Συντάχθηκε 27-10-2014 11:32
από Styliani Raka
Email συντάκτη: sraka<στο>tuc.gr
Ενημερώθηκε:
-
Κύρια: ΕΤΕΠ ΜΗΧΟΠ.
Άλλες ιδιότητες: απόφοιτος προπτυχιακός ΜΗΧΟΠ, απόφοιτος ΜΔΕ/Διδ. ΜΗΧΟΠ
ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΚΡΗΤΗΣ
Σχολή Μηχανικών Ορυκτών Πόρων
ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ
Εξεταζόμενη φοιτήτρια: Τουρναβίτου Αφροδίτη
Θέμα Διπλωματικής Εργασίας: «Η ερυθρά ιλύς ως πρώτη ύλη σύνθεσης προσροφητικού υλικού σε νανο-κλίμακα για την απομάκρυνση καδμίου από υδατικά διαλύματα»
Ημέρα παρουσίασης: Τετάρτη 29 Οκτωβρίου 2014
Ώρα παρουσίασης: 12.00
Τόπος παρουσίασης: Αίθουσα Συνεδριάσεων ΜΗΧΟΠ
Τριμελής Εξεταστική Επιτροπή:
Λεκτ. Πεντάρη Δέσποινα (επιβλέπουσα)
Καθ. Κομνίτσας Κωνσταντίνος
Επικ. Καθ. Αλεβίζος Γεώργιος
Περίληψη
Στην παρούσα εργασία προτείνεται μια λύση στην αξιοποίηση της ερυθράς ιλύος, που είναι παραπροϊόν της επεξεργασίας του βωξίτη για την παραγωγή αλουμίνας, μέσω της διεργασίας Bayer. Η απόθεση της ερυθράς ιλύος αποτελεί πρόβλημα πρώτον διότι δεσμεύει μεγάλες εκτάσεις και δεύτερον γιατί μπορεί να αυξήσει τις συγκεντρώσεις κάποιων στοιχείων στο περιβάλλον.
Η πρόταση της εργασίας αυτής είναι η αξιοποίηση της Ε.Ι. για τη παρασκευή νανοσωματιδίων μεταλλικού σιδήρου (nano Zero-Valent Iron). Το υλικό αυτό μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε μια πληθώρα εφαρμογών, από ιατρικές μέχρι περιβαλλοντικές. Αυτό που εξετάζεται εδώ είναι η χρήση του nZVI ως προσροφητικό μέσο για την απομάκρυνση Καδμίου(Cd) από υδατικά διαλύματα.
Χρησιμοποιήθηκε αεροξηραμένη Ερυθρά Ιλύς (Ε.Ι.) που διαλυτοποιήθηκε με επίδραση οξέων. Έπειτα πραγματοποιήθηκε εν ψυχρώ αναγωγή του διαλύματος αυτού με βοροϋδρίδιο του νατρίου. Από την προηγούμενη αντίδραση παρασκευάσθηκαν σωματίδια μεταλλικού σιδήρου με μέγεθος κόκκου στη νάνο-κλίμακα(nZVI). Παράλληλα παρασκευάστηκε ένα ακόμα υλικό nZVI, στο οποίο προηγήθηκε επίδραση Θειακεταμιδίου στο διάλυμα Ε.Ι πριν την αναγωγή του με βοροϋδρίδιο. Αυτή η ενδιάμεση αντίδραση έγινε με την σκέψη να απομακρυνθεί το ασβέστιο από το διάλυμα. Ακολούθησε χαρακτηρισμός των προϊόντων αυτών με περιθλασιμετρία ακτίνων-Χ (XRD), μέτρηση ειδικής επιφάνειας με φυσική ρόφηση αερίου (BET) και ηλεκτρονική μικροσκοπία σάρωσης (SEM). Προέκυψε ότι ο σίδηρος που παρασκευάστηκε με ενδιάμεσο στάδιο το θειακεταμίδιο είχε καλύτερες ιδιότητες, έτσι αυτό ήταν το υλικό που χρησιμοποιήθηκε ως προσροφητικό υλικό για την απομάκρυνση Καδμίου από υδατικά διαλύματα.
Η διερεύνηση της προσροφητικής ικανότητας του σιδήρου και του μηχανισμού προσρόφησης έγινε με κινητικά πειράματα και πειράματα ισορροπίας (ισόθερμες). Τα πειραματικά δεδομένα των κινητικών πειραμάτων συγκρίθηκαν με τα κινητικά μοντέλα πρώτης και δευτέρας τάξης καθώς και με τα μοντέλα ψευδο-πρώτης και ψευδο-δεύτερης τάξης. Ενώ τα πειραματικά δεδομένα των ισόθερμων συγκρίθηκαν με τα μοντέλα των Freundlich και Langmuir στη γραμμική τους μορφή. Από τα κινητικά πειράματα προσρόφησης προκύπτει ότι σε 24 ώρες επιτυγχάνεται ισορροπία. Φαίνεται η διαδικασία να πραγματοποιείται κατά το πλείστον μέσα στις πρώτες δέκα ώρες και το μεγαλύτερο κομμάτι της να αντιστοιχεί σε χημειορόφηση ή ιοντανταλλαγή. Το τελευταίο συμπέρασμα εξάγεται από το ότι το κινητικό μοντέλο ψευδο-δεύτερης τάξης έχει πάρα πολύ καλό συντελεστή συσχέτισης (R2) 0,9996. Σε κατάσταση ισορροπίας ο nZVI παρουσιάζει αρκετά καλή προσροφητική ικανότητα της τάξεως των 58 mg καδμίου ανά γραμμάριο σιδήρου όπως υπολογίστηκε θεωρητικά και επιβεβαιώθηκε πειραματικά. Φαίνεται ότι στις 24 ώρες έχει επέλθει η ισορροπία, έτσι αυτός είναι και ο χρόνος ανακίνησης και στα πειράματα ισορροπίας.
Στα πειράματα ισορροπίας το μοντέλο του Langmuir παρουσιάζει πολύ καλή προσαρμογή με τα δεδομένα μας με συντελεστή συσχέτισης (R2) 0,9912. Συνεπώς μπορεί να υποτεθεί ότι η προσρόφηση είναι μονοστρωματική. Επιπλέον από τα πειράματα ισορροπίας προκύπτει ότι για συγκέντρωση ρύπου 5 mg/L προσροφάται το 92%, για συγκέντρωση 50 mg/L το 62%, ενώ για συγκέντρωση 100 mg/L προσροφάται το 23%. Η μέγιστη προσροφητική ικανότητα του παρασκευασθέντος υλικού είναι 69,75 mg Cd/g nZVI για υδατικό διάλυμα αρχικής συγκέντρωσης 200 mg Cd/L σε χρόνο 24h. Η αναλογία που χρησιμοποιήθηκε σε όλα τα πειράματα προσρόφησης, κινητικά και ισορροπίας, ήταν 0,05 g προσροφητή ανά 100 mL διαλύματος καδμίου και οι συνθήκες μέτρησης ήταν σε θερμοκρασία περιβάλλοντος.
Από τη Γραμματεία της Σχολής ΜΗΧΟΠ
