Οι μέχρι σήμερα μέθοδοι παραγωγής του νεοδυμίου είναι αποδοτικές αλλά όχι βέλτιστες. Η κλασική μέθοδος παραγωγής του νεοδυμίου από αναγωγή του NdF3 με Ca είναι δαπανηρή. Το ίδιο ισχύει και για τη νεώτερη διαδικασία παραγωγής νεοδυμίου (αρχές της δεκαετίας του 80) από αναγωγή του Nd2O3 με Ca ή Na. Η ηλεκτρόλυση του NdCl3 σε τήγμα χλωριούχων αλάτων είναι μια πιο οικονομική λύση αλλά αντιμετωπίζει πολλά προβλήματα. Τα χλωριούχα άλατα είναι ιδιαίτερα υγροσκοπικά και ένα σημαντικό ποσοστό του παραγόμενου νεοδυμίου διαλύεται στον ηλεκτρολύτη μειώνοντας την απόδοση της διεργασίας. Πριν από τη δεκαετία του 80, είχε προταθεί ως αποδοτικότερη λύση η ηλεκτρολυτική μέθοδος παραγωγής του νεοδυμίου από φθοριούχα τήγματα NdF3- MFx (M=Li, Ba, Ca) τα οποία περιείχαν Nd2O3. Η μέθοδος αυτή υπερτερούσε γιατί το παραγόμενο νεοδύμιο δε διαλυόταν τόσο έντονα στο τήγμα φθοριδίων. Ωστόσο, παρουσιάστηκε ένα βασικό μειονέκτημα: το Νd2O3 διαλυόταν δύσκολα στον ηλεκτρολύτη. Το πρόβλημα αυτό ήταν αιτία για να μη συνεχιστεί η έρευνα. Σε αυτή τη διδακτορική διατριβή επανεξετάστηκε η δυνατότητα χρησιμοποίησης τήγματος NdF3-LiF-Nd2O3 για παραγωγή Nd. Στο πρώτο μέρος της διδακτορικής διατριβής διερευνήθηκε με περισσότερη ακρίβεια η διαλυτότητα του Nd2O3 σε τήγματα NdF3-LiF και NdF3-LiF-MgF2. Η συγκέντρωση των τηγμάτων και η θερμοκρασία μεταβλήθηκε για τη συλλογή περισσότερων πληροφοριών για το σύστημα. Έτσι, προσδιορίστηκε η διαλυτότητα του Nd2O3 σε τήγματα NdF3-LiF (NdF3: 15, 23.1, 30 mol%) και σε θερμοκρασιακή περιοχή 750-900°C. Βρέθηκε ότι η διαλυτότητα του οξειδίου ήταν περιορισμένη (μέγιστη τιμή: 1.6 %κ.β. για NdF3: 30 mol% και T=900°C). Η διαλυτότητα του οξειδίου δεν επηρεάστηκε αισθητά από την προσθήκη MgF2 (μέγιστη συγκέντρωση προστιθέμενου MgF2: 11.16 mol%). Τα αποτελέσματα της διαλυτότητας χρησιμοποιήθηκαν για τον υπολογισμό της ενθαλπίας διάλυσης του οξειδίου στο τήγμα. Στο δεύτερο μέρος της εργασίας διερευνήθηκε ο ηλεκτροχημικός μηχανισμός της εναπόθεσης του Nd, μέσω κυκλικής βολταμμετρίας, με τελικό σκοπό την παραγωγή κραμάτων Mg-Nd. Κατά την ηλεκτροχημική μελέτη χρησιμοποιήθηκε ηλεκτρολύτης LiF με προσθήκη ξεχωριστά ή ταυτόχρονα NdF3 και Nd2O3. Το ηλεκτρόδιο εργασίας ήταν γραφίτης ή W ενώ το βοηθητικό και το αναφοράς ήταν από γραφίτη. Παρατηρήθηκε ότι τα ιόντα Nd3+ ανάγονταν μέσω αντίδρασης ενός βήματος σε Nd0 μόνο όταν NdF3 βρισκόταν στον ηλεκτρολύτη. Η παρουσία του Nd2O3 προκαλούσε έκλυση CΟx υποδεικνύοντας ότι το Nd2O3 καταναλωνόταν κατά την παραγωγή του νεοδυμίου. Με βάση τα ηλεκτροχημικά δεδομένα προτάθηκε μηχανισμός για την ηλεκτροχημική παραγωγή του νεοδυμίου από τα παραπάνω συστήματα. Στο τρίτο μέρος της διδακτορικής διατριβής πραγματοποιήθηκε μελέτη της ανοδικής αντίδρασης η οποία λαμβάνει μέρος