Using modified carbon materials for water treatment in industry and agriculture

Ly Lai Ngoc

Master's thesis

Využití modifikovaných uhlíkových materiálů pro úpravu vody v průmyslu a zemědělství

Abstract:

S drastickým rozvojem industrializace a modernizace se stává problém kontaminovaných vod stále vážnější. Zejména kontaminace těžkými kovy je jedním z největších problémů, který musí být vyřešen co nejdříve. V nedávných byla nanotechnologie považována za pokročilou a účinnou metodu v boji proti problémům životního prostředí za pomocí regulace materiálů na molekulární úrovni. Uhlíkové mikročástice jsou specifické svou netoxickou podstatou, snadnou biodegradovatelností, velkým povrchem, a především svou užitečností při nápravě životního prostředí. Oxid grafenu a jeho sloučeniny ukázaly velký potenciál při odstraňování těžkých kovů z vod díky jejich chemickým a fyzikálním vlastnostem. V této práci za využití rtuťové kapkové elektrody byla elektrochemickou metodou detekována prezence arsenu ve vodném roztoku. Dále byla vyšetřována adsorpční kapacita pro arsen (III) několika nanomateriálů na bázi oxidu grafenu GO-3, GO-8, and rGO-N2H4 Adsorpční afinita dále rozebrána z pohledu reakční rychlosti, pH, dávkování adsorbentu a počáteční koncentrace. Adsorpční afinita dále rozebrána z pohledu reakční rychlosti, pH, dávkování adsorbentu a počáteční koncentrace arsenu (III). Nálezy ukázaly, že GO-3, GO-8, and rGO-N2H4 je výhodnější pro odstraňování arsenu (III) ve srovnáním s GO-8 a rGO-N2H4. Maximální adsorpční kapacity GO-3, GO-8, and rGO-N2H4 byly za optimálních podmínek rovny 1.34, 0.99, a 0.36 mg/g respektive.

Abstract:

With the drastic development of industrialization and modernization, the problem of contaminated water has become more and more serious. Especially, heavy metal contamination in water is one of the biggest issues that need to be solved as soon as possible. In recent years, nanotechnology is an advanced field of science having the ability to solve a variety of environmental challenges by controlling the shape and size of the materials at the nanoscale. Carbon nanomaterials are unique due to their non-toxic nature, ease to biodegrade, high surface area, and especially useful environmental remediation. Graphene oxide and its composites have shown a great potential for the removal of heavy metals from water due to their special chemical and physical properties. In this study, an electrochemical method using a mercury drop electrode was used for arsenic detection in an aqueous solution. Moreover, we investigated the adsorption capacity for arsenic (III) of several graphene oxide-based nanomaterials (GO-3, GO-8, and rGO-N2H4). The adsorption affinity in terms of interaction time, pH, adsorbent dosage, As(III) initial concentrations has been discussed. The findings showed that GO-3 is a better material for arsenic (III) removal compared to GO-8 and rGO-N2H4. The maximum adsorption capacity of GO-3, GO-8, and rGO-N2H4 were 1.34, 0.99, and 0.36 mg/g, respectively at optimal conditions.

Keywords

uhlíkové materiály, odstranění arsenu, zredukováný oxid grafenu, oxid grafenu

Keywords

reduced graphene oxide, graphene oxide, arsenic removal, carbon materials

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 22. 4. 2021

Thesis defence

• Supervisor: RNDr. Lukáš Richtera, Ph.D.

Mendel University in Brno

Faculty of AgriSciences

Master programme / field:
Agricultural Specialization / General Agriculture in English