Απορρύπανση υδάτων με τη χρήση αργιλικών ορυκτών

• Κύριος συγγραφέας: Λαζαράτου, Χριστίνα-Βασιλική
• Άλλοι συγγραφείς: Παπούλης, Δημήτριος
• Μορφή: Thesis
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2017
• Θέματα: Παλυγορσκίτης; Απορρύπανση υδάτων; Κατιόντα σιδήρου; Αλλοϋσίτης; Palygorskite; Water treatment; Iron cations; Halloysite; 628.166 6

Στην παρούσα μεταπτυχιακή διατριβή, δοκιμάστηκαν ο ινώδης παλυγορσκίτης και νανοσωλήνες αλλοϋσίτη με σκοπό την απομάκρυνση κατιόντων σιδήρου (Fe+2) από υδατικά συστήματα, καθώς ο σίδηρος ανήκει στην κατηγορία βαρέων μετάλλων μέτριας τοξικότητας, αλλά με συνεχή βιοσυσσώρευση που μπορεί να προσβάλει το νευρικό σύστημα οργανισμών και να καταστεί ιδιαίτερα επικίνδυνος. Τα αργιλικά ορυκτά τροποποιήθηκαν χημικά, ανταλλάσσοντας ιόντα σε διαλύματα NaCl και CaCl2 1Μ αντίστοιχα, και έτσι παράχθηκαν Na-παλυγορσκίτης, Na-αλλοϋσίτης, Ca-παλυγορσκίτης και Ca-αλλοϋσίτης αντίστοιχα. Αφού χαρακτηρίστηκαν με μεθόδους XRD, FTIR και SEM, δοκιμάστηκε η ιοντοανταλλακτική τους ικανότητα, άρα και η ικανότητα προσρόφησης τους ως προς τα κατιόντα σε διάφορες αναλογίες αργιλικού ορυκτού/ όγκος σιδηρούχου διαλύματος, για διαφορετικές τιμές συγκέντρωσης, με σκοπό να προσδιοριστεί η αποδοτικότερη. Με τον προσδιορισμό αυτής, η οποία ήταν η υψηλότερη αναλογία (0,4gr/20ml) για τη χαμηλότερη τιμή συγκέντρωσης του ρύπου (5mg/L), η προσροφητική ικανότητα των αργίλων εξετάστηκε για διαφορετικές συνθήκες θερμοκρασίας, pH, και χρόνου αλληλεπίδρασης αργιλικού ορυκτού με τα κατιόντα. Έπειτα προσδιορίστηκε και η απόδοση των υπό μελέτη υλικών όταν συνυπάρχουν τα κατιόντα σιδήρου και με άλλα κατιόντα βαρέων μετάλλων και μη, αλλά και στη συνύπαρξη τους με ιόντα που βρίσκονται σε φυσικά ύδατα. Παρατηρήθηκε πως τα ασβεστούχα τροποποιημένα υλικά εμφάνισαν καλύτερη απόδοση από τα νατριούχα, και ειδικά ο παλυγορσκίτης λόγω της υψηλότερης CEC που εμφανίζει σε όξινο pH, δηλαδή 4-6 (99% απομάκρυνση). Ο αλλοϋσίτης εμφανίζει χαμηλότερη απόδοση από τον παλυγορσκίτη, η οποία όμως είναι σημαντική, και πιο συγκεκριμένα στις υψηλότερες τιμές pH δηλαδή 7-10, όπου ο αλλοϋσίτης κρίνεται αποδοτικότερος του παλυγορσκίτη (99,8% απομάκρυνση). Και τα δύο αργιλικά ορυκτά όμως, εμφανίζουν κοινά χαρακτηριστικά στην απόδοση τους με τη μεταβολή της θερμοκρασίας, καθώς αυτή μεγιστοποιείται σε θερμοκρασία δωματίου, αλλά και στην αλληλεπίδραση τους με τα κατιόντα, καθώς μέσα στα πρώτα 10 λεπτά παρουσιάζεται η μέγιστη προσρόφηση (99,8%). Με το πέρας των εργαστηριακών δοκιμών, πραγματοποιήθηκε η μοντελοποίηση του παλυγορσκίτη, ως αποδοτικότερος προσροφητής, με σκοπό των προσδιορισμό της πιθανής προσρόφησης ιόντων σιδήρου όχι μόνο επιφανειακά, αλλά και στους εσωτερικούς διάκενους χώρους των κρυστάλλων παλυγορσκίτη. Τα αποτελέσματα της μοντελοποίησης συσχετίστηκαν με πειραματικά αποτελέσματα, και προέκυψε η σχηματική απεικόνιση της προσρόφηση στους διάκενους χώρους του παλυγορσκίτη, η οποία δικαιολογεί την υψηλή απόδοση προσρόφησης που εμφανίζει, καθώς πιθανότατα υπάρχει συνδυασμός προσρόφησης και ρόφησης.