ταυτόχρονα με την ηλεκτρολυτική εναπόθεση του νεοδυμίου. Προϊόν της ανοδικής αντίδρασης πρέπει να είναι ενώσεις CO2/CO οι οποίες προέρχονται από την κατανάλωση του Nd2O3 και όχι ενώσεις CxFy οι οποίες προέρχονται από την κατανάλωση του NdF3. Τα αέρια CxFy έχουν μεγαλύτερη διάρκεια ζωής από το CO2 στην ατμόσφαιρα και είναι ισχυρά αέρια θερμοκηπίου καθώς έχουν την ικανότητα να παγιδεύουν την υπέρυθρη ακτινοβολία της Γης μέχρι και 9000 φορές περισσότερο από το CO2. Κατά την ηλεκτρολυτική μελέτη, το τήγμα αποτελείτο από LiF-NdF3-Nd2O3 και το ηλεκτρόδιο στο οποίο εξετάστηκε η ανοδική αντίδραση ήταν από γραφίτη. Προσδιορίστηκε η μέγιστη πυκνότητα ρεύματος, η μέγιστη ολική τάση και η μέγιστη υπέρταση ανόδου κατά τις οποίες μπορεί ένα σύστημα LiF-NdF3-Nd2O3 να λειτουργεί παράγοντας νεοδύμιο χωρίς την έκλυση ενώσεων CxFy. / -

Σκοπός της παρούσας εργασίας, είναι η διερεύνηση των υδροχημικών παραμέτρων των κοκκωδών υδροφόρων της λεκάνης του Σπερχειού, καθώς και η πιθανή τροφοδοσία τους από τα ανθρακικά πετρώματα. Για το σκοπό αυτό πραγματοποιήθηκαν μετρήσεις στάθμης, καθώς και υδροχημικές αναλύσεις κύριων στοιχείων, ιχνοστοιχείων και σπάνιων γαιών. Γεωλογικά η περιοχή, στο βορειοανατολικό και νοτιοανατολικό τμήμα της ,δομείται από τους σχηματισμούς της Υποπελαγονικής ζώνης, στο νότιο από τους σχηματισμούς της ζώνης Παρνασσού-Γκιώνας και στο δυτικό από τους σχηματισμούς της ζώνης της Πίνδου. Οι Ολοκαινικές και Πλειο-πλειστοκαινικές αποθέσεις, δομούν το πεδινό τμήμα της λεκάνης και φιλοξενούν τον κύριο υδροφόρο ορίζοντα της περιοχής. Ο ελεύθερος αυτός υδροφόρος μεταπίπτει σε υπό πίεση, εξαιτίας της παρουσίας αργιλικών σχηματισμών, στα ανατολικά της περιοχής. Στα ορεινά τμήματα της λεκάνης, εντός των ανθρακικών σχηματισμών, αναπτύσσονται σημαντικοί υδροφόροι ορίζοντες. Με βάση τον πιεζομετρικό χάρτη της περιοχής προκύπτει ότι η διεύθυνση της ροής του υπόγειου νερού, είναι κυρίως ΒΑ-ΝΑ και o προσχωματικός υδροφόρος, τροφοδοτείται πλευρικά, από τους ανθρακικούς σχηματισμούς, που βρίσκονται νότια και βορειοανατολικά του πεδινού τμήματος. Τα υπόγεια νερά της περιοχής, ομαδοποιούνται σε τρεις κύριους υδροχημικούς τύπους: Ca-HCO3, Ca-Mg-HCO3 και (Ca)-Νa-Cl-(HCO3). Ο πρώτος υδροχημικός τύπος χαρακτηρίζει τα φρέσκα νερά της περιοχής, ο δεύτερος τα νερά που παρέμειναν για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα στον υδροφόρο και εμπλουτίστηκαν σε Μg+2, και ο τρίτος τα νερά που δέχονται την επίδραση είτε της θάλασσας, είτε των θερμών νερών από μεγαλύτερα βάθη. Από τα αποτελέσματα των υδροχημικών αναλύσεων προέκυψε ότι στην πλειοψηφία τους τα δείγματα είναι κορεσμένα σε ασβεστίτη και δολομίτη. Eπίσης σε μία ομάδα δειγμάτων, διαπιστώθηκε απεμπλουτισμός σε Na, γεγονός που αποδόθηκε σε διαδικασίες ιοντοανταλαγής. Οι