Παραμετρική ανάλυση συμπεριφοράς συστήματος προσρόφησης χρωμικών και ανταγωνιστικών ιόντων.

Κωνσταντίνου, Αχιλλέας; Konstantinou, Achilleas

dc.contributor.author	Κωνσταντίνου, Αχιλλέας	el
dc.contributor.author	Konstantinou, Achilleas	en
dc.date.accessioned	2022-12-05T09:39:33Z
dc.date.available	2022-12-05T09:39:33Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/56346
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.24044
dc.rights	Default License
dc.subject	Εξασθενές χρώμιο	el
dc.subject	Προσρόφηση	el
dc.subject	Ζεόλιθος	el
dc.subject	Βερμικουλίτης	el
dc.subject	Τροποποίηση ορυκτών	el
dc.subject	Hexavalent Chromium	en
dc.subject	Adsorption	en
dc.subject	HDTMA-Br	en
dc.subject	Vermiculite	en
dc.subject	Zeolite	en
dc.title	Παραμετρική ανάλυση συμπεριφοράς συστήματος προσρόφησης χρωμικών και ανταγωνιστικών ιόντων.	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Προσρόφηση	el
heal.classification	Εξασθενές χρώμιο	el
heal.language	el
heal.access	campus
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2022-07-07
heal.abstract	Η βιομηχανική δραστηριότητα έχει συμβάλλει στην αύξηση της συγκέντρωσης του εξασθενούς χρωμίου (Cr[VI]) στα φυσικά υδατικά συστήματα καθιστώντας τη ρύπανση από χρώμιο ένα σύγχρονο περιβαλλοντικό πρόβλημα. Το χρώμιο εντοπίζεται στα φυσικά συστήματα με δύο μορφές, την τρισθενή (Cr[III]) και την εξασθενή μορφή (Cr[VI]). Το τρισθενές χρώμιο αποτελεί φυσικό ιχνοστοιχείο των οργανισμών και είναι αβλαβές· το εξασθενές χρώμιο αντίθετα είναι ιδιαίτερα τοξικό και έχει χαρακτηριστεί από τον Παγκόσμιο Οργανισμό Υγείας (WHO) και την Υπηρεσία Προστασίας Περιβάλλοντος των ΗΠΑ (EPA) ως καρκινογόνο. Ο περιορισμός της χρήσης χρωμίου και η απομάκρυνση του χρωμίου από ήδη ρυπασμένα υδατικά συστήματα αποτελούν τους σημαντικότερους τρόπους αντιμετώπισης των επιπτώσεων που προκαλεί το χρώμιο. Στην παρούσα εργασία σκοπός ήταν η μελέτη της απομάκρυνσης εξασθενούς χρωμίου από υδατικά διαλύματα, με χρήση οργανικά τροποποιημένων με HDTMA-Br ορυκτών (ζεόλιθος και βερμικουλίτης) υπό την παρουσία ανταγωνιστικών ιόντων σε αυξανόμενες συγκεντρώσεις. Σε συνθήκες pH=4 και θερμοκρασία 25 οC το εξασθενές χρώμιο λαμβάνει την μονοσθενή μορφή HCrO4-, η οποία προσροφάται στον τροποποιημένο, με την κατιοντική επιφανειοδραστική ένωση HDTMA-Br, ζεόλιθο και βερμικουλίτη. Τα ανταγωνιστικά ανιόντα που μπορεί να συνυπάρχουν στο διάλυμα είναι δυνατόν να περιορίζουν την διεργασία προσρόφησης του χρωμίου. Στην παρούσα εργασία τα ανταγωνιστικά ανιόντα που εξετάστηκαν ήταν τα φωσφορικά, τα