Geochemie sorpcí na alginit z vybrané lokality

Bc. Jakub Barvíř

Master's thesis

Geochemical conditions of sorption to alginite from defined locality

Abstract:

Alginit je sedimentární hornina s pestrým minerálním složením, tvořená organickými zbytky mrtvých řas rodu Botryococcus braunii, pocházející z prastarých sopečných kráterů ve východní části Evropy, která by mohla rozšířit řady sanačních technik. Konkrétně alginit z maaru Pula se jeví jako potencionálně levný nástroj pro sanaci půd znečištěných toxickými kovy jako je zinek a kadmium. Složení studovaného vzorku se jeví značně nehomogenně. Při porovnání s jinými studiemi tak poukazuje na nehomogenitu ložisek alginitu. Na základě výsledků z práškové rentgenové difrakce (XRD) bylo identifikováno několik fází z nichž mají vyšší zastoupení karbonáty, jílové minerály a organická hmota. Termická analýza (DSC/TG) naznačuje obsah organické hmoty kolem 11,5 %. Maximální sorpční kapacita alginitu byla vypočítána z experimentálních dat pomocí Langmuirovy izotermy, která činí pro kadmium 9,04 mg/g a pro zinek 9,22 mg/g. Při kontaktním čase 2 dnů a ustáleném pH na hodnotě 7,4. Z výsledků je zřejmé, že se lépe váže zinek. Tyto výsledky podporují úvahy o alginitu jako o nízkonákladovém přírodním sorbentu. U sekvenční extrakční analýzy je pak patrné, že se ionty sorbovaly přednostně na karbonátové minerály a organickou složku. Pro aplikaci alginitu se také nabízí jeho možná kombinaci s fytoremediací.

Abstract:

Alginite is a sedimentary rock with a heterogenous mineral composition, made up of organic remains of algae Botryococcus braunii, originating from ancient volcanic craters in eastern Europe, which could extend the range of remediation techniques. Alginite from maar Pula seems to be a potentially low-cost tool for remediation of soils contaminated by toxic metals such as zinc and cadmium. The composition of the studied sample appears to be very inhomogeneous. In comparison with other studies, it indicates the inhomogeneity of alginite deposits. Studied alginite was characterized by X-ray powder diffraction (PXRD) and several phases were identified. Carbonates, clay minerals and organic matter are abundantly represented. Thermal analysis (DSC/TG) indicates an organic matter content of about 11.5 %. Maximal sorption capacities were calculated from experimental data using the Langmuir isotherm and showed values of 9.04 mg/g for cadmium and 9.22 mg/g for zinc. The eqilibrium was reached within two days and at a stable pH of 7.4. It is clear from the results that zinc binds better. The sequence extraction analysis (SEA) shows that the ions were sorbed preferentially on carbonate minerals and the organic component. These results support the idea of utilizing alginite as a low-cost natural sorbent. Alginite application could be used in conjunction with phytoremediation.

Keywords

alginit, Pula, sorbent, geochemie, sorpce, Langmuirova izoterma, Freundlichova izoterma, kadmium, zinek, sanace, alginite, geochemistry, sorption, Langmuir isotherm, Freundlich isotherm, cadmium, zinc, remediation

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 26. 5. 2021

Thesis defence

• Date of defence: 1. 7. 2021
• Supervisor: Mgr. Pavel Pracný, Ph.D.
• Reader: doc. RNDr. Josef Zeman, CSc.

Masaryk University

Faculty of Science

Master programme / field:
Geoenvironmental risks and remediations / Geoenvironmental risks and remediations