Sorpce vybraných polutantů na Al pilarované vermikulity

Bc. Nikola STRAČÁNKOVÁ

Master's thesis

Sorption of selected pollutants on the Al pillared vermiculites

Abstract:

V této práci byly porovnávány adsorpční vlastnosti přírodního vermikulitu a jeho upravených forem. Do struktury vermikulitu byl nejdříve interkalován Kegginův kationt. Interkalovaný vermikulit byl charakterizován IČ spektrometrií. Následně byl interkalovaný vermikulit rozdělen na tři části. První byla pilarizována při 200°C, druhá při 450°C a třetí byla ponechána bez pilarizace. Následně byly připraveny pilarované formy čistého vermikulitu. Dohromady bylo zkoumáno 6 typů vzorků (přírodní vermikulit, interkalovaný vermikulit, interkalovaný a pilarizovaný vermikulit při 200°C, interkalovaný a pilarizovaný vermikulit při 450°C, pilarizovaný vermikulit při 200°C a pilarizovaný vermikulit při 450°C). Následně byly vzorky charakterizovány stanovením kationtové výměnné kapacity (CEC). Hodnoty CEC interkalovaného vermikulitu a interkalovaného vermikulitu s následnou pilarizací byly nizší než u přírodního vermkilutitu (CEC(Al-Ver) = 0,6183 meq/g, CEC(Al-Ver pil 200) = 0,7776 meq/g a CEC(Al-Ver pil 450) = 0,7575 meq/g a CEC(Ver) =0,8908 meq/g). Nejvyšší hodnotu CEC měl vermikulit pilarizovaný při 200°C (0,9357 meq/g). Stanovení adsorpčních kapacit bylo provedeno bez úprav pH. Adsorpční experimenty byly prováděny pro Pb2+ kationty a fenol. Bylo zjištěno, že nejvyšší adsorpční kapacitu pro Pb2+ vykazoval přírodní vermikulit (0,360 mmol/g). Interkalované formy vermikulitu s následnou pilarizací při obou teplotách vykazovaly poloviční adsorpční kapacitu pro Pb2+ na rozdíl od přírodního vermikulitu (aAl-Ver pil 200 = 0,182 mmol/g, aAl-Ver pil 450 = 0,192 mmol/g). Pilarizované formy vermikulitu měly hodnoty adsorpčních kapacit o něco menší než přírodní vermikulit (aVer pil 200 = 0,327 mmol/g, aVer pil 450 = 0,273 mmol/g). Při adsorpci fenolu na všechny typy vzorků bylo zjištěno, že s narůstající koncentrací fenolu klesá naadsorbované množství. Při vyšších koncentracích fenolu mohlo docházet k narušení a následnému rozpadu struktury vermikulitu. Nejvyšší adsorpce byla pozorována při nejnižší použité koncentraci fenolu. Nejvyšší maximální naadsorbované množství vykazoval interkalovaný vermikulit (a = 0,048 mmol/g při cr = 0,092 mmol/L).

Abstract:

This work is focused on comparison of adsorption properties of the natural vermiculite and his modified forms. Firstly, the Keggin's cation was intercalated into structure of vermiculite. Then the prepared samples were characterized by infrared spectroscopy and divided to the three parts. The first part was pillarized at temperature 200 °C, the second at 450 °C and the third was left without pillarization. After that, the pillarized forms of non-modified vermiculite were prepared. Overall, 6 types of samples were observed (natural vermiculite, intercalated vermiculite, vermiculite intercalated and pillarized at 200 °C, vermiculite intercalated and pillarized at 450 °C, vermiculite pillarized at 200 °C and vermiculite pillarized at 450 °C). The samples were characterized by determination of cation exchange capacity (CEC). Intercalated vermiculite and pillarized intercalated vermiculite had lower values of CEC than natural vermiculite (CEC(Al-Ver) = 0.6183 meq/g, CEC(Al-Ver pil 200) = 0.7776 meq/g, CEC(Al-Ver pil 450) = 0.7575 meq/g, CEC(Ver) = 0.8908 meq/g). The highest values of CEC had vermiculite, which was pillarized at 200 °C (0.9357 meq/g). Determination of sorption properties took place without pH adjustments. Adsorption experiments were performed for Pb(II) and phenol. It was found that natural vermiculite had the highest adsorption capacity for Pb(II) (0.360 mmol/g). Intercalated and pillarized forms of vermiculite (at both temperatures) had half the adsorption capacity in the comparison to natural vermiculite (aAl-Ver pil 200 = 0.182 mmol/g, aAl-Ver pil 450 = 0.192 mmol/g). Values of adsorption capacity for the pillarized forms of vermiculite were little lower than values for natural form (aVer pil 200 = 0.327 mmol/g, aVer pil 450 = 0.273 mmol/g). During adsorption of phenol on all types of examples, the decrease of adsorbed amount with increasing concentration was found. At high concentrations of phenol, the structure of vermiculite may become damaged and fall apart. At lowest studied concentration of phenol, the highest adsorption ability was observed. The highest adsorbed amount had intercalated vermiculite (a = 0.048 mmol/g at cr = 0.092 mmol/L).

Keywords

Jílové materály, vermikulit, Kegginův kationt, interkalace, pilarizace, sorpce, olovo, fenol

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 26. 4. 2018

Thesis defence

• Supervisor: Mgr. Martin Mucha, Ph.D.

University of Ostrava

Faculty of Science

Master programme / field:
Chemistry / Analytical Chemistry of Solid Phase