Využití inovativních sorbentů při imobilizaci Zn v půdě

Bc. Magdalena Řečínská

Diplomová práce

The use of inovative sorbents for immobilization of Zn in soil

Anotace:

Amorfní oxid manganu (AMO) byl již dříve úspěšně testován jako efektivní činidlo pro snížení mobilní frakce rizikových prvků v půdě. Nežádoucím jevem provázejícím jeho aplikaci je zvýšené rozpouštění tohoto činidla a s tím související oxidace půdní organické hmoty. Z toho důvodu byla navržena povrchová úprava studovaného oxidu Mn vrstvou MnCO3 (Sm-AMO). Předmětem této diplomové práce je posouzení efektivity chemické stabilizace dvou kontaminovaných půd prostřednictvím Sm-AMO se zaměřením na Zn a ověření stability Sm-AMO na základě laboratorních experimentů. Předběžné testy stability obou materiálů v deionizované vodě potvrdily nižší rozpustnost Sm-AMO oproti původnímu materiálu. Tato skutečnost však již nebyla potvrzena výsledky testování AMO a Sm-AMO z pH statických loužících experimentů, kdy na základě statistické analýzy nebyl zaznamenán rozdíl mezi stabilitou AMO a Sm-AMO, vyjma přirozeného pH (6,03) v půdách řeky Litavky (půdy L). U obou sorbentů byla pozorována nižší rozpustnost se zvyšujícím se pH. Za účelem srovnání adsorpčních vlastností AMO a Sm-AMO byla studována kinetika sorpce Pb, Zn, Cd a As nacházejících se v testovaných půdách. Afinita těchto kovů byla obecně vyšší vůči AMO, ale čas pro dosažení adsorpční rovnováhy byl u obou sorbentů srovnatelný. Výsledky adsorpční kinetiky pro oba testované materiály ukázaly nejvyšší rychlost sorpce i nejvyšší adsorbované množství pro Pb a nejnižší pro Zn. Podobné výsledky byly zaznamenány také při pH-statických loužících experimentech. Stabilizační účinnost Sm-AMO se oproti AMO nejvíce projevila pro Pb a As v přirozených podmínkách pH (6,03 a 6,43) půd Litavky a Smolotel. Při stabilizaci Zn byl pozorován statisticky rozdílný stabilizační účinek AMO/Sm-AMO pouze při pH 8, kdy se AMO projevil jako účinnější. Účinnost Sm-AMO na imobilizaci Zn nebyla tak velká, jak bylo očekáváno, ale ve srovnání s jinými imobilizačními činidly představuje Sm-AMO efektivní sorbent pro imobilizaci Zn.

Abstract:

Amorphous manganese oxide has been already successfully tested as an efficient amendment for limiting the mobile fraction of risk elements in soil. However, its application is accompanied with an unsolicited phenomenon of increased dissolution of this agent related to oxidation of soil organic matter. For that reason, surface modification of the studied Mn oxide with the layer of MnCO3 has been proposed (Sm-AMO). The subject of this thesis is to assess the effectiveness of chemical stabilization of two contaminated soils using Sm-AMO with a focus on Zn and to verify the stability Sm-AMO based on laboratory experiments. The results of preliminary stability testing of both materials in demineralized water confirmed that Sm-AMO is less soluble than the original AMO. However, this fact was not confirmed by the results of testing of AMO and Sm-AMO performed using pH-static leaching experiments, when no differences were observed between AMO and Sm-AMO stability based statistical analysis, except for the natural pH (6.03) in the Litavka soil (soil L). Both sorbents yielded greater stability with increasing pH. Adsorption kinetics of Pb, Zn, Cd and As, which are present in the tested soils, onto AMO and Sm-AMO was studied to compare the adsorption properties of both materials. Affinity of these metals was generally higher towards AMO, but the recorded equilibrium time was similar for both sorbents. The results of adsorption kinetics for both materials tested showed the highest sorption rate and the highest adsorbed amount for Pb and the lowest for Zn. Similar results were also observed at pH-static leaching experiment. Stabilization effectiveness of Sm-AMO compared to AMO was mainly demonstrated for Pb and As under natural pH conditions (pH 6,03 and 6,43) of Litavka and Smolotely soils. Considering the stabilization of Zn statistically significant stabilizing effect of AMO/Sm-AMO was observed only at pH 8, when the AMO showed to be more effective. The effectiveness of Sm-AMO for the immobilization of Zn was not as significant as expected, but compared with other immobilization amendments Sm-AMO is an effective sorbent for Zn stabilization.

Klíčová slova

remediační technologie, stabilizace, amorfní oxid manganu (AMO), povrchová modifikace, kontaminace půd, zinek

Keywords

remediation technology, stabilization, amorphous manganese oxide (AMO), surface modification, soil contamination, zinc

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 17. 4. 2016

Obhajoba závěrečné práce

• Vedoucí: Mgr. Martina Vítková, Ph.D.

Česká zemědělská univerzita v Praze

Fakulta životního prostředí

Magisterský studijní program / obor:
Krajinné inženýrství / Regionální environmentální správa