Tato práce je zaměřena na imobilizaci těžkých kovů geopolymery na bázi metakaolinitu. Zkoumána byla schopnost připraveného geopolymeru stabilizovat reálný nebezpečný odpad ve formě odpadního kalu s vysokým obsahem těžkých kovů. Byla sledována pevnost v tlaku solidifikátů a vyluhovatelnost kovů ve vodném loužicím médiu. Vlastnosti solidifikátu reálného odpadu byly porovnány s vlastnostmi solidifikátů obsahujících dusičnany kovů. Byly zjištěny významné rozdíly ve vlastnostech solidifikátů obsahujících reálný i modelový odpad. Ve všech případech však byly kovy imobilizovány z 97,56 99,99 % a všechny připravené imobilizáty vyhovovaly vyhlášce č. 294/2005 Sb.
Anotace v angličtině
This thesis is focused on immobilization of heavy metals by geopolymers based on metakaolinite. The subject of study was the ability of the prepared geopolymer to stabilize real hazardous waste in the form of waste sludge with high content of heavy metals. The observation focused on compressive strength of solidificates and the leachability of the metals in aqueous leaching medium. The properties of real waste solidificates were compared with the properties of solidificates containing metal nitrates. Result revealed that there were significant differences in properties of solidificates containing real and model waste. In all cases the metals were immobilized from 97.5699.99 % and all prepared immobilizates were found valid according to Czech decree no. 294/2005 Sb.
Klíčová slova
geopolymer, těžké kovy, stabilizace, solidifikace, reálný odpad, odpadní kal, vyluhovatelnost
Klíčová slova v angličtině
geopolymer, heavy metals, stabilization, solidification, real waste, waste sludge, leachability
Rozsah průvodní práce
73 s. (124 777 znaků)
Jazyk
CZ
Anotace
Tato práce je zaměřena na imobilizaci těžkých kovů geopolymery na bázi metakaolinitu. Zkoumána byla schopnost připraveného geopolymeru stabilizovat reálný nebezpečný odpad ve formě odpadního kalu s vysokým obsahem těžkých kovů. Byla sledována pevnost v tlaku solidifikátů a vyluhovatelnost kovů ve vodném loužicím médiu. Vlastnosti solidifikátu reálného odpadu byly porovnány s vlastnostmi solidifikátů obsahujících dusičnany kovů. Byly zjištěny významné rozdíly ve vlastnostech solidifikátů obsahujících reálný i modelový odpad. Ve všech případech však byly kovy imobilizovány z 97,56 99,99 % a všechny připravené imobilizáty vyhovovaly vyhlášce č. 294/2005 Sb.
Anotace v angličtině
This thesis is focused on immobilization of heavy metals by geopolymers based on metakaolinite. The subject of study was the ability of the prepared geopolymer to stabilize real hazardous waste in the form of waste sludge with high content of heavy metals. The observation focused on compressive strength of solidificates and the leachability of the metals in aqueous leaching medium. The properties of real waste solidificates were compared with the properties of solidificates containing metal nitrates. Result revealed that there were significant differences in properties of solidificates containing real and model waste. In all cases the metals were immobilized from 97.5699.99 % and all prepared immobilizates were found valid according to Czech decree no. 294/2005 Sb.
Klíčová slova
geopolymer, těžké kovy, stabilizace, solidifikace, reálný odpad, odpadní kal, vyluhovatelnost
Klíčová slova v angličtině
geopolymer, heavy metals, stabilization, solidification, real waste, waste sludge, leachability
Zásady pro vypracování
Teoretická část: Na základě literární rešerše popište, co jsou geopolymery a jaké jsou druhy geopolymerů. Popište vznik odpadu s obsahem těžkých kovů v galvanovnách. Uveďte legislativní požadavky na ukládání odpadů na skládkách, zejména nejvýše přípustné hodnoty ukazatelů pro jednotlivé třídy vyluhovatelnosti. Zjistěte, popište a vyberte vhodné postupy pro testování vyluhovatelnosti těžkých kovů z geopolymerní matrice. Popište experimenty zaměřené na stabilizaci těžkých kovů obsažených v reálných odpadech i modelových roztocích 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 důkladné charakterizaci odpadního materiálu, přípravě modelového roztoku těžkých kovů a jeho chemické analýze, určení vlivu obsahu těžkých kovů v solidifikátu na jeho vyluhovatelnost a porovnání výsledků stabilizace reálného odpadu se stabilizací modelového roztoku těžkého kovu. Neopomeňte konfrontovat Vaše závěry s publikovanými poznatky.
Zásady pro vypracování
Teoretická část: Na základě literární rešerše popište, co jsou geopolymery a jaké jsou druhy geopolymerů. Popište vznik odpadu s obsahem těžkých kovů v galvanovnách. Uveďte legislativní požadavky na ukládání odpadů na skládkách, zejména nejvýše přípustné hodnoty ukazatelů pro jednotlivé třídy vyluhovatelnosti. Zjistěte, popište a vyberte vhodné postupy pro testování vyluhovatelnosti těžkých kovů z geopolymerní matrice. Popište experimenty zaměřené na stabilizaci těžkých kovů obsažených v reálných odpadech i modelových roztocích 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 důkladné charakterizaci odpadního materiálu, přípravě modelového roztoku těžkých kovů a jeho chemické analýze, určení vlivu obsahu těžkých kovů v solidifikátu na jeho vyluhovatelnost a porovnání výsledků stabilizace reálného odpadu se stabilizací modelového roztoku těžkého kovu. 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.
Vyhláška č. 294/2005 Sb.
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.
Vyhláška č. 294/2005 Sb.