Sorpcja związków wanadu na organo-zeolitach

Abstract

W niniejszej pracy zbadano wielkość sorpcji anionów wanadu (V) na zeolicie naturalnym (klinoptilolicie) z kamieniołomu Nižný Hrabovec na Słowacji, modyfikowanym przy pomocy związków powierzchniowo czynnych. Celem pracy było określenie możliwości sorpcyjnych organo-zeolitów jako sorbentów związków wanadu. Wykonano charakterystykę fazową i chemiczną próbek modyfikowanych zeolitów przed i po sorpcji, zastosowano metody skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM), dyfraktometrii rentgenowskiej (XRD), spektroskopii w podczerwieni (FTIR), fluorescencji rentgenowskiej (XRF), a także wykonano badania teksturalne próbek metodą adsorpcji par azotu (BET). Wielkość sorpcji i desorpcji przeanalizowano przy użyciu metody absorpcyjnej spektroskopii atomowej (AAS). Powierzchnia właściwa zeolitu naturalnego wyniosła 30,3 m2/g, dla zeolitu modyfikowanego 1.0 ECEC (zewnętrzna powierzchnia kationowymienna) 17,8 m2/g. Całkowita objętość porów i udział mezoporów w zeolicie po modyfikacji uległy niewielkiej zmianie, co świadczy o tym, że modyfikacja zaszła na jego powierzchni. Sorpcja wanadu zachodziła najefektywniej przy pH w okolicach 2, najlepsze właściwości sorpcyjne wykazał organo-zeolit 1.0 ECEC, najgorsze zeolit naturalny. Modyfikat 1.0 ECEC był bardziej efektywny, niż 2.0 ECEC zarówno w eksperymencie sorpcji, jak i desorpcji. Desorpcja wanadu nie była efektywna, zdesorbowano 25-30% wanadu. Badania dowiodły, że organiczna modyfikacja zeolitów pozwala na skuteczną sorpcję anionów wanadu, dzięki czemu organo-zeolity mogą być stosowane w ochronie środowiska jako jego sorbenty. In this paper the sorption of anions of vanadium (V) on the natural zeolite (clinoptilolite) from the quarry Nižný Hrabovec in Slovakia was examinated. The aim of the study was to determine the sorption properties of organo-zeolites in the reaction with vanadium compounds and the best conditions for sorption efficiency. In the study the morphology of the zeolite were conducted using scanning electron microscope (SEM), the mineral composition was determined by X-ray diffraction (XRD) and the elemental composition using X-ray fluorescence (XRF), textural analysis was held using nitrogen adsorption (BET) method and structural analysis using Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR). Sorption and desorption were analyzed using atomic adsorption spectroscopy (AAS). The specific surface of natural zeolite was 30.3 m2/g and for organo-zeolite 1.0 ECEC (external cation exchange capacity) was 17.8 m2/g. The total pore volume and the share of mesopores in the zeolite after the modification had a little change, which indicates that the modification occurred on the surface of zeolite. Most of the vanadium had been adsorbed at pH around 2, the best sorption properties had organo-zeolite 1.0 and the worst natural zeolite. Modification 1.0 ECEC was more effective than 2.0 ECEC in both experiments: sorption and desorption. Desorption of the vanadate was not effective, 25-30% of vanadium anions were desorbed. Studies have shown that organic modification of zeolites allows for better sorption of vanadium, so the organozeolites can be used as its sorbents in environmental protection.