Please use this identifier to cite or link to this item:
Title: Ανάπτυξη και αξιολόγηση σύνθετων υλικών ενεργού άνθρακα και οξειδίων σιδήρου για την ρόφηση υδραργύρου και φαινανθρενίου
Other Titles: Development and evaluation of composite materials of activated carbon and iron oxides for adsorption of mercury and phenanthrene
Authors: Ίσαρη, Εκάβη
Keywords: Ενεργός άνθρακας
Μαγνητικός ενεργός άνθρακας (AC / Fe)
Μαγνητικό εξανθράκωμα (BC / Fe)
Ειδική επιφάνεια
Keywords (translated): Activated carbon
Magnetic activated carbon (AC/Fe)
Surface area
Magnetic biochar (BC/Fe)
Abstract: Ο ενεργός άνθρακας (AC) δρα ως ισχυρός ροφητής που μειώνει τη συγκέντρωση των ρύπων και ως εκ τούτου την τοξικότητά τους. Ένα άλλο πολλά υποσχόμενο σε περιβαλλοντικές εφαρμογές ροφητικό υλικό είναι το εξανθράκωμα (BC), το οποίο προέρχεται από την ατελή καύση βιομάζας που είναι πλούσια σε άνθρακα κάτω από συνθήκες έλλειψης οξυγόνου. Αμφότερα τα υλικά θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν επεξεργασμένα με έδαφος ή ίζημα μειώνοντας την τοξικότητα σε υδάτινο φορέα. Ένα μειονέκτημα της μεθόδου είναι ότι παρόλο που ο ρύπος θα παραμείνει μη βιοδιαθέσιμος για πολλά χρόνια έχοντας προσροφηθεί στα ροφητικά υλικά, παραμένει στην πραγματικότητα εντός του συστήματος. Ο στόχος αυτής της μελέτης ήταν α) η σύνθεση μαγνητικά ενεργού άνθρακα σε μορφή σκόνης (AC/Fe) και μαγνητικού εξανθρακώματος σε μορφή σκόνης (BC/Fe) που παράγονται από εμπορικά δείγματα AC1, AC2 και το εξανθράκωμα από κουκούτσια ελιάς BC, β) η αξιολόγηση της δυνατότητας αξιοποίησης των AC/Fe και BC/Fe για την αφαίρεση Hg (II) ή φαινανθρενίου από υδατικά διαλύματα και γ) η επαναληψιμότητα της μεθόδου παρασκευής των σύνθετων υλικών. Η ειδική επιφάνεια, ο όγκος των πόρων και το μέσο μέγεθος πόρων του κάθε ροφητή προσδιορίστηκαν χρησιμοποιώντας την μέθοδο προσρόφησης-εκρόφησης αερίου αζώτου (Ν2) και την εξίσωση Brunauer, Emmett και Teller (ΒΕΤ). Ισόθερμες με 30 και 20 σημεία προσρόφησης, εκρόφησης αντίστοιχα διεξήχθησαν σε θερμοκρασία υγρού αζώτου (77Κ). Η ανοιχτή επιφάνεια και το μικροπορώδες προσδιορίστηκαν χρησιμοποιώντας τη μέθοδο t-plot και την εξίσωση Harkins & Jura. Οι μετρήσεις ειδικής επιφάνειας οδήγησαν σε τιμές 660 και 790 m2/g για τα δείγματα AC1 και AC2 και 443 και 517 m2/g για τα δείγματα AC1/Fe και AC2/Fe, αντίστοιχα. Η ειδική επιφάνεια του BC ήταν 405 m2/g και για τo BC/Fe 320 m2/g. Διεξήχθησαν σειρές πειραμάτων με όλα τα δείγματα ροφητών, διαλύματα υδραργύρου και φαινανθρενίου σε θερμοκρασία δωματίου (25°C). Με βάση τα αποτελέσματα των ροφήσεων οι AC/Fe και BC/Fe είναι αποτελεσματικά ροφητικά υλικά αλλά με χαμηλότερη ικανότητα ρόφησης σε σύγκριση με τα αρχικά υλικά (36-70% χαμηλότερη για την ρόφηση Hg(II) και 6-18% για την ρόφηση φαινανθρενίου). Τα αποτελέσματα οδήγησαν στο συμπέρασμα ότι πρόκειται για πολλά υποσχόμενα υλικά που μπορούν να χρησιμοποιηθούν αποτελεσματικά για την in-situ αποκατάσταση του περιβάλλοντος.
Abstract (translated): Activated carbon (AC) acts as a strong binding agent that lowers the pollutant concentration and, thus its toxicity. Another promising sorbent material in environmental applications is biochar (BC) which is obtained from the incomplete combustion of carbon-rich biomass under oxygen-limited conditions. Both of these materials could be used as soil or sediment amendments that would lower the toxicity in the aqueous phase. A drawback of this technique is that although the pollutant will remain non- bioavailable for many years being sorbed into these sorbents, it actually stays into the system. The objective of this study was (a) to synthesize a magnetic powdered activated carbon (AC/Fe) and magnetic powdered biochar (BC/Fe) produced from commercial AC1 and AC2 samples and biochar which was produced from olive pomace respectively, (b) to evaluate the potential use of AC/Fe and BC/Fe to remove aqueous Hg (II) or phenanthrene and (c) the repeatability of the manufacturing method of composite materials. The surface area, the pore volume, and the average pore size of each sorbent were determined using gas (N2) adsorption-desorption cycles and the Brunauer, Emmett, and Teller (BET) equation. Isotherms with 30 adsorption and 20 desorption points were conducted at liquid nitrogen temperature (77K). Open surface area and micropore volume were determined using t-plot method and Harkins & Jura equation. Surface area measurements resulted in values 660 and 790 m2/g for AC1 and AC2 samples and 443 and 517 m2/g for AC1/Fe and AC2/Fe samples, respectively. For BC, the surface area was 405 m2/g and for BC/Fe, it was 320 m2/g. Batch experiments with all sorbent samples, mercury and phenanthrene solutions were conducted at room temperature (25oC). Based on the isotherm data, AC/Fe and BC/Fe are effective sorbents but with lower sorption capacity compared to the initial materials (36-70% lower in mercury sorption and 6-18% in phenanthrene sorption). All these properties point to promising materials that can effectively be used for in-situ environmental remediation.
Appears in Collections:Τμήμα Χημείας (ΜΔΕ)

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Isari(chem).pdf3.47 MBAdobe PDFView/Open

Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.