Nanokompozyty haloizytowe oraz ich właściwości sorpcyjne względem wybranych anionów

Abstract

W niniejszej pracy magisterskiej próbki haloizytu zostały pobrane ze złoża Dunino położonego niedaleko Legnicy na Dolnym Śląsku, natomiast hydrotalkit został zsyntezowany w laboratorium z użyciem metody koprecypitacyjnej oraz fizycznego mieszania. Do uzyskania kompozytów haloizytowo-hydrotalkitowych o zawartości 5%, 15% oraz 25% masowych LDH został użyty naturalny haloizyt oraz czyste LDH. Sorpcja As(V) oraz Cr(VI) została przedstawiona jako funkcja koncentracji anionów w stężeniach 1 mmol/l oraz 5 mmol/l dla pH wyjściowego równego 1, 3, 5 oraz 7. Dodatkowo została przeprowadzona sorpcja w roztworze o stężeniu 25 mmol dla pH wyjściowego równego 1, 3, 5 oraz 7. Największa zdolność sorpcyjna dla As(V) została zanotowana na czystym, kalcynowanym hydrotalkicie w 5 mmol roztworze o pH 5 osiągając 262 mmol/kg. Największe zdolności sorpcyjne anionów Cr(VI) wyniosły 1140 mmol/kg dla kalcynowanego hydrotalkitu w roztworze 25 mmol/l o pH 3. Przeprowadzone badania dowodzą, że sorpcja jest głównie związana z wymianą jonową As(V) oraz Cr(VI) za CO32-. W związku z faktem, że hydrotalkit ulega łatwemu rozpuszczeniu w kwaśnym środowisku, kalcynowane kompozyty oraz kalcynowane LDH mogą być potencjalnie użyte w celach oczyszczania kwaśnych wód kopalnianych (AMD) z zanieczyszczeń anionowych. Ważne jest aby podkreślić, że zdolności sorpcyjne hydrotalkitu nie uległy pogorszeniu w zastosowanych kompozytach.

For this study halloysite sample was taken from Dunino deposit located near Legnica in Lower Silesia (Poland), while LDH of Mg-Al type was synthesized in laboratory by co-precipitation method and physical mixing. The raw halloysite and pure LDH were used for preparation of halloysite-LDH composites containing 5, 15 and 25 wt% of LDH. The sorption of As(V) and Cr(VI) was represented as a function of anions concentrations 1 mmol/L and 5 mmol/L for initial pH equal to 1, 3, 5 and 7. Additional sorption of Cr(VI) was conducted in 25 mM solution for initial pH equal to 1, 3, 5 and 7. The highest uptake of As(V) was measured for the pure calcined Mg-Al LDH in 5 mmol initial solution reaching 262 mmol/kg. The highest sorption uptake for Cr(VI) anions reached 1140 mmol/kg for the calcined LDH sample in 25 mmol solution at pH 3. An increasing content of LDH in composites caused an increase of sorption as compared to the raw halloysite. The conducted experiments proved that, sorption was mainly connected with anion-exchange of As(V) and Cr(VI) for CO32-. Due to the fact that LDH dissolves relatively easily in acidic environment, the calcined composites and calcined LDH have the potential to be used for acid mine drainage (AMD) purification from anionic contaminants. It is worth to underline that the sorption capacity of LDH was not significantly lowered when deposited on halloysite surface.