Kompozitní nanomateriály pro odstraňování polutantů

Jiří FAFEK

Bakalářská práce

Composite nanomaterials for pollutant removal

Anotace:

Cílem této práce je zjištění adsorpčních vlastností oxidu ceričitého naneseného na magnetických jádrech Fe3O4. Sorpce Cr6+ byla zkoumána na 4 sadách vzorků kompozitu a na 2 sadách vzorků jader. Tyto sady byly zkoumány v prostředí bez úpravy pH, v kyselém pH = 2 a v zásaditém pH = 10. K zjištění maximální adsorpční kapacity byla použita analytická metoda spektrofotometrie, pomocí níž byla zjištěna koncentrace zkoumaného polutantu Cr6+ po sorpci, z níž bylo dále vypočítáno sorbované množství Cr6+. Data byla proložena matematickými modely izoterm, ze kterých byla získána maximální adsorpční kapacita. Pomocí metod SEM a XRD byly získány bližší informace o struktuře použitých sorbentů. Bylo zjištěno, že vzorky vytvořené uhličitanovým způsobem s následnou kalcinací mají nanočástice ve tvaru plíšků, zatím co sorbenty vytvořené amoniakálním způsobem vykazují amorfní tvar nanočástic. Nejvyšší maximální adsorpční kapacity měl sorbent 3C (jádro z magnetitu připraveného v Laboratoři UJEP modifikované CeO2 připravené amoniakálním způsobem) v kyselém pH = 2, jehož adsorpční kapacita byla určena na qMAX = 12,27 mg/g. Dále si dobře vedl sorbent 4A (jádro z komerčního magnetitu modifikované CeO2 připraveným uhličitanovým způsobem), který měl maximální adsorpční kapacitu v zásaditém prostředí qMAX = 8,63 mg/g. Obecně nejlépe probíhala sorpce v kyselém prostředí pH = 2. Zároveň bylo také obecně zjištěno že jádra s naneseným oxidem ceričitým (kompozity) sorbují lépe než jádra samotná.

Abstract:

This work aims to determine the adsorption properties of cerium oxide deposited on Fe3O4 magnetic cores. The adsorption of Cr6+ was investigated on 4 sets of composite samples and 2 sets of core samples. These sets were analyzed in an environment with no pH adjustment, acidic pH = 2 and basic pH = 10. To evaluate the maximum adsorption capacity spectrophotometric analytical method was used to determine the concentration of the investigated pollutant Cr6+ after sorption, and the adsorbed amount of Cr6+ was calculated. The data were extrapolated by mathematical models of isotherms from which the maximum adsorption capacity was calculated. Further information on the structure of the sorbents used was obtained by SEM and XRD. It was found that the samples formed by the carbonate method followed by calcination have nanoparticles in the shape of platelets. In contrast, the sorbents formed by the ammonia method show an amorphous nanoparticle shape. The sorbent 3C (magnetite core prepared in the UJEP Laboratory and modified with CeO2 prepared by ammonium precipitation method) had the highest maximum adsorption capacity at acidic pH = 2. Its adsorption capacity was determined to be qMAX = 12.27 mg/g. Furthermore, sorbent 4A (a core of commercial magnetite modified CeO2 prepared by carbonate method) performed well, with maximum adsorption capacity in an alkaline medium of qMAX = 8.63 mg/g. In general, adsorption was best in acidic media at pH = 2. It was also generally found that cerium oxide cores (composites) have better adsorption properties than cores alone.

Klíčová slova

oxid ceričitý, adsorpce, chrom, kompozitní materiály, magnetit

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 3. 5. 2022

Zveřejnit od: 31. 12. 2999

Obhajoba závěrečné práce

• Vedoucí: Mgr. Jakub Ederer, Ph.D.

UNIVERZITA JANA EVANGELISTY PURKYNĚ V ÚSTÍ NAD LABEM

Fakulta životního prostředí

Bakalářský studijní program / obor:
Ekologie a ochrana prostředí / Ochrana životního prostředí