Monoiontové formy bentonitu a jejich sorpční vlastnosti

Bc. Lucie NEČASOVÁ

Master's thesis

Monoionic forms of bentonite and their sorption properties

Abstract:

Cílem této práce bylo připravit vzorky bentonitu modifikovaného zinečnatými (BZn) a měďnatými (BCu) kationty a také jejich pilarované formy (PBZn, PBCu). Vznikly tak 4 materiály, které byly dále charakterizovány a následně byly podrobeny sorpčním experimentům vůči olovnatým iontům a krystalové violeti. Připravené vzorky byly charakterizovány prostřednictvím infračervené spektroskopie, kde bylo zjištěno, že modifikací kationty Zn2+ a Cu2+ dochází ve struktuře bentonitu ke změnám, přičemž po modifikaci měďnatými kationty se ve struktuře projevila přítomnost oxo-hydroxo komplexů. Pilarizací připravených monoiontových forem se ve spektru projevila interakce mezi kationty (Zn2+, Cu2+) a strukturou bentonitu. Dále byla měřena kationtová výměnná kapacita a měrný povrch materiálů, přičemž hodnoty CEC byly u vzorků modifikovaných zinečnatými kationty srovnatelné s přírodním bentonitem (0,5106 meq/g). U vzorku BCu však hodnota CEC vzrostla na 0,7812 meq/g a u pilarizované formy (PBCu) klesla na 0,3109 meq/g. Měrné povrchy materiálů připravených vzorků oproti přírodnímu bentonitu (69,0 m2/g) vykazovaly nižší hodnoty v rozmezí 35,7 ? 64,6 m2/g s výjimkou vzorku PBCu, pro jehož povrch byla naměřena hodnota 99,4 m2/g. Adsorpční experimenty byly prováděny při dvou hodnotách pH (neupravené pH, pH 3) pro olovnaté ionty a krystalovou violeť. Bylo zjištěno, že k vyšším hodnotám adsorbovaného množství polutantu docházelo při adsorpci olovnatých iontů. Adsorpční kapacita při adsorpci Pb2+ iontů byla při neupraveném pH nejvyšší u vzorku B75 a činila 0,5701 mmol/g. Při sníženém pH vykazoval u adsorpce olovnatých iontů nejvyšší sorpční kapacitu vzorek BCu, jejíž hodnota činila 0,6623 mmol/g, přičemž adsorpční kapacita přírodního bentonitu v tomto případě činila 0,5060 mmol/g. U krystalové violeti vykazoval nejvyšší sorpční kapacity rovněž přírodní neupravovaný bentonit a to pro obě hodnoty pH. Při neupraveném pH dosahovala adsorpční kapacita přírodního bentonitu 0,4696 mmol/g a při snížením pH tato hodnota činila 0,4576 mmol/g.

Abstract:

The aim of this work was to prepare samples of bentonite modified by zinc (BZn) and copper (BCu) cations as well as their pillared forms (PBZn, PBCu). Four materials were developed which were characterized and then they were subjected to sorption experiments towards lead ions and crystal violet. Cation exchange capacity (CEC) and specific surface area of materials were measured whereas values of CEC for samples modified by Zn2+ cations were comparable to natural bentonite clay (0,5106 meq/g). However values of CEC for sample BCu has increased to 0,7812 meq/g and for pillared form (PBCu) has decreased to 0,3109 meq/g. Specific surface area of materials showed lower values in range of 35,7 ? 64,6 m2/g compared to the natural bentonite (69,0 m2/g) except of sample PBCu, its surface had surface value of 99,4 m2/g. Adsorption experiments were carried out for two values of pH (unadjusted pH and pH 3) for lead ions a crystal violet. It was found out that higher values of adsorbed amount of pollutant occured for adsorption of lead ions. Adsorption capacity for adsorption of Pb2+ ions for unadjusted pH was the highest for sample B75 and it was 0,5701 mmol/g. BCu showed the highest adsorption capacity for reduced pH and the value was 0,5060 mmol/g. Sample B75 showed the highest adsorption capacity for adsorption of crystal violet for both of the values of pH. Adsorption capacity for the unadjusted pH for B75 reached 0,4696 mmol/g and for the reduced pH the value was 0,4576 mmol/g.

Keywords

Bentonit, monoiontové formy bentonitu, Cu-bentonit, Zn-bentonit, pilarování, sorpce, olovo, krystalová violeť

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 22. 6. 2015

Accessible from:: 22. 6. 2015

Thesis defence

• Date of defence: 26. 8. 2015
• Supervisor: Mgr. Martin Mucha, Ph.D.

University of Ostrava

Faculty of Science

Master programme / field:
Chemistry / Analytical Chemistry of Solid Phase