Alterace elementárního nanoželeza v půdním prostředí

Bc. Martina Vaníčková

Master's thesis

Alterations of nano zerovalent iron in soil environment

Abstract:

Diplomová práce se zabývá elementárním nanoželezem (nanoscale zerovalent iron – nZVI). NZVI bylo popsáno již v 70. letech 20. století, bylo studováno jako velice slib-ná sanační technologie půdy. NZVI se však snadno agreguje a oxiduje, což omezuje jeho schopnost odstraňovat znečišťující látky. Použití povrchových modifikací nZVI, jako jsou karboxymethylcelulóza (CMC) nebo sulfidická modifikace nZVI obecně zvyšuje jeho stabilitu, reaktivitu a mobilitu. Tato studie zkoumá vliv nZVI/S-nZVI na vyluhovatelnost různých prvků z půdy a zabývá se transformací obou nanomateriálů samotných. Půdy byla smíchána se suspenzemi nepotaženého nZVI a sulfidovaného nZVI (S-NZVI). Byla i kontrolní varianta bez úprav označená C. Upravené a kontrolní půdy byly inkubovány od 1 dne do 5 měsíců. Výsledky ukazují, že nZVI/S-nZVI má velký vliv na vyluhovatelnost prvků v půdě. Bylo zjištěno: 1) ve vzorcích ošetřených nZVI/S-nZVI došlo k nárustu uvolněného DOC, 2) přidáním nZVI nastala výrazná vyluhovatelnost Fe, Mn v prvních 14 dnech, 3) množství amorfních oxidů Fe v čase klesá, zatímco množství Fe ve krystalických (stabilnějších) oxidech stoupá, 4) aktivní pH bylo u nZVI vždy vyšší, zatímco aktivní pH uS-nZVI od 1 měsíce klesalo, 5) u výměnného pH se nZVI/S-nZVI chovalo podobně a v čase rostlo. Tento experiment poskytuje základní přehled o chování nZVI/S-nZVI v půdě.

Abstract:

The diploma thesis deals with elemental nanoiron (nanoscale iron scale - nZVI). NZVI was already described in the 1970s and was studied as a very promising land remediation technology. However, NZVI accumulates and oxidizes easily, which limits its ability to remove pollutants. The use of nZVI surface modifications such as carboxymethylcellulose (CMC) or sulfide modification of nZVI generally increases its stability, reactivity and mobility. This study examines the effect of nZVI / S-nZVI on the leachability of various soil elements and deals with the transformation of both nanomaterials themselves. Soils were mixed with suspensions of uncoated nZVI and sulfided nZVI (S-NZVI). The control variant without modifications was also marked C. The treated and control soils were incubated from day 1 to month 5. The results show that nZVI / S-nZVI has a great influence on the leachability of elements in the soil. This was: 1) in the samples detected nZVI/S-nZVI there was an increase in released DOC, 2) the addition of nZVI caused a significant leachability of Fe, Mn oxides in the first 14 days, 3) Amorphous Fe oxides decrease over time, while the amount of Fe in crystalline (more stable) oxides is rising. 4) the active pH of the nZVI was always higher, while the active pH of the uS-nZVI decreased from 1 month, 5) at the exchange pH the nZVI / S-nZVI behaved similarly and increased over time. This experiment provides a basic overview of nZVI / S-nZVI behavior in soil.

Keywords

transformace, stárnutí, amorfní oxidy, krystalické oxidy

Keywords

transformation, aging, amorphous oxides, crystalline oxides

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 31. 3. 2022

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Zuzana Vaňková, Ph.D.
• Reader: Barbora Hudcová, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Environmental Sciences

Master programme:
Regional Environmental Administration