V této práci byla studována stabilizace těžkých kovů geopolymery na bázi sodného vodní skla a metakaolinitu, konkrétně vliv složení geopolymerů na jejich stabilizační účinnost. Pro solidifikaci bylo vybráno 5 kovů ve formě dusičnanů kadmium, chrom, měď, olovo a zinek a dva druhy geopolymerů. Geopolymery se lišily typem použitého metakaolinitu. Jeden metakaolinit byl vyroben kalcinací lupku a druhý kalcinací kaolinu. Na připravených geopolymerech byla měřena pevnost v tlaku a u stabilizátů vyluhovatelnost kovů ve vodném loužicím médiu s využitím optického emisního spektrometru s indukčně vázaným plasmatem. Zkoumána byla vyluhovatelnost těžkých kovů v závislosti na době loužení, obsahu těžkých kovů v solidifikátu a na způsobu vytvrzování. Výsledky měření ukázaly velmi malé rozdíly mezi oběma porovnávanými materiály. Geopolymer obsahující Mefisto L05 dosáhl po 56 dnech zrání větší pevnosti v tlaku. Geopolymer s obsahem Mefisto K05 dokázal lépe imobilizovat těžké kovy.
Anotace v angličtině
In this work, the stabilization of heavy metals by sodium waterglass and metakaolinite based geopolymers was studied, specifically, the influence of the composition of geopolymers on their stabilizing efficiency. Five different metals were chosen for the solidification - cadmium, chromium, copper, lead and zinc and also two kinds of geopolymers. Geopolymers varied in the types of the metakaolinite that were used. The first one was made by calcination of shale and the other one was made by calcination of kaolin. The compressive strenght was measured on the prepared geopolymers and the leachability of heavy metals in aqueous leaching medium was measured on stabilizers by inductively coupled plasma optical emission spectroscopy. The leachability of heavy metals was observed in dependence on the time of leaching, the content of heavy metals in solidificate and on the curing process. The results of measuring showed only small differences between both materials that were compared. The geopolymer containing Mefisto L05 had a higher compressive strength after 56 days of curing. The geopolymer containing Mefisto K05 achieved a better immobilization of the heavy metals.
Klíčová slova
geopolymer, těžké kovy, stabilizace, solidifikace, pevnost v tlaku, vyluhovatelnost
Klíčová slova v angličtině
geopolymer, heavy metals, stabilization, solidification, compressive strength, leachability
Rozsah průvodní práce
50 s. (79 162 znaků)
Jazyk
CZ
Anotace
V této práci byla studována stabilizace těžkých kovů geopolymery na bázi sodného vodní skla a metakaolinitu, konkrétně vliv složení geopolymerů na jejich stabilizační účinnost. Pro solidifikaci bylo vybráno 5 kovů ve formě dusičnanů kadmium, chrom, měď, olovo a zinek a dva druhy geopolymerů. Geopolymery se lišily typem použitého metakaolinitu. Jeden metakaolinit byl vyroben kalcinací lupku a druhý kalcinací kaolinu. Na připravených geopolymerech byla měřena pevnost v tlaku a u stabilizátů vyluhovatelnost kovů ve vodném loužicím médiu s využitím optického emisního spektrometru s indukčně vázaným plasmatem. Zkoumána byla vyluhovatelnost těžkých kovů v závislosti na době loužení, obsahu těžkých kovů v solidifikátu a na způsobu vytvrzování. Výsledky měření ukázaly velmi malé rozdíly mezi oběma porovnávanými materiály. Geopolymer obsahující Mefisto L05 dosáhl po 56 dnech zrání větší pevnosti v tlaku. Geopolymer s obsahem Mefisto K05 dokázal lépe imobilizovat těžké kovy.
Anotace v angličtině
In this work, the stabilization of heavy metals by sodium waterglass and metakaolinite based geopolymers was studied, specifically, the influence of the composition of geopolymers on their stabilizing efficiency. Five different metals were chosen for the solidification - cadmium, chromium, copper, lead and zinc and also two kinds of geopolymers. Geopolymers varied in the types of the metakaolinite that were used. The first one was made by calcination of shale and the other one was made by calcination of kaolin. The compressive strenght was measured on the prepared geopolymers and the leachability of heavy metals in aqueous leaching medium was measured on stabilizers by inductively coupled plasma optical emission spectroscopy. The leachability of heavy metals was observed in dependence on the time of leaching, the content of heavy metals in solidificate and on the curing process. The results of measuring showed only small differences between both materials that were compared. The geopolymer containing Mefisto L05 had a higher compressive strength after 56 days of curing. The geopolymer containing Mefisto K05 achieved a better immobilization of the heavy metals.
