Příprava pórovitých sorbentů na bázi železa a jejich využití při čištění odpadních vod

Bc. Eliška Václavková

Master's thesis

Fe-based porose sorbent preparation and utilization in water treatment

Abstract:

In recent years, the most efficient and cheapest ways to remove heavy metals from the environment have been sought. One of the possible methods is ion absorption on a sorbent surface. A good example of a sorbent material are iron oxides. Due to their ecological safety and low price, iron oxides are a suitable sorbent for cleaning the environment. The studied sorbent was prepared by chemical treatment of sewage sludge and subjected to XRF and XRD analyses to better understand its properties. It’s efficiency was tested by two different experiments. First by column tests using water polluted by mining activities and later by batch tests using laboratory prepared water. The percentage of metals adsorbed per sorbent in relation to contact time and the maximum sorption capacity of sorbent were determined. The resulting values varied widely depending on the use of annealed or unannealed sorbent, and the metal that was adsorbed. Thomas curves were evaluated from the experimental data. Further the batch tests were used. The percentage of metals adsorbed per sorbent in relation to contact time and the maximum sorption capacity of sorbent were determined. The resulting values varied widely depending on the use of annealed or unannealed sorbent, and the metal that was adsorbed. Langmuir and Freundlich absorption isotherms were evaluated, and indicated higher sorbent efficiency in adsorbing zinc rather than cadmium. Based on comparing of the sorption capacities with commonly used sorbents, the prepared sorbent was classified as not very effective. On the other hand, it is made from recycled waste for which storage has to be paid for.

Abstract:

V posledních letech se hledají co nejefektivnější a nejlevnější způsoby odstraňování těžkých kovů z prostředí. Jedním z možných způsobů je adsorpce na povrch sorbentu. Dobrým příkladem sorbentu jsou oxidy železa. Díky jejich ekologické nezávadnosti a nízké ceně jsou oxidy železa vhodným sorbentem při čištění prostředí. Zkoumaný sorbent byl připraven chemickou úpravou odpadního kalu, podroben XRF a XRD analýzám pro lepší pochopení jeho vlastností. Jeho účinnost byla testována dvěma různými experimenty. V první řadě kolonovými testy na vodách reálné znečištěných hornickou činností a později vsádkovými experimenty na laboratorní připravených vodách. Byla zjištěna procenta celkově nasorbovaných kovů v závislosti na kontaktním čase a maximální sorpční kapacity sorbentu. Výsledné hodnoty se velmi lišily v závislosti na použité úpravě sorbentu, a sorbovaném kovu. Z experimentálních dat byly také vyhodnoceny Thomasova křivky. Jako další byly použity vsádkové testy. Zjištěna byla procenta celkově nasorbovaných kovů na sorbent v závislosti na kontaktním čase a maximální sorpční kapacity sorbentu. Výsledky se lišily v závislosti na sorbovaném kovu. Pro experimenty byly zkonstruovány Langmuirova a Freundlichova adsorpční izoterma, které ukazují vyšší účinnost sorbentu při sorbovaní zinku než kadmia. Po porovnání sorpčních kapacit s běžně používanými sorbenty byl připravený sorbent vyhodnocen jako nepříliš účinný. Na druhou stranu jde o recyklaci odpadu, za jehož uskladnění je třeba jinak platit.

Keywords

sorbent, vsádkové testy, kolonový testy, sorpční kapacita, těžké kovy, oxidy železa, Langmuirová izoterma, Freundlichová izoterma, Thomasův model, adsorpce, kolonové testy, sorpčná kapacita, ťažké kovy, Thomasov model, adsorpcia, batch tests, column tests, sorption capacity, heavy metals, iron oxides, Langmuir isotherm, Freundlich isotherm, Thomas model, adsorption

Language used: Slovak

Date on which the thesis was submitted / produced: 27. 5. 2021

Thesis defence

• Date of defence: 1. 7. 2021
• Supervisor: Mgr. Pavel Pracný, Ph.D.
• Reader: Mgr. Martin Vašinka, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Master programme / field:
Geoenvironmental risks and remediations / Geoenvironmental risks and remediations