αυξημένες συγκεντρώσεις Fe, Mn, αποδόθηκαν στη διάλυση των ορυκτών του φλύσχη της Πίνδου, ενώ ο Zn και τα NΟ3 σε ανθρωπογενείς παρεμβάσεις (βιομηχανικά απόβλητα και λιπάσματα). Το As το Li και το Β συνδέονται με την παρουσία θερμών πηγών. Τέλος η μεθοδολογία των σπάνιων γαιών, επαλήθευσε τα αποτελέσματα της πιεζομετρίας αλλά και τα υδροχημικών αναλύσεων, ότι δηλαδή ο προσχωματικός υδροφόρος της περιοχής, τροφοδοτείται πλευρικά από τα ανθρακικά πετρώματα της περιοχής και συγκεκριμένα από τους ασβεστόλιθους της Υποπελαγονικής ζώνης και της ζώνης Παρνασσού-Γκιώνας. / In the frames of this study the hydrochemical parameters of porous aquifers at Sperchios basin, were investigated. Moreover their possible recharge by carbonate rocks was examined. Therefore, a series of water level measurements and a sampling campaign were carried out. The samples were analysed for main, trace and rare earth elements. Regarding the area’s geological setting, its northeastern and southeastern part is comprised of formations of the Subpelagonic Zone, its southern edge of Parnassos-Giona Zone and its western part of Pindos Zone. At the lowlands these formations are overlain by Holocene and Pleistocene deposits which host the most important aquifer of the region. It is an unconfined aquifer, which at the eastern part turns into a confined one, due to the presence of clay formations. Many important aquifers have been also developed in the basin’s carbonate formations. The region’s piezometric map at the southern area indicates that the main water flow direction is NE-SE. Moreover it points out that the carbonate formations recharge the porous aquifer. According to their hydrochemical characteristics groundwater can be divided into three main types: Ca-HCO3, Ca-Mg-HCO3 and (Ca)-Na-Cl-(HCO3). The first one is typical of the region’s fresh water, the second one indicates longer residence time of the water that was enriched in Mg+2 and the third one of water that was either influenced by sea water or hot springs. The elaboration of the hydrochemical data also showed that the majority of water samples are saturated in calcite and dolomite. There is also a depletion of certain samples in Na+ which was attributed to ion exchange processes. High Fe and Mn concentrations originate from the dissolution of Pindos Flysch minerals, As, Li and B to the presence of hot springs, while Zn and NO3 were related to human impact (industrial waste and fertilizers). The rare earth elements confirmed the original hypothesis, which was based on piezometric data and hydrochemical data analysis, that the region’s porous aquifer is laterally recharged by the carbonate rock formations of Subpelagonic and Parnassos-Giona Zone limestones.