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

kancerogennych metali (np.
Cr VI) do nieszkodliwych
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.
• Czynni z Pb(II) nisko biodostępnym.
• 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

80

o

przez

noc.

100 o./cm

2

Z-
nZVI

Charakterystyka kompozytu

-cząsteczki nZVI są zagregowane

-zeolit zapobiega agregacji cząsteczek

- w Z-nZVI cząsteczki nZVI widoczne
jako struktury łańcuchowe

-EDS potwierdza obecność żelaza w
kompozycie

Powirzchnie:
-Z-nZVI – 80,37m

2

/g

-n-ZVI – 12,25m

2

/g

-Zeolit – 1,03m

2

/g

-3400-3600cm

-1

– drgania rozciągające O-H

-1650cm

-1

– drgania zginające O-H

-3500, 3200, 3100, 3000, 2550 i 2050cm

-1

–

drgania rozciągające O-H

-1200-900cm

-1

, 740 i 689cm

-1

– drgania

rozciągające SiO

4

i AlO

4

-<900cm

-1

– obecność tlenków żelaza na

powierzchni

- 1300cm

-1

i 1100cm

-1

– etanol

Z, Z-
nZVI

nZVI

Z

Z, nZvi,
Z-nZVI

nZVI

Usuwanie ołowiu z wody

Reakcja 0,1 g Z-nZVI lub zeolitu w 100ml

roztworu zawierającego 100mg Pb(II)/l przy
35 C

Ilość usuniętego Pb:
-Z-nZVI – 96,2%
-zeolit – 39,1%

Pojemność Z-nZVI:
806mg Pb(II)/g

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