Μελέτη της προσρόφησης υδραργύρου σε προϊόντα ενεργού άνθρακα

Νεράντζης, Αριστείδης; Nerantzis, Aristeidis

dc.contributor.author	Νεράντζης, Αριστείδης	el
dc.contributor.author	Nerantzis, Aristeidis	en
dc.date.accessioned	2023-04-28T10:29:42Z
dc.date.available	2023-04-28T10:29:42Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/57584
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.25281
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Υδράργυρος	el
dc.subject	Ενεργός άνθρακας	el
dc.subject	Προσρόφηση	el
dc.subject	Ισόθερμες προσρόφησης	el
dc.subject	Ταχύτητα προσρόφησης	el
dc.title	Μελέτη της προσρόφησης υδραργύρου σε προϊόντα ενεργού άνθρακα	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Περιβαλλοντική μηχανική	el
heal.language	el
heal.access	campus
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2023-03-14
heal.abstract	Η απομάκρυνση του υδραργύρου από το υδάτινο περιβάλλον είναι πολύ σημαντική εξαιτίας της τοξικότητας του στοιχείου. Για το λόγο αυτό η ανάπτυξη κατάλληλων τεχνολογιών για την απομάκρυνσή του από υδατικά απόβλητα και φυσικά νερά αποτελεί σημαντικό πεδίο έρευνας διεθνώς. Η παρούσα εργασία είχε ως στόχο την σύνθεση ενός προσροφητικού υλικού που να συνδυάζει χαμηλό κόστος και υψηλή αποτελεσματικότητα ως προς την απομάκρυνση αυτού του μετάλλου από ρυπασμένα ύδατα. Για αυτόν τον λόγο έγινε η επιλογή του κοκκώδους ενεργού άνθρακα (GAC) ως μέσο προσρόφησης και η σύνθεσή του έγινε χρησιμοποιώντας ως πρώτη ύλη τα κελύφη φυστικιών τύπου Αίγινας. Αρχικά , για να παραχθεί ο πορώδης ενεργός άνθρακας η πρώτη ύλη υποβλήθηκε σε χημική ενεργοποίηση με ZnCl2 και πυρόλυση. Οι επιφανειακές ομάδες του ενεργού άνθρακα τροποποιήθηκαν κατάλληλα με στόχο την αύξηση της εκλεκτικότητας του υλικού ως προς τον υδράργυρο. Η τροποποίηση των επιφανειακών ομάδων του ενεργού άνθρακα πραγματοποιήθηκε με χημικό εμποτισμό θειούχου νατρίου (Na2S) λόγω της ισχυρής τάσης του υδραργύρου να συμπλοκοποιείται με το θείο (S). Έπειτα, ακολούθησαν δοκιμές προσρόφησης Hg σε συνθήκες αναδευόμενου αιωρήματος, όπου μελετήθηκε η προσρόφηση Hg σε έναν απλό και έναν θειοτροποποιημένο ενεργό άνθρακα, που παράχθηκαν και οι δύο με λόγο διαβροχής IR=1.5 κατά την διαδικασία της χημικής ενεργοποίησης. Πραγματοποιήθηκαν τρεις κατηγορίες δοκιμών. Εξετάσθηκε η επίδραση του pH,προσδιορίστηκαν οι ισόθερμες προσρόφησης και μελετήθηκε η κινητική της προσρόφησης. Σε ότι αφορά την επίδραση του pH διαπιστώθηκε ότι η προσρόφηση εμφανίζει μέγιστο σε pH μεταξύ 4 και 6. Οι ισόθερμες προσρόφησης προσδιορίστηκαν σε pH 6 σε δύο κλίμακες συγκεντρώσεων, 20-80 mg/L και 100 μg/L. Από τις δοκιμές που πραγματοποιήθηκαν στην υψηλή κλίμακα συγκεντρώσεων με διάρκεια 24 ωρών, υπολογίστηκε με βάση το μοντέλο του Langmuir, ότι η μέγιστη ικανότητα προσρόφησης αντιστοιχεί σε 72,6 mg/g στον απλό ενεργό άνθρακα GAC και σε 165,9 mg/g στον GAC-S. Διαπιστώθηκε ότι στην περίπτωση του απλού ενεργού άνθρακα GAC η προσρόφηση ολοκληρώθηκε στις 4 ώρες, ενώ στην περίπτωση του GAC-S η προσρόφηση συνεχίστηκε, αν και με πολύ βραδύτερο ρυθμό, μεταξύ των 4 και 24 ωρών. Στην χαμηλή κλίμακα συγκεντρώσεων (αρχική συγκέντρωση Hg περίπου 100 μg/L) παρατηρήθηκε εκθετική αύξηση της προσρόφησης συναρτήσει της παραμένουσας ποσότητας Hg στο διάλυμα, η οποία μπορεί να περιγραφεί μόνον με το μοντέλο Freundlich με τιμή του εκθέτη (1/n) >1, δηλαδή n=0.56. Κατά την μελέτη της κινητικής της προσρόφησης για τον θειοτροποιημένο άνθρακα εξετάσθηκε η επίδραση της αρχικής συγκέντρωσης του Hg (20 – 80 mg/L), της δόσης του ενεργού άνθρακα (0,5 – 1,25 g/L) και της θερμοκρασίας (25 - 80οC). Για την περιγραφή της κινητικής αξιολογήθηκαν 3 μοντέλα, τα μοντέλα ψευδοπρώτης (PFO) και ψευδοδεύτερης τάξης (PSO), τα οποία προβλέπουν εξάρτηση της κινητικής μόνο από τις θέσεις προσρόφησης στο στερεό, και ένα μοντέλο δεύτερης τάξης (SO) το οποίο προβλέπει εξάρτηση και από την συγκέντρωση της προσροφούμενης ουσίας στην υδατική φάση. Από την αξιολόγηση των αποτελεσμάτων πρέκυψε ότι το μοντέλο SO υπερτερεί των άλλων δύο διότι συνδυαζει ικανοποιητικό μέσο συντελεστή γραμμικής συσχέτισης R2, την μικρότερη διακύμανση στις τιμές της κινητικής σταθεράς k και την μικρότερη μέση απόκλιση της προσρόφησης ισορροπίας σε σύγκριση με την ισόθερμη Lanmuir-4h τα οποία ήταν και τα 3 κριτήρια που χρησιμοποιήθηκαν για την αξιολόγηση των μοντέλων. Από τις δοκιμές που πραγματοποιήθηκαν σε διαφορετικές θερμοκρασίες προσδιορίστηκε η ενέργεια ενεργοποίησης και βρέθηκε ίση με 8.7 kJ/mol. Με βάση σχετικές βιβλιογραφικές αναφορές η τιμή αυτή βρίσκεται κοντά στο κάτω όριο των τιμών που υποδεικνύουν χημική προσρόφηση (8.4-87.7 kJ/mol).	el
heal.advisorName	Παπασιώπη, Νυμφοδώρα	el
heal.committeeMemberName	Ξενίδης, Άνθιμος	el
heal.committeeMemberName	Χαλικιά, Ηλιάνα	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανικών Μεταλλείων Μεταλλουργών. Τομέας Μεταλλουργίας και Τεχνολογίας Υλικών. Εργαστήριο Μεταλλουργίας	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	108 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false