The aim of this paper is studying the use of industrial, solid waste materials from the ferronickel industry (fly ash—FA, electric furnace slag—EFS and converter slag—CS) as a reinforcing component in new value-added polymer-based composite: eco-friendly, functional geo-membranes. The studied geo-membranes were produced by film-casting method using polyvinyl chloride (PVC) matrix reinforced by the previously mentioned metallurgical waste materials, as-obtained and modified in acid (HCl) and alkaline (NaOH) medium. The study of the produced systems was done through observation and analysis of the effect on their: (i) morphology and internal structure (SEM and FTIR analysis), (ii) thermal stability (TG/DTA/DTG analysis) and (iii) moisture stability (the swelling kinetics was followed and the ultimate rate of swelling after 24 h was determined). The morphology of the waste materials is of spherical and polygonal non-regular shape. The morphology and microstructural properties of the obtained FA/PVC composites confirmed region of well dispersed particles where the particles were tightly embedded and mechanically interlocked in the PVC matrix indicating strong interfacial interaction with the polymer matrix. All waste materials were thermally stable with minimal 0.8% weight loss, EFS has been shown as the most stable with weight loss of 0.1% near 350 °C. Generally, all the studied composites have shown a higher swelling degree in comparison with PVC, where the composites reinforced with FA have shown the best performances in adsorption test.

Graphical Abstract

中文翻译：

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循环经济应用于冶金废料：使用镍铁工业的炉渣和粉煤灰生产环保复合材料

本文的目的是研究使用来自镍铁行业的工业固体废料（粉煤灰-FA、电炉渣-EFS 和转炉渣-CS）作为新型增值聚合物基复合材料的增强成分：环保、功能性土工膜。所研究的土工膜是通过薄膜浇铸法生产的，使用聚氯乙烯 (PVC) 基体，由前面提到的冶金废料增强，在酸 (HCl) 和碱 (NaOH) 介质中获得和改性。所生产系统的研究是通过观察和分析对它们的影响进行的：（i）形态和内部结构（SEM 和 FTIR 分析），（ii）热稳定性（TG/DTA/DTG 分析）和（iii）水分稳定性（遵循溶胀动力学并确定 24 小时后的最终溶胀速率）。废料的形态为球形和多边形不规则形状。所获得的 FA/PVC 复合材料的形态和微观结构特性证实了良好分散的颗粒区域，其中颗粒在 PVC 基体中紧密嵌入并机械互锁，表明与聚合物基体有强烈的界面相互作用。所有废料都是热稳定的，重量损失最小为 0.8%，EFS 已被证明是最稳定的，在 350 °C 附近重量损失为 0.1%。一般来说，所有研究的复合材料都表现出比PVC更高的溶胀度，其中FA增强的复合材料在吸附试验中表现出最好的性能。所获得的 FA/PVC 复合材料的形态和微观结构特性证实了良好分散的颗粒区域，其中颗粒在 PVC 基体中紧密嵌入并机械互锁，表明与聚合物基体有强烈的界面相互作用。所有废料都是热稳定的，重量损失最小为 0.8%，EFS 已被证明是最稳定的，在 350 °C 附近重量损失为 0.1%。一般来说，所有研究的复合材料都表现出比PVC更高的溶胀度，其中FA增强的复合材料在吸附试验中表现出最好的性能。所获得的 FA/PVC 复合材料的形态和微观结构特性证实了良好分散的颗粒区域，其中颗粒在 PVC 基体中紧密嵌入并机械互锁，表明与聚合物基体有强烈的界面相互作用。所有废料都是热稳定的，重量损失最小为 0.8%，EFS 已被证明是最稳定的，在 350 °C 附近重量损失为 0.1%。一般来说，所有研究的复合材料都表现出比PVC更高的溶胀度，其中FA增强的复合材料在吸附试验中表现出最好的性能。所有废料都是热稳定的，重量损失最小为 0.8%，EFS 已被证明是最稳定的，在 350 °C 附近重量损失为 0.1%。一般来说，所有研究的复合材料都表现出比PVC更高的溶胀度，其中FA增强的复合材料在吸附试验中表现出最好的性能。所有废料都是热稳定的，重量损失最小为 0.8%，EFS 已被证明是最稳定的，在 350 °C 附近重量损失为 0.1%。一般来说，所有研究的复合材料都表现出比PVC更高的溶胀度，其中FA增强的复合材料在吸附试验中表现出最好的性能。

图形概要