Aplikácia nízkonakladových sorbentov k odstráneniu síranov a vybraných kovov z vodnej matrice.

Dalibor Surovka

Doctoral thesis

Application of Low Cost Sorbents For the Removal of Sulphates and Selected Metals from Aqueous Solutions.

Abstract:

Adsorpcia síranov a vybraných kovov (Cu, Mn a Fe) pomocou pomarančovej kôry z vodného roztoku bola skúmaná pomocou batch (dávkovacieho) mechanizmu. Bola študovaná závislosť sorpčného procesu na hodnote pH roztoku, vstupnej koncentrácií sorbentu, kontaktného času a teploty. K popisu sorpčných izoteriem iónov bol použitý Langmuierov a Freundlichov izotermný model. Model Langmuiera sa na popis rovnovážnych dát hodí lepšie ako model Freundlicha. Maximálna adsorpčná účinnosť odstránenia medi (q20 = 5 mg/g), mangánu (q20 = 15 mg/g) a síranov (q30 = 5 mg/g) pomocou pomarančovej kôry bola cca 90 %. Odstránenie železa (q20 = 10 mg/g) bolo za optimálnych podmienok cca 55 %. V rámci štúdia kinetiky bolo zistené, že proces sorpcie sa bude riadiť pseudo-druhým rádom. Termodynamické parametre vyjadrujú exotermický charakter sorpcie a procesy budú spontánne a priaznivé. FTIR analýza ukazuje, že karboxylové a hydroxylové skupiny sa podieľali na sorpcii iónov. Výsledky naznačujú, že pomarančovú kôru je možné efektívne využiť na odstránenie síranov a vybraných kovov z odpadových vôd. Pri sorpcii kontaminantov z vodného roztoku pomocou drevokaznej huby Troudnatca pásovaného (Fomitopsis pinicola) bol skúmaný vplyv hodnoty pH, koncentrácie sorbentu, vstupnej koncentrácie síranov a kovov (Cu, Mn a Fe), kontaktného času a teploty. K popisu sorpčných izoteriem iónov bol použitý Langmuierov a Freundlichov izotermný model. Langmuierov model popisuje získané dáta lepšie ako Freundlichova izoterma. Maximálna adsorpčná účinnosť bola pre odstránenie síranov (q20 = 5 mg/g), mangánu (q20 = 15 mg/g) a medi (q20 = 5 mg/g) za optimálnych podmienok 100%. Odstránenie železa (q20 = 10 mg/g) bolo za optimálnych podmienok 50%. Na základe termodynamických parametrov sa môže predpokladať, že sorpcia bude uskutočniteľná, spontánna a bude mať exotermický charakter. Na základe kinetickej štúdie bolo preukázane, že sorpčný proces sa bude riadiť pseudo-druhým rádom.

Abstract:

Adsorption of selected metals and sulphates on the surface of an orange peel from aqueous solution was investigated using batch (dosing) mechanism. Experiments were carried out as a function pH, sorbent dosage, contact time and temperature. The equilibrium adsorption constants were examined Langmuier and Freundlich isotherm model. The Langmuier model to describe the equilibrium data fits better than the Freundlich model. The maximize uptake of copper (q20 = 5 mg/g), manganese (q20 = 15 mg/g) and sulfate (q30 = 5 mg/g) on the surface of an orange peel appr. 90 %. Removal of iron (q20 = 10 mg/g) was appr. 55 %. Speed sorption kinetics will follow the pseudo-second order. Thermodynamic parameters depict the exothermic nature of sorption and the processes will spontaneous and favorable. FTIR analysis demonstrates that carboxyl and hydroxyl groups were involved in the uptake of ions. The sorption of contaminants from aqueous solution by Wood-Rotting fungi Troudnatec pásovaný (Fomitopsis pinicola) has been studied as the effect of pH, sorbent dosage, contact time and temperature. Langmuier and Freundlich model were applied to describe the sorption isotherms of metal ions. Langmuier model describes data obtained better than Freundlich isotherm. The maximum sorption capacity was under optimal conditions (pH 6.0, contact time 20-30 minutes at 25 °C) to remove sulfates (q20 = 5 mg/g), manganese (q20 = 15 mg/g) and copper (q20 = 5 mg/g) of 100 %. Uptake of iron (q20 = 10 mg/g) was 50 %. The calculated thermodynamic parameters showed that the sorption was feasible, spontaneous and sorption had exothermic nature. Kinetic examination of the experimental data showed that the sorption process will followed well pseudo-second order. The results suggest that the orange peel and wood

Keywords

Sorpcia, sírany, meď, mangán, železo, kinetika sorpcie, rovnovážne izotermy, termodynamika, rýchlostné rovnice kinetiky

Keywords

Sorption, sulfate, copper, manganese, iron, sorption kinetics, equilibrium isotherms, thermodynamics, kinetics speed equation

Language used: Slovak

Date on which the thesis was submitted / produced: 14. 5. 2014

Thesis defence

• Date of defence: 26. 6. 2014
• Supervisor: Vladimír Slivka
• Reader: Jozef Kriš, Radmila Kučerová, Peter Andráš

VŠB - Technical University of Ostrava

Hornicko-geologická fakulta

Doctoral programme / field:
Nerostné suroviny / Úpravnictví