Klíčová slova
geopolymer, těžké kovy, stabilizace, solidifikace, pevnost v tlaku, vyluhovatelnost
Klíčová slova v angličtině
geopolymer, heavy metals, stabilization, solidification, compressive strength, leachability
Zásady pro vypracování
Teoretická část: Na základě literární rešerše vyberte vhodné těžké kovy a jejich formu pro simulaci jejich stabilizace (imobilizace, solidifikace) v geopolymerech. Uveďte důvody pro stabilizaci těžkých kovů v geopolymerech a popište další možnosti jejich stabilizace. Zjistěte, popište a vyberte vhodné postupy pro testování vyluhovatelnosti těžkých kovů z geopolymerní matrice. Popište, co jsou geopolymery a jaké jsou druhy geopolymerů. Popište experimenty zaměřené na stabilizaci těžkých kovů a jejich výsledky publikované v odborné literatuře. Navrhněte postupy pro experimentální část a tento návrh zdůvodněte.
Experimentální část: Proveďte experimenty navržené v rámci teoretické části. Pozornost věnujte především určení vlivu složení geopolymerního pojiva na vyluhovatelnost testovaných kovů, rozdílům ve vyluhovatelnosti různých kovů a případně i vlivu druhu loužícího média. Neopomeňte konfrontovat Vaše závěry s publikovanými poznatky.
Zásady pro vypracování
Teoretická část: Na základě literární rešerše vyberte vhodné těžké kovy a jejich formu pro simulaci jejich stabilizace (imobilizace, solidifikace) v geopolymerech. Uveďte důvody pro stabilizaci těžkých kovů v geopolymerech a popište další možnosti jejich stabilizace. Zjistěte, popište a vyberte vhodné postupy pro testování vyluhovatelnosti těžkých kovů z geopolymerní matrice. Popište, co jsou geopolymery a jaké jsou druhy geopolymerů. Popište experimenty zaměřené na stabilizaci těžkých kovů a jejich výsledky publikované v odborné literatuře. Navrhněte postupy pro experimentální část a tento návrh zdůvodněte.
Experimentální část: Proveďte experimenty navržené v rámci teoretické části. Pozornost věnujte především určení vlivu složení geopolymerního pojiva na vyluhovatelnost testovaných kovů, rozdílům ve vyluhovatelnosti různých kovů a případně i vlivu druhu loužícího média. Neopomeňte konfrontovat Vaše závěry s publikovanými poznatky.
Seznam doporučené literatury
DAVIDOVITS, J.: Geopolymer: Chemistry and Applications. 3rd ed. Saint-Quentin: Institute Géopolymére, 2008, s. 587. ISBN 29-514-8201-9.
VAN JAARSVELD, J.G.S., VAN DEVENTER, J.S.J., LORENZEN, L.: The potential use of geopolymeric materials to immobilise toxic metals: Part I. Theory and applications. Minerals Engineering. 1997, č. 7, s. 659-669.
VAN JAARSVELD, J.G.S., VAN DEVENTER, J.S.J., SCHWARTZMAN, A.: The potential use of geopolymeric materials to immobilise toxic metals: Part II. Material and leaching characteristics.Minerals Engineering. 1999, č. 1, s. 75-91.
YUNSHENG, Z., et al.: Synthesis and heavy metal immobilization behaviors of slag based geopolymer. Journal of Hazardous Materials. 2007, č. 1-2, s. 206-213.
Study on the factors of affecting the immobilization of heavy metals in fly ash-based geopolymers. Materials Letters. 2006, č. 60, s. 820-822.
ZHANG, J., et al.: Geopolymers for immobilization of Cr6+, Cd2+, and Pb2+. Journal of Hazardous Materials. 2008, č. 157, s. 587-598.
Immobilization of heavy metals (Pb, Cu, Cr, Zn, Cd, Mn) in the mineral additions containing concrete composites.Journal of Hazardous Materials. 2008, č. 160, s. 247-255.
HENG,T. W., LEE, M. L., KO, M. S., et al.: The heavy metal adsorption characteristics on metakaolin-based geopolymer. Applied Clay Science. 2012, č. 56, s. 90-96.
Seznam doporučené literatury
DAVIDOVITS, J.: Geopolymer: Chemistry and Applications. 3rd ed. Saint-Quentin: Institute Géopolymére, 2008, s. 587. ISBN 29-514-8201-9.