κυανιούχα, τα νιτρικά, τα χλωριούχα, τα θειϊκά και τα ανθρακικά. Για κάθε ζεύγος ιόντων χρωμίου-ανταγωνιστικού παρασκευάσθηκαν διαλύματα συνολικού όγκου 50 ml και πραγματοποιήθηκαν 4 σειρές πειραμάτων για κάθε τροποποιημένο ορυκτό σε διαφορετικές αρχικές συγκεντρώσεις ιόντων χρωμίου. Οι αρχικές συγκεντρώσεις ιόντων χρωμίου σε κάθε μία από αυτές τις σειρές ήταν 10, 30, 75 και 100 mg/l και ενώ σε κάθε σειρά προετοιμάστηκαν δείγματα με διαρκώς αυξανόμενες τιμές συγκέντρωσης ανταγωνιστικού ιόντος ώστε να διερευνηθεί ο ρόλος του στην απομάκρυνση του χρωμίου. Οι μετρήσεις έγιναν με τη βοήθεια Φωτόμετρου Spectroquant NOVA 60 της Merck για τον προσδιορισμό της απομάκρυνσης των χρωμικών ανιόντων αλλά και των ανταγωνιστικών όπου αυτό ήταν εφικτό. Τα αποτελέσματα ανέδειξαν την ικανότητα των τροποποιημένων ορυκτών να προσροφούν τα ανιόντα χρωμίου σε ένα εύρος αρχικών συγκεντρώσεων χρωμίου ενώ παράλληλα υπάρχει παρουσία ανταγωνιστικών ιόντων στα διαλύματα. Στο σύστημα χρωμικών-φωσφορικών ιόντων, ο βερμικουλίτης φαίνεται να συντηρεί υψηλά ποσοστά προσρόφησης ακόμα και σε συνθήκες υψηλών αρχικών συγκεντρώσεων Cr6+, ειδικότερα στην περίπτωση αρχικής συγκέντρωσης 100 mg Cr/l το ποσοστό αυτό είναι γύρω στο 95% ενώ το αντίστοιχο ποσοστό για τον ζεόλιθο φτάνει το 60%. Η ανταγωνιστικότητα των PO43- έναντι των Cr6+ και για τα δύο ορυκτά, δεν επιβεβαιώνεται στο εύρος των αρχικών συγκεντρώσεων PO43- που έγιναν τα πειράματα. Στο σύστημα χρωμικών-κυανιούχων ιόντων η προσρόφηση των ιόντων κυανίου φαίνεται να μην είναι ανταγωνιστική έναντι της προσρόφησης των ιόντων χρωμίου. Επιπλέον παρουσιάζει τα υψηλότερα ποσοστά απομάκρυνσης ιόντων χρωμίου (κοντά στο 98%) όσο η αρχική συγκέντρωση ιόντων χρωμίου στο διάλυμα αυξάνει (μέγιστη απομάκρυνση Cr6+ στο διάλυμα αρχικής συγκέντρωσης 100 mg Cr6+/l). Σε αντίθεση για το ίδιο σύστημα στο βερμικουλίτη τα ιόντα κυανίου παρουσιάζουν ελαφρώς ανταγωνιστική συμπεριφορά στα δείγματα με αρχική συγκέντρωση ιόντων χρωμίου 10 και 30 mg/l ενώ στα δείγματα με υψηλότερη αρχική συγκέντρωση ιόντων χρωμίου η ανταγωνιστικότητα αυτή περιορίζεται. Στο σύστημα ιόντων χρωμίου-χλωρίου τα αποτελέσματα αναφορικά με τον ζεόλιθο ανέδειξαν μία ελαφρώς ανταγωνιστική δράση των Cl- έναντι των Cr6+, η μείωση της απομάκρυνσης των ιόντων χρωμίου στην περίπτωση διαλύματος αρχικής συγκέντρωσης 10 mg Cr/l είναι της τάξης του 15 % καθώς η αρχική συγκέντρωση ιόντων χλωρίου φθάνει τα 1000 mg /l. Στην περίπτωση του βερμικουλίτη για το ίδιο σύστημα καταγράφεται σε όλες τις σειρές των πειραματικών μετρήσεων