Usuwanie Pb(II) z wody za pomocą

kompozytu zeolitu i

zerowartościowego żelaza

Mateusz Dyrek

Andrzej Kałkowski

Damian Krupa

Własności toksyczne Pb

•Ołów jest powszechnie stosowany w wielu

gałęziach przemysłu, a w niektórych miejscach
są uwalniane duże ilości ścieków zawierających
wysokie

stężenie

jonów

ołowiu.

Ołów

bezpośrednio lub pośrednio dociera do
powierzchniowych wód i wód gruntowych,
gdzie staje się aktywny biologicznie (sole i
tlenki).

•Wchłaniany do organizmu nawet przez skórę.
•Ołów gromadzi się głównie w mięśniach,

kościach, nerkach i tkankach mózgu oraz może
powodować anemię, zaburzenia ośrodkowego
układu nerwowego i choroby nerek.

Metody oczyszczania wody z metali

ciężkich

•Konwencjonalna jonowymienność,
•Filtracja,
•Adsorpcja,
•Wytrącanie chemiczne,
•Odwrócona osmoza.

Co to jest nZVI?

Źródło: Development of Nano-Zero Valent Iron for the Remediation of Contaminated Water
Wan Zuhairi Wan Yaacob, Noraznida Kamaruzaman, Abdul Rahim Samsudin

Zalety:

- Remediacja in situ,

- Wysoka powierzchnia

właściwa (~216 m

2

/g)

- Wysoka pojemność

adsorpcyjna ciężkich metali

- -Wymiana toksycznych

substancji na nietoksyczne

- Zdolny do redukcji i

wytrącania kancerogennych
metali (np. Cr VI) do bardziej
stabilnych form (Cr III)

Źródło: Development of Nano-Zero Valent Iron for the Remediation of
Contaminated Water Wan Zuhairi Wan Yaacob, Noraznida Kamaruzaman,
Abdul Rahim Samsudin

Co to jest nZVI?

Co to jest PRBs?

nZVI vs. Zeolit-nZVI

•Wady nZVI, które naprawia Z-nZVI:

-

często tworzy agregaty  zmniejszenie wydajności adsorpcji poprzez zmniejszenie powierzchni

właściwej,

- słabe właściwości mechaniczne.

- niska trwałość.

Wytwarza mniej ujemny potencjał utleniania-redukcji  zmniejszenie zdolności sorpcji  rozwiązanie: chitozan.

Oprócz tego poprawić niektóre zdolności nZVI poprzez:

•

stabilizację nZVI z biodegradowalnym surfaktantem  skutecznie usuwa chlorek winylu i 1,2-dichloroetan
z wody,

•

podparcie nZVI  stabilizator do usuwania azotanów z wody.

•

mieszaninę granulowanego pumeksu z nZVI  usunięcia jonów niklu w wodzie.

•

Z-nZVI:

• Średnia powierzchnia aktywna:

• Z-nZVI = 80,37 m

2

/g,

• Zeolit = 1,03 m

2

/g

• nZVI = 12,25 m

2

/g

• Zdolność pojemnościowa Z-nZVI 806/1000 mg Pb (II)/L.
• Sprawia niską biodostępność Pb (II).
• Z-nZVI jest możliwy do zastosowania w PRBs.

Synteza kompozytu Z-nZVI









 10 minut

 1 M HNO

3

– pH = 4

250 ml odgazowanej
nanoczystej wody (18 Mohm)



0,5 g naturalnego
zeolitu 

1 g FeSO

4

7H

2

O 

30 minut

Pokojow
a

 25 ml 1 M KBH

4

(30

kropli/min),

Fe

2+

+ 2BH

4

+ 6H

2

0 -> Fe

0

+

2B(OH)

3

+ 7H

2

Roztwór Pb

•Roztwór Pb przygotowano przez rozpuszczenie 1,60 g Pb

(NO

3

)

2

w 100 ml odgazowanej wody i stężenie robocze

przygotowywano rozcieńczając roztwór podstawowy.

FTIR

•Widma FTIR opierają się o załadowaniu nZVI na zeolitu i

zmniejszenie utleniania Fe

0

w kompozycie Z-nZVI.

•Widma w podczerwieni z zeolitu, nZVI i Z nZVI

złożonych proszków uzyskuje się w pastylek KBr na

Perkin-Elmer podczerwieni z transformacją Fouriera

(FTIR) spektrofotometru (Irvine, CA, USA) w trybie

odbicia rozproszonego przy rozdzielczości 4 cm

-1

.

SEM

•Zdjęcia za SEM pokazują, że agregacja została

wyeliminowana

•Pole emisji SEM (FE-SEM; Hitachi S-4700, Tokyo, Japan)

było użyte w celu wyświetlenia na morfologii i

właściwości powierzchniowych nZVI i zeolitu.

Bio-SEM

•Charakterystyka kompozytu Z-nZVI została otrzymana

stosując biologiczną transmisyjnej mikroskopii

elektronowej (Bio-TEM; Hitachi H-7650, Tokyo, Japan)

TEM

•natomiast zdjęcia z TEM pokazują dobrze rozproszony

nZVI w „chain-like” strukturach w matrycy zeolitu

Wpływ pH

Wpływ

temperatu

ry

XRD

Obecność Fe w kompozycie;
Dyfrakcja rentgenowska
potwierdziła tworzenie i
unieruchomienie Fe

0

i następnie

sorpcję i redukcję niektórych Pb
(II) do Pb

0

i energia dyspersji widma X-ray
(EDS) została uzyskana przy
użyciu FESEM

Usuwanie Pb(II) z kompozytu

Wnioski

•Zeolit dobrze stabilizuje nZVI, dzięki czemu w

mniejszym stopniu ulega agregacji

•Duża powierzchnia właściwa
•Kompozyt lepiej usuwa Pb(II) niż czysty zeolit
•Za pomocą analizy XRD potwierdzono sorpcję
•Zeolit jest tani, więc kompozyt Z-nZVI jest dobrą

perspektywą do instalacji PRB

Dalsze badania

•Potrzebne są dalsze badania w celu ustalenia

właściwości sorpcyjnych kompozytu w przypadku innych

metali, oraz zanieczyszczeń organicznych

Dziękujemy za uwagę