VAN JAARSVELD, J.G.S., VAN DEVENTER, J.S.J., LORENZEN, L.: The potential use of geopolymeric materials to immobilise toxic metals: Part I. Theory and applications. Minerals Engineering. 1997, č. 7, s. 659-669.
VAN JAARSVELD, J.G.S., VAN DEVENTER, J.S.J., SCHWARTZMAN, A.: The potential use of geopolymeric materials to immobilise toxic metals: Part II. Material and leaching characteristics.Minerals Engineering. 1999, č. 1, s. 75-91.
YUNSHENG, Z., et al.: Synthesis and heavy metal immobilization behaviors of slag based geopolymer. Journal of Hazardous Materials. 2007, č. 1-2, s. 206-213.
Study on the factors of affecting the immobilization of heavy metals in fly ash-based geopolymers. Materials Letters. 2006, č. 60, s. 820-822.
ZHANG, J., et al.: Geopolymers for immobilization of Cr6+, Cd2+, and Pb2+. Journal of Hazardous Materials. 2008, č. 157, s. 587-598.
Immobilization of heavy metals (Pb, Cu, Cr, Zn, Cd, Mn) in the mineral additions containing concrete composites.Journal of Hazardous Materials. 2008, č. 160, s. 247-255.
HENG,T. W., LEE, M. L., KO, M. S., et al.: The heavy metal adsorption characteristics on metakaolin-based geopolymer. Applied Clay Science. 2012, č. 56, s. 90-96.
Přílohy volně vložené
1 CD ROM
Přílohy vázané v práci
grafy, tabulky
Převzato z knihovny
Ano
Plný text práce
Přílohy
Posudek(y) oponenta
Hodnocení vedoucího
Záznam průběhu obhajoby
Záznam z průběhu obhajoby závěrečné práce 28.8..2015
Jméno studenta: Haincová Eliška
Název práce: Stabilizace těžkých kovů geopolymery: Vliv složení geopolymerů na jejich
stabilizační účinnost
Seznam přítomných členů komise:
RNDr. Nguyen Thi Thu Huong, Ph.D., doc. RNDr. Jaroslav Rejnek, CSc., RNDr. Jan Jirsák,
Ph.D. , Mgr. Jan Šícha, Ph.D., doc. Ing. Jan Čermák, CSc., RNDr. Luboš Vrtoch, PhD., doc.
RNDr. Vlastimil Dohnal, PhD., Mgr. Magdaléna Hromadová, PhD.
Charakteristika práce:
Práce v rozsahu 50 stran vznikla ve spolupráci s Výzkumným ústavem anorganické chemie
a.s. v Ústí nad Labem. Práce je členěna klasicky, dominantní jsou dva majoritní celky ?
teoretická část a praktická část. Teoretická část je rozpracována na 20 stránkách,
experimentální část na 5 stránkách. Následuje diskuze dosažených výsledků, závěry a seznam
použité literatury. Po formální stránce nevykazuje předložená práce žádné nedostatky.
Autorka prokázala schopnosti práce s literaturou (uvedeno celkem 38 odkazů), a to i
cizojazyčnou.
Informace o prezentaci studenta:
Prezentace byla uskutečněna s využitím dataprojektoru v programu Power Point v délce trvání
cca 12 min.. Samotná prezentace i reakce na připomínky vedoucí práce a oponenta měly
velmi dobou úroveň.
Sdělení o posudcích vedoucího práce a oponenta:
Vedoucí práce, ing. Petr Koutník
Posudek vedoucího práce je přiložen. V jeho textu je v závěru položena otázka, která by byla
při obhajobě zodpovězena.
Oponent práce, Dr. Ing. Petr Antoš, PhD..
Oponentský posudek je přiložen, obsahuje stručné zhodnocení práce. V závěru posudku je
položena otázka, která se týkala dalších možných chemických reakcí, ke kterým může
docházet při sodifikaci kovů v geopolymerech.
Diskuse:
V diskusi byly položeny následující dotazy a poznámky:
- Jaký byl v práci použit systém uvádění použité literatury?
- Dala by se matematicky vyjádřit závislost vyluhovatelnosti na čase?
- Vysvětlit použití výsledků v praxi
- Budou výsledky publikovány?
Všechny otázky i připomínky byly studentkou zodpovězeny kvalifikovaně.
Na základě hodnocení vedoucího práce a oponenta a na základě zhodnocení průběhu
obhajoby komise hodnotí práci známkou: výborně
Doc. Dr. Jaroslav Rejnek, CSc.
předseda komise