Nanokrystalických oxidy ceru jako nástroj pro možné odstraňování polutantů z ŽP

Bc. Jakub NICEK

Master's thesis

Nanocrystalline cerium oxides as a tool for removing pollutants from the environment

Abstract:

Cer je dostupný a stabilní prvek. Ve formě oxidu ceričitého se často využívá jako adsorbenty. V rámci této diplomové práce došlo k posouzení vhodnosti různých materiálů CeO2, pro adsorpci cefalexinu, fosforečnanů a 2,4-dichlorfenoxyoctové kyseliny. Cefalexin je velmi často využívané antibiotikum, jehož přítomnost v pitné vodě může způsobit zvýšení výskytu některých onemocnění. Přítomnost fosforečnanů vede především k eutrofizaci vod. Herbicid 2,4-dichlorfenoxyoctová kyselina je klasifikována jako "pravděpodobně karcinogenní" (kategorie 2 B), což značí, že představuje nebezpečí pro lidskou populaci. Pro vyhodnocení adsorpčních interakcí byl využito matematických modelů Freundlichovy, Langmuirovy, Langmuir-Freundlichovy a Henryho izotermy. Prostřednictvím acidobazické titrace byl určen počet hydroxylových skupin, na všech adsorbentech zvlášť, z čehož jich nejvíce vykazoval adsorbent Ce_HMT. Adsorpční kinetika posloužila k odhadu typů adsorpce různých polutantů, využitím matematických modelů pseudo-prvního a pseudo-druhého řádu. Při adsorpci většiny polutantů na materiálech CeO2 byla vykazována chemisorpce. Pro adsorpci cefalexinu vykazuje nejvyšší qMAX adsorbent Ce_AMN, pro fosforečnany adsorbent Ce_PER, a pro 2,4-dichlorfenoxyoctovou kyselinu adsorbent Ce_HMT.

Abstract:

Cerium is an affordable and stable element. In the form of cerium oxide, it is often used as an adsorbent. In this thesis, the suitability of different CeO2 materials for the adsorption of cephalexin, phosphates, and 2,4-dichlorophenoxyacetic acid is investigated. Cephalexin is a widely used antibiotic whose presence in drinking water can lead to an increase in the incidence of certain diseases. The presence of phosphates, in particular, leads to the eutrophication of waters. The herbicide 2,4-dichlorophenoxyacetic acid is classified as 'probably carcinogenic' (category 2B), meaning that it poses a danger to the human population. Mathematical models of Freundlich, Langmuir, Langmuir-Freundlich, and Henry isotherms were used to evaluate the adsorption interactions. The number of hydroxyl groups was determined by acid-base titration on all adsorbents separately, with the Ce_HMT adsorbent showing the highest number. Adsorption kinetics were used to estimate the types of adsorption of different pollutants using pseudo-first and pseudo-second-order mathematical models. The adsorption of most pollutants on CeO2 materials showed chemisorption. For the adsorption of cephalexin, the Ce_AMN adsorbent shows the highest qMAX, for phosphates the Ce_PER adsorbent, and for 2,4-dichlorophenoxyacetic acid the Ce_HMT adsorbent.

Keywords

CeO2, adsorpce, cefalexin, fosforečnany, 2, 4-dichlorfenoxyoctová kyselina

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 22. 4. 2024

Accessible from:: 31. 12. 2999

Thesis defence

• Supervisor: Mgr. Jakub Ederer, Ph.D.

JAN EVANGELISTA PURKYNĚ UNIVERSITY IN ÚSTÍ NAD LABEM

Faculty of Environment

Master programme / field:
Technologies for environmental protection / Environmental technology