Assessment of Fe- rich smectite clays in adsorbing Pb and Cu from aqueous solutions: A batch experiment approach

Διπλωματική Εργασία uoadl:2867742 55 Αναγνώσεις

Μονάδα:
Κατεύθυνση Διαχείριση Περιβάλλοντος - Ορυκτοί Πόροι
Βιβλιοθήκη Σχολής Θετικών Επιστημών
Ημερομηνία κατάθεσης:
2019-04-16
Έτος εκπόνησης:
2019
Συγγραφέας:
Καζαντζόγλου Αθανασία
Στοιχεία επιβλεπόντων καθηγητών:
Αριάδνη Αργυράκη, Αναπληρώτρια Καθηγήτρια, Τμήματος Γεωλογίας και Γεωπεριβάλλοντος, ΕΚΠΑ
Πρωτότυπος Τίτλος:
Assessment of Fe- rich smectite clays in adsorbing Pb and Cu from aqueous solutions: A batch experiment approach
Γλώσσες εργασίας:
Αγγλικά
Ελληνικά
Μεταφρασμένος τίτλος:
Αξιολόγηση σιδηρούχου σμεκτιτικής αργίλου για την προσρόφηση μολύβδου και χαλκού σε υδατικά διαλύματα
Περίληψη:
Η σμεκτιτική άργιλος πλούσια σε Fe η οποία εξορύσσεται στην περιοχή των Γρεβενών, είναι ένα φυσικό υλικό, φιλικό προς το περιβάλλον και άμεσα διαθέσιμο με αποτελεσματικότητα στην περιβαλλοντική αποκατάσταση εδαφών τα οποία έχουν μολυνθεί από βαρέα μέταλλα. Βασικός σκοπός της εργασίας αυτής ήταν να μελετηθεί η αλληλεπίδραση μεταξύ της Fe-πλούσιας σμεκτιτικής αργίλου, που εξορύσσεται στην περιοχή Κνίδη, Γρεβενών από την εταιρεία ΓΕΩΕΛΛΑΣ, και κατιόντων Χαλκού (Cu) και Μολύβδου (Pb) σε μονομεταλλικά υδατικά διαλύματα, συγκρίνοντας την ικανότητα προσρόφησης του ακατέργαστου και του θερμικά τροποποιημένου αργιλικού υλικού.
Επαρκής ποσότητα αργιλικού υλικού σε μορφή πούδρας δόθηκε από την εταιρεία ΓΕΩΕΛΛΑΣ. Διαφορετικά δείγματα τροποποιήθηκαν θερμικά σε θερμοκρασίες 130,330,500 και 8000C για 4 ώρες σε κατάλληλο φούρνο. Το ακατέργαστο υλικό που μελετάται είναι ένα μίγμα που αποτελείται κυρίως από Fe-πλούσιο διοκταεδρικό και τριοκταεδρικό σμεκτίτη και παλυγορσκίτη και οι ιδιότητες του είναι ένας συνδυασμός των ιδιοτήτων των επιμέρους ορυκτών. Η ορυκτολογική ανάλυση με τη μέθοδο XRD πριν και μετά τη θερμική τροποποίηση έδειξε ότι το κρυσταλλικό πλέγμα του Fe-πλούσιου σμεκτίτη καταστρεφεται σε θερμοκρασίες υψηλότερες των 1300C. Η μελέτη για την αποτελεσματικότητα της προσρόφησης του Cu και του Pb από ακατέργαστο και θερμικά τροποποιημένο υλικό πραγματοποιήθηκε σε ευρός συγκέντρωσης του προσροφητικού υλικού από 2 έως 15 g/L, αρχική συγκέντρωση μετάλλου 50mg/L, χρόνο ανατάραξης 5 λεπτά ως 2 ώρες και σε ευρος pH 2-8. Η επίδραση της ιοντικής ισχύς μελετήθηκε με την προσθήκη NaNO3 σε συγκέντρωση από 0 έως 0,55mole/L. Όλα τα πειράματα διεξήχθησαν σε θερμοθάλαμο ρυθμισμένο στους 22οC. Οι συγκεντρώσεις των μετάλλων πριν και μέτα την αλληλεπίδραση μετρήθηκαν με τη μέθοδο της Φασματομετρίας Ατομικής Απορρόφης με φλογα (F-AAS).
