Adsorbenty na bázi alkalicky aktivovaných aluminosilikátových materiálů pro odstraňování těžkých kovů z důlních vod

Bc. Eliška SVOBODOVÁ

Master's thesis

Adsorbents based on alkaline activated aluminosilicate materials for removal of heave metals from mine water

Abstract:

Alkalicky aktivované materiály jsou skupinou materiálů v současné době používaných především ve stavebnictví, avšak tyto materiály mají značný potenciál i v jiných aplikacích např. v chemickém průmyslu jako katalyzátory a jako adsorbenty pro odstraňování kontaminantů např. při revitalizaci krajiny. Alkalickou aktivací aluminosilikátových materiálů např. přírodních zeolitů nebo metakaolínu s následným napěněním směsi např. pomocí roztoku peroxidu vodíku dochází ke vzniku pevných anorganických pěn, jejichž vlastnosti lze dále post-syntézně modifikovat a připravit materiály s vlastnostmi vyhovujícími dané aplikaci. Cílem studenta bude na základě provedené rešerše vytipovat vhodné parametry a vlastnosti (chemické složení, texturní vlastnosti, modifikace, aktivní kovy apod.) adsorbentů používaných pro odstraňování těžkých kovů. Student následně připraví sadu vzorků modifikovaných alkalicky aktivovaných adsorbentů, jejichž adsorpční vlastnosti ověří při adsorpčních testech v modelové aparatuře v laboratorním uspořádání a následně budou provedeny testy s reálnou důlní vodou. Student v rámci práce vyhodnotí získaná data a stanoví vlivy jednotlivých parametrů na sledované vlastnosti. Získané materiály tak budou testovány s ohledem na rekultivace důlních děl, kam krom stavební části je rovněž nutné zahrnout nakládání s důlními vodami obsahujícími kontaminanty. Charakterizace získaných materiálů bude provedena metodami XRD, XRF, N2 fyzisorpce, Hg porozimetrie, SEM příp. měřením pevností získaných pěnových pelet.

Abstract:

Alkali-activated materials are a group of materials currently used mainly in construction, but these materials have considerable potential in other applications such as the chemical industry as catalysts and as adsorbents for removing contaminants, such as landscape reclamation. Alkaline activation of aluminosilicate materials, e.g. natural zeolites or metakaolin, followed by foaming of the mixture, e.g. with hydrogen peroxide solution, results in the formation of solid inorganic foams, the properties of which can be further post-synthesis modified to prepare materials with properties suitable for desired application. The student will aim to select suitable parameters and properties (chemical composition, textural properties, modifications, active metals, etc.) of adsorbents used for heavy metal removal based on the performed research. The student will then prepare a set of samples of modified alkali-activated foams, whose adsorption properties will be tested during adsorption tests in a model apparatus in a laboratory setting, and subsequently tests with real mine water will be performed. The student evaluates the obtained data and determines the effects of individual parameters on the results observed. The obtained materials will be tested concerning the reclamation of mining works, which, in addition to the construction part, it is also necessary to include the management of mine water containing contaminants. Characterization of the obtained materials will be performed by XRD, XRF, N2 physisorption, Hg porosimetry, DRIFT, SEM or by measuring the strengths of the obtained foam pellets

Keywords

adsorpce, těžké kovy, zeolit, alkalická aktivace, důlní voda, těžba hnědého uhlí

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 29. 9. 2021

Accessible from:: 31. 12. 2999

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Daniel Bůžek, Ph.D.

JAN EVANGELISTA PURKYNĚ UNIVERSITY IN ÚSTÍ NAD LABEM

Faculty of Environment

Master programme / field:
Ecology and environmental protection / Revitalization of Lanscape