Sorpce kovů na zeolity

Milada Švarcová

Bachelor's thesis

Sorption of metals on zeolites

Abstract:

Hlavním cílem této bakalářské práce bylo studium sorpce kovů na zeolity. V první části práce byla zpracována literární rešerše, kde jsou shrnuty informace o vybraných kovech v životním prostředí a metody jejich odstraňování. Dále jsou popsány mechanismy adsorpce, iontové výměny a srážení. Podstatná část práce je věnována popisu zeolitů. Experimentální část práce se zabývala sorpcí zinku na tři různé typy zeolitů (přírodní zeolit ZC, syntetické zeolity 13X a Z4) při různých hodnotách pH (3,5-8,5) a koncentracích pozaďového elektrolytu NaNO3 (0,1 M, 0,01 M, 0,001 M). Na základě experimentu byly zjištěny sorpční hrany a pomocí programu Visual MINTEQ byla zjištěna možná precipitace pevné fáze vznikající za podmínek experimentu. Sorpce zinku na zeolity probíhala převážně od pH 4,5 až do hodnoty pH 8,5, kdy dosahovala u všech materiálů 90-98 %. Všechny studované zeolity vykázaly nízkou stabilitu při pH 3,5, avšak při vyšších hodnotách pH byly již materiály stabilní. Bylo zjištěno, že u přírodního zeolitu ZC a syntetického 13X probíhala sorpce spíše mechanismem chemické adsorpce. V případě syntetického zeolitu Z4 byla sorpce ovlivněna iontovou silou, tudíž zde lze předpokládat i vliv fyzikální adsorpce. Při vyšších hodnotách pH, zejména při pH 8,5, byl záchyt zinku ovlivněn procesem srážení. Nejvíce se z roztoků vysrážel minerál hydrozinkit. Na základě získaných výsledků se zeolity jeví jako vhodná remediační činidla pro lokality kontaminované zvýšenými koncentracemi zinku.

Abstract:

The main aim of this bachelor’s thesis was the study of metal sorption on zeolites. In the first part of the thesis, a literary research was prepared, which summarized information on selected metals in the environment and methods of their removal. Afterwards, the mechanisms of adsorption, ion exchange and precipitation were described. A substantial part of the thesis is devoted to the description of zeolites. The experimental part of the thesis was focused on sorption of zinc onto three different types of zeolites (natural zeolite ZC, synthetic zeolites 13X and Z4) at different pH values (3.5-8.5) and different concentrations of background electrolyte NaNO3 (0.1 M, 0.01 M, 0.001 M). Based on the experiment, the sorption edges were ascertained, and a possible precipitation of the solid phase during the experiment was evaluated using Visual MINTEQ programme. Sorption of zinc usually takes place from pH 4.5 up to pH 8.5, when the sorption was 90-98 %. All studied zeolites showed low stability at pH 3,5; however, materials were stable at higher pH values. It was observed that sorption onto natural zeolite ZC and synthetic 13X was predominantly chemical adsorption. In the case of synthetic zeolite Z4, sorption was influenced by ionic strength; therefore, physical adsorption could be assumed as well. At higher pH values, especially at pH 8.5, zinc removal was influenced by the precipitation process. Hydrozinkite was the most precipitated mineral from the solutions. Based on the obtained results, zeolites appear as suitable remediation agents for sites contaminated with higher zinc concetrations.

Keywords

zinek, zeolit, adsorpce, iontová výměna, adsorpční hrany

Keywords

zinc, zeolite, adsorption, ion exchange, adsorption edges

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 29. 6. 2020

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Barbora Hudcová, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Environmental Sciences

Bachelor programme / field:
Landscaping / Landscape Technical and Administration Services