Μείωση της συγκέντρωσης των μετάλλων στο υδατικό διάλυμα παρατηρήθηκε με την αύξηση της δόσης του προσροφητικού υλικού. Δόση αργίλου 10 g/L ήταν η καταλληλότερη, καθώς 90-100% του Cu και του Pb συγκρατήθηκαν στο αργιλικό υλικό μετά την αλληλεπίδραση με το ακατέργαστο και το θερμικά τροποποιημένο υλικό, εκτός από το δείγμα που θερμάνθηκε στους 800οC. Το βέλτιστο pH του πρότυπου υδατικού διαλύματος ήταν μεταξύ 4 και 6 για το θερμικά τροποποιημένο υλικό και για το ακατέργαστο. Γενικά, η ισορροπία επιτεύθηκε μετά τα πρώτα 30 λεπτά αλληλεπίδρασης, ωστόσο παρατηρήθηκε σημαντική μείωση της συγκέντρωσης μετάλλου μέσα στα πρώτα 5 λεπτά, υποδεικνύοντας ότι η προσρόφηση είναι μια γρήγορη διαδικασία. Μείωση στην προσρόφηση παρατηρήθηκε με την αύξηση της συγκέντρωσης NaNO3, πιθανά λόγω του ανταγωνισμού που αναπτύσσεται ανάμεσα στο Na+ και τα μεταλλικά ιόντα για τις διαθέσιμες θέσεις προσρόφησης. Οι ισόθερμες καμπύλες είναι τύπου-L, αυτό δηλώνει ισχυρή σχέση ανάμεσα στα μέταλλα που μελετώνται και την επιφάνεια του προσροφητικού υλικού. Τα δείγματα που υπεστήσαν θερμική επεξεργασία σε διαφορετικές θερμοκρασίες παρουσιάζουν διαφορετική ικανότητα προσρόφησης λόγω διαφορών στην ορυκτολογική τους σύσταση. Διαφορά στις φυσικές και μηχανικές παραμέτρους του υλικού παρατηρήθηκε επίσης για τις διαφορετικές θερμοκρασίες επεξεργασίας. Tέλος, έγινε σύγκριση των αποτελέσματων με άλλες εργασίες από τη βιβλιογραφία που αφορούν αργιλικά υλικά όπως σμεκτίτη, παλυγορσκίτη κτλ. Το ακατέργαστο όσο και το θερμικά τροποποιημένο υλικό ήταν αποτελεσματικό στην προσρόφηση Cu και Pb (με μικρές διαφορές στην ικανότητα προσρόφησης) εκτός από το δείγμα που θερμάνθηκε στους 800οC. Σύμφωνα με όλα τα παραπάνω, το αργιλικό υλικό έχει τη δυνατότητα να δρα ως δεσμευτικός παράγοντας βαρέων μετάλων από υδατικά διαλύματα τόσο σε ακατέργαστη όσο και σε θερμικά τροποποιημένη κατάσταση.
Κύρια θεματική κατηγορία:
Θετικές Επιστήμες
Λέξεις-κλειδιά:
Fe-σμεκτίτης, παλυγορσκίτης, άργιλος, θερμική επεξεργασία, προσρόφηση, χαλκός (Cu), μόλυβδος (Pb)
Ευρετήριο:
Ναι
Αρ. σελίδων ευρετηρίου:
2
Εικονογραφημένη:
Ναι
Αρ. βιβλιογραφικών αναφορών:
59
Αριθμός σελίδων:
98

MASTER.THESIS.KAZANTZOGLOU-FINAL-.pdf
3 MB
Δεν επιτρέπεται η πρόσβαση στο αρχείο έως 2019-10-16.