilización de resinas de intercambio iónico gastadas, que resulten novedosos, simples de ejecutar, de costos reducidos y con la posibilidad cierta de desarrollarlos a escala, buscando que los materiales resultantes de ese proceso posean mejores propiedades que los obtenibles mediante los procesos de cementación y bitumen. En particular, se buscó evaluar el comportamiento de la resina epoxi como material para inmovilizar las resinas de intercambio iónico (catiónico) agotadas y, a su vez, determinar el comportamiento del monolito obtenido luego del proceso de pirólisis, identificando los parámetros del proceso de pirólisis más conveniente para el tratamiento de estos residuos, como así también, evaluar la posibilidad de agregados de aditivos reforzantes y ver su comportamiento. Además, se busca obtener integridad mecánica (por ejemplo resistencia a la compresión), baja lixiviación y alta resistencia a las radiaciones ionizantes para escala de tiempos relevantes, para diferentes condiciones de procesamiento. Se prepararon y analizaron tres tipos diferentes de muestras: Resina epoxi con resina de intercambio iónico (RII); Resina epoxi con resina de intercambio iónico (RIIC) y agregado de polvo de carbono y Resina epoxi con resina de intercambio iónico y agregado de arcilla, bentonita, (RIIG). Las diferentes tipos de probetas, fueron pirolizadas con una rampa de aumento de temperatura de 2 ºC min-1 hasta llegar a valores máximos en el rango entre 200 ºC y 800 ºC, permaneciendo en ellos durante una hora, en vacío. En todos los casos se obtuvieron datos de pérdida de masa, disminución de volumen, porosidad, área especifica, dureza, ensayo de compresión, como así también el estudio de la lixiviación de isotopos absorbidos (se emplearon sustancias no radiactivas que simulan el problema real de los residuos radioactivos), en los cuales los elementos contaminantes Cs⁺, Sr²⁺, Co²⁺ y Ni²⁺, quedan atrapados dentro del material carbonoso. A su vez, la superficie y el centro de los compuestos de carbono obtenidos fueron observados con microscopia electrónica de barrido (SEM), como así también se observaron con micrografía FEG-SEM los compuestos carbonosos cargados y se obtuvieron en forma cuantitativa cantidades de los iones anteriormente descriptos y su distribución dentro del monolito. Por otro lado, se evaluaron también las propiedades térmicas de los compuestos mediante análisis termogravimétrico (TGA-DTA). Los principales resultados obtenidos demostraron una pérdida de masa superior al 80%; una disminución de volumen superior al 70%; valores de porosidad muy bajos para las temperaturas extremas (200 ºC y 800 ºC); valores de máximos de compresión se obtuvieron para temperaturas mínimas como 200 ºC y 300 ºC; aumento de los valores de dureza con la temperatura. En cuanto a los resultados de lixiviación se obtuvieron valores del orden de 10 veces menores a los que se obtiene con el cemento, en todos los tipos de compuestos carbonosos. Se pudieron ver diferencias notables, entre las probetas con y sin el agregado de aditivo reforzante, en relación a la disminución de masa y de volumen, como así también la lixiviación. Los resultados más favorables fueron los de las probetas sin agregado alguno, y en cuanto a la dureza y compresión el comportamiento óptimo se da con el agregado de arcilla reforzante (bentonita).