ήπια ανταγωνιστική δράση των ιόντων χλωρίου έναντι των ιόντων χρωμίου. Στο σύστημα χρωμικών-θειϊκών παρατηρείται ανταγωνιστική δράση και στα δύο τροποποιημένα ορυκτά. Στην περίπτωση των προσρόφησης σε βερμικουλίτη φαίνεται να αναπτύσσεται ανταγωνιστική δράση μεταξύ των θειϊκών και χρωμικών ιόντων η οποία φτάνει να μειώσει περίπου κατά 20% περίπου την απομάκρυνση των ιόντων χρωμίου σε διαλύματα με αρχική συγκέντρωση χρωμίου 10 και 30 mg/l, καθώς η συγκέντρωση των θειϊκών ιόντων φτάνει τα 2000 mg/l. Στο σύστημα χρωμικών-νιτρικών τα αποτελέσματα έδειξαν υψηλή ικανότητα προσρόφησης των ιόντων χρωμίου τόσο από τον ζεόλιθο όσο και από τον βερμικουλίτη. Ο βερμικουλίτης εμφανίζει υψηλά ποσοστά απομάκρυνσης χρωμικών ιόντων για κάθε περίπτωση αρχικής συγκέντρωσης ιόντων χρωμίου στο διάλυμα, η απομάκρυνση αυτή εμφανίζεται σχεδόν σταθεροποιημένη και δεν μπορεί να επιβεβαιωθεί ανταγωνιστική συμπεριφορά. Στο σύστημα χρωμικών-ανθρακικών τα ποσοστά απομάκρυνσης χρωμίου φαίνεται να μειώνονται στο ζεόλιθο καθώς αυξάνεται η αρχική συγκέντρωση ιόντων χρωμίου στο διάλυμα. Η απομάκρυνση γίνεται περίπου 60% στη περίπτωση δειγμάτων 100 mg Cr/l , γεγονός που προδίδει ανταγωνιστική συμπεριφορά. Σε αντίθεση ο βερμικουλίτης εμφανίζει υψηλά ποσοστά απομάκρυνσης χρωμικών ιόντων για κάθε περίπτωση αρχικής συγκέντρωσης ιόντων χρωμίου στο διάλυμα. Τα αποτελέσματα αυτής της εργασίας περιγράφουν την απομάκρυνση των ιόντων χρωμίου σε υδατικά συστήματα με τροποποιημένο ζεόλιθο και βερμικουλίτη και τη συμπεριφορά ορισμένων ανταγωνιστικών ιόντων. Περαιτέρω μελέτη θα ήταν δυνατή στο πεδίο της μεταβολής του εύρους των αρχικών συγκεντρώσεων των ανταγωνιστικών ιόντων και της δυνατότητας της μέτρησης της απομάκρυνσης τους για όσα από αυτά η τεχνική της φωτομέτρησης δεν ήταν δυνατόν να δώσει αποτελέσματα. Το συγκριτικό πλεονέκτημα της μεθόδου απορρόφησης χρωμίου σε ρυπασμένα ύδατα από τροποποιημένα ορυκτά είναι το χαμηλό κόστος και για αυτό καθιστά την περαιτέρω μελέτη της επιβεβλημένη. Επιπλέον πεδίο μελέτης αποτελεί η δυνατότητα αναγέννησης του ορυκτού το οποίο έχει χρησιμοποιηθεί και περιέχει ποσότητα χρωμικών και άλλων συστατικών.	el
heal.advisorName	Χαραλάμπους, Αικατερίνη	el
heal.committeeMemberName	Κωνσταντίνα, Κόλλια	el
heal.committeeMemberName	Χαραλάμπους, Αικατερίνη	el
heal.committeeMemberName	Κυρανούδης, Χρήστος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών. Τομέας Χημικών Επιστημών (I)	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	131 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false