Selektivní adsorpce kationtu kovu v přítomnosti fosfátového aniontu na oxyhumilitu a hydratovaných oxidových soustavách

Hana Kohutová

Doctoral thesis

Selective adsorption of metal cation in the prosence of phosphate anion to oxyhumolite and hydrated oxide systems

Abstract:

Cílem práce bylo nalezení optimálních podmínek pro dvoustupňovou selektivní adsorpci iontů těžkého kovu (Cu(II) nebo Cd(II)) z vodných roztoků obsahujících fosfáty. V prvním stupni byl jako adsorbent Cu(II) nebo Cd(II) použit oxyhumolit, k záchytu fosfátů ve druhém stupni byla využita vysokopecní struska a její modifikovaná forma. Ukázalo se, že selektivita oxyhumolitu závisí na hodnotě rovnovážného pH a adsorpčním čase. Adsorpce iontů těžkého kovu a fosfátů na oxyhumolitu jsou dva na sobě nezávislé procesy probíhající různými rychlostmi, což umožňuje jejich snadnou separaci. Vysoká adsorpční účinnost (E) oxyhumolitu pro ionty těžkého kovu (až E = 95 % při pH = 3,7) je způsobena přítomnosti huminových kyselin. Bylo prokázáno, že přítomnost oxyhumolitu v prvním stupni pozitivně ovlivňuje adsorpční účinnosti materiálů použitých ve druhém stupni adsorpčního procesu. Rozpustné huminové složky a zbytky humínových kyselin podporují u vysokopecní strusky precipitaci Ca-fosfátů a u její modifikované formy iontovýměnné reakce. Způsob vazby fosfátových iontů k povrchu adsorbentu následně ovlivňuje i jejich desorpci. Desorpční účinnost obou strusek pro fosfáty činila asi 60%.

Abstract:

The aim of this work was to find optimum conditions for two-stage selective adsorption of ions heavy metal (Cu(II) or Cd(II)) from aqueous solutions at phosphates presence. In the first stage oxyhumolite was used as selective Cu(II) or Cd(II) sorbent, in the second stage blast furnace slag and its modified form was used for the retention of phosphates. It was shown that selectivity of oxyhumolite depends on the value of equilibrium pH and adsorption time. The adsorption of ions heavy metal (Cu(II) or Cd(II)) and phosphates on oxyhumolite are two mutually independent processes taking place at different rates, which enables their simple separation. The high adsorption efficiency (E) of oxyhumolite for ions heavy metal (up to E = 95 % at pH 3.7) is cause by the presence of humic acids. It was proved that the presence of oxyhumolite in the first stage positively influences the adsorption efficiency of the materials used in the second stage of the adsorption process. Soluble humic compounds and residues of humic acids support the precipitation of Ca-phosphates on blast furnace slag and the ions exchange reactions on its modified form. Species binding of phosphates ions to the surface of the adsorbent influences their desorption subsequent. The desorption efficiency of both slags for phosphates was about 60 %.

Keywords

adsorpce, desorpce, těžké kovy, fosfáty, oxyhumolit, vysokopecní struska

Keywords

adsorption, desorption, heavy metals, phosphates, oxyhumolite, blast furnace slag

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 1. 9. 2015

Thesis defence

• Date of defence: 27. 11. 2015
• Supervisor: Bruno Kostura
• Reader: Ivan Imriš, Václav Slovák, Richard Dvorský

VŠB - Technical University of Ostrava

Fakulta metalurgie a materiálového inženýrství

Doctoral programme / field:
Metalurgie / Chemická metalurgie