Adsorpcija jona teških metala iz vodenih rastvora korišćenjem trine listopadnih vrsta drveta kao adsorbensa

Abstract

U disertaciji su prikazani rezultati adsorpcije jona teških metala iz sintetičkih i realnih vodenih rastvora korišćenjem trine različitih vrsta drveta (bukva, topola, lipa) kao adsorbensa. Eksperimenti adsorpcije su izvođeni u reaktoru sa mešanjem i u adsorpcionoj koloni. Izvršena je karakterizacija trine; određene su fizičke, hemijske i fizičko-hemijske osobine. Određen je sadržaj organskih materija u vodi od ispiranja trine destilisanom vodom na osnovu hemijske potrošnje kiseonika (HPK). Dobijena vrednost za HPK je iznosila 0,8 mgO2 dm-3 za trinu bukve, 7,1 mgO2 dm-3 za trinu lipe, 8,4 mgO2 dm-3 za trinu topole. Određen je sadržaj alkalnih i zemnoalkalnih metala, pre i nakon ispiranja trine destilisanom vodom, kao i nakon zasićenja datim jonima metala. Određen je i kapacitet izmene katjona (KIK) između trine (bukve) i vodene faze, standardnom metodom jonske izmene sa NH4Cl. Ukupni KIK iznosio je 1,45 mmol Mez+/g trine (Mez+ ovde predstavlja jone alkalnih i zemnoalkalnih metala). Na osnovu dobijenih rezultata za KIK dominantan jon u izmenjivom položaju je Ca2+ jon. Određena je tačka nultog naelektrisanja (pHzpc), pri čemu je dobijena vrednost 7,4 za koncentraciju 0,1 M KNO3, odnosno 7,2 za koncentraciju 0,01 M KNO3. Do porasta pH vrednosti rastvora, tokom ispiranja trine destilisanom vodom, dolazi usled prelaska H+ jona iz vodene faze u strukturu trine, gde bivaju izmenjeni sa Ca2+ jonima. Porast provodljivosti rastvora, tokom ispiranja trine destilisanom vodom posledica je porasta koncentracije Na+, K+, Ca2+ i Mg2+ jona u rastvoru koji se ispiranjem samoizlužuju i prelaze iz strukture trine u vodenu fazu. Maksimalni kapacitet adsorpcije od 9,6 mg g-1 trine dobijen je za adsorpciju Pb2+ jona na trini, dok je kapacitet adsorpcije Cu2+, Ni2+, Cd2+, Zn2+ , Mn2+ i Fe2+ jona na trini iznosio 4,5 mg g-1, 4 mg g−1 i 2,45 mg g−1, 2 mg g−1, 1 mg g−1 i 0,35 mg g−1 redom. Uočava se da tokom adsorpcije jona Cu2+, Ni2+ i Zn2+ u koloni dolazi do značajnog povećanja pH. Ovakvo ponašanje rezultat je koadsorpcije jona bakra...

The results of adsorption of heavy metal ions from synthetic and real water solutions by using sawdust are presented in this disertation. Physical, chemical and physico-chemical characterization of sawdust was carried out. Chemical oxygen demand (COD) of rinsed water was determined prior to the adsorption experiments. The consumption of oxygen was 0.8 mgO2 dm-3 for beach sawdust, 7.1 mgO2 dm-3 for linden sawdust, 8.4 mgO2 dm-3 for poplar sawdust. The content of alkali and alkaline-earth metals, before and after rinsing of sawdust with water, and after loading the adsorbent with heavy metal ions was given. The cation exchange capacity (CEC) of alkali and alkaline-earth metals, exchanged in the reaction with NH4Cl, was also determined. The determined total CEC of the beach sawdust was 1.45 mmol Mez+ g-1 (Mez+ denotes exchanged alkali and alkaline earth metal ions). Based on the CEC results, the dominant ion in the exchangeable position is Ca2+ ion. The point of zero charge (pHzpc) was determined. The obtained value was 7.4 for 0.1 M KNO3, i.e., 7.2 for 0.01 M KNO3. The increase in the initial pH value of the solution, during rinsing sawdust with distilled water, occurs due to a transfer of H+ ions from the aqueous phase to the molecular structure of sawdust, to be exchanged there with Ca2+ ions. The increase in the conductivity of the solution, during rinsing sawdust with distilled water, was due to the increase in the concentration of Na+, K+, Ca2+ i Mg2+ ions in the solution, which were leached from the sawdust via a leaching mechanism. The maximum adsorption capacity of 9.6 mg g-1 was achieved for Pb2+ ions, while the adsorption capacity for Cu2+, Ni2+, Cd2+, Zn2+ , Mn2+ i Fe2+ ions was 4.5 mg g-1, 4 mg g-1 2.45 mg g−1, 2 mg g−1, 1 mg g−1 i 0.35 mg g−1 , respectively...