Odstraňování kovů z vodného prostředí pomocí popela ze spalování biomasy rostlinného původu.

Lucie Marcaliková

Doctoral thesis

Removal of Metals from Water by Ash from Combustion of Biomass of Vegetable Origin.

Abstract:

Předložená disertační práce se zabývá možností odstraňování vybraných kovů z vody pomocí popela po spalování biomasy rostlinného původu, tedy odpadu. Vzorky popelů, které byly použity jako sorbenty ke snížení koncentrace vybraných kovů ve vodných modelových roztocích a reálném vzorku důlní vody, pocházely z výtopen České republiky, kde se pro zajištění tepla a teplé vody používá mimo jiné kotel na spalování rostlinné biomasy. Důlní voda pocházela z lokality Zlaté Hory a modelové roztoky vody byly připraveny ze solí příslušných kovů. Vstupními surovinami byly nejčastěji dřevo (bílá nebo hnědá štěpka), kůra, piliny, sláma aj. V rámci experimentů byla sledována změna hodnoty pH, a to v závislosti na dávkách popelů, obsahu kovů v modelových roztocích a v reálných vzorcích důlní vody po reakci se zvolenými dávkami popelů. Vzorky popelů byly nejprve rozsítovány na zvolenou zrnitostní třídu (˂1 mm). Takto upravené popely byly použity k odstranění vybraných kovů, Zn, Cu a Mn, z modelových roztoků a důlní vody. Pro srovnání bylo také provedeno odstranění vybraných kovů v modelových vodách pomocí roztoku Ca(OH)2. Na základě zjištěných výsledků lze konstatovat, že nejvhodnějšími adsorbenty použitelnými pro odstranění zinku z důlní vody se jeví fluidní i ložový popel pocházející z tepelné elektrárny, kdy v případě fluidního popela byla jeho účinnost 99,3 % (dávka adsorbentu 3 g) a u ložového popela byla účinnost 98,6 % (dávka adsorbentu 5 g). Cyklonový popel není zcela vhodný. Jeho účinnost byla pouze 44 % (dávka adsorbentu 1,5 g). Prakticky všechny typy popela jsou vhodné pro odstranění mědi z reálného vzorku důlní vody. Účinnost fluidního popela činila 95,5 % při dávce 2,0 g, účinnost ložového popela byla 97,0 % při dávce 5,0 g a účinnost cyklonového popela byla 95,5 % při dávce 1,5 g. V případě manganu se použité typy popela příliš neosvědčily. Zde se pravděpodobně nejvíce projevila konkurence ostatních kovů. Účinnost fluidního popela činila 52,1 % při dávce 3,0 g, účinnost ložového popela byla 61,0 % při dávce 6,0 g a účinnost cyklonového popela byla 37,7 %, tedy nejnižší, při dávce 3,5 g.

Abstract:

Presented PhD thesis deals with the possibility of removing selected metals from water using ash after burning plant origin biomass, for example waste. Ash samples which were used as sorbents to reduce selected metals concentration of selected metals in aquaeous model solutions and real sample of mine water came from heating plants in the Czech republic where a boiler for burning plant biomass is used to provide heat and hot water. The mine water came from Zlaté Hory locality and model water solutions were prepared from salts of the respective metals. The input raw materials were most often wood (white or brown wood chips), bark, sawdust, straw etc. The experiments monitored changes in pH, depending on the ash doses, metal content in model solutions and real samples of mine water after reaction of selected ash batches. Firstly ash samples were screened to the selected grain size (<1mm). Ashes treated in this way were used to remove selected metals, Zn, Cu and Mn from model solutions and mine water. For comparison, the removal of selected metals in model waters using Ca(OH)2 solution was also performed. On the results based, it can be stated that the most suitable adsorbents used to remove zinc from mine water appear to be fluid and bed ash from a thermal power plant, where in the case of fluid ash its efficiency was 99.3% (3 g adsorbent dose) and bed ash was efficiency 98.6% (adsorbent dose 5 g). Cyclone ash is not entirely suitable. Its efficiency was only 44% (adsorbent dose 1.5 g). Virtually all types of ash are suitable for removing copper from a real sample of mine water. The efficiency of fluid ash was 95.5% at a dose of 2.0 g, the efficiency of bed ash was 97.0% at a dose of 5.0 g and the efficiency of cyclone ash was 95.5% at a dose of 1.5 g. In the case of manganese, the types used ashes did not work very well. This is probably the competition between other metals. The efficiency of fluid ash was 52.1% at a dose of 3.0 g, the efficiency of bed ash was 61.0% at a dose of 6.0 g and the efficiency of cyclone ash was 37.7%, i.e. the lowest, at a dose of 3.5 g.

Keywords

biomasa, popel, těžké kovy, měď, zinek, mangan

Keywords

biomass, ash, heavy metals, copper, zinc, manganese.

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 9. 9. 2021

Thesis defence

• Date of defence: 20. 4. 2022
• Supervisor: Silvie Heviánková
• Reader: Dorota Wawrzak, Eva Pertile, Peter Andráš

VSB – Technical University of Ostrava

Hornicko-geologická fakulta

Doctoral programme / field:
Nerostné suroviny / Úpravnictví