Alkalicky aktivované materiály jsou skupinou materiálů v současné době používaných především ve stavebnictví, avšak tyto materiály mají značný potenciál i v jiných aplikacích např. v chemickém průmyslu jako katalyzátory a jako adsorbenty pro odstraňování kontaminantů např. při revitalizaci krajiny. Alkalickou aktivací aluminosilikátových materiálů např. přírodních zeolitů nebo metakaolínu s následným napěněním směsi např. pomocí roztoku peroxidu vodíku dochází ke vzniku pevných anorganických pěn, jejichž vlastnosti lze dále post-syntézně modifikovat a připravit materiály s vlastnostmi vyhovujícími dané aplikaci.
Cílem studenta bude na základě provedené rešerše vytipovat vhodné parametry a vlastnosti (chemické složení, texturní vlastnosti, modifikace, aktivní kovy apod.) adsorbentů používaných pro odstraňování těžkých kovů. Student následně připraví sadu vzorků modifikovaných alkalicky aktivovaných adsorbentů, jejichž adsorpční vlastnosti ověří při adsorpčních testech v modelové aparatuře v laboratorním uspořádání a následně budou provedeny testy s reálnou důlní vodou. Student v rámci práce vyhodnotí získaná data a stanoví vlivy jednotlivých parametrů na sledované vlastnosti. Získané materiály tak budou testovány s ohledem na rekultivace důlních děl, kam krom stavební části je rovněž nutné zahrnout nakládání s důlními vodami obsahujícími kontaminanty. Charakterizace získaných materiálů bude provedena metodami XRD, XRF, N2 fyzisorpce, Hg porozimetrie, SEM příp. měřením pevností získaných pěnových pelet.
Anotace v angličtině
Alkali-activated materials are a group of materials currently used mainly in construction, but these materials have considerable potential in other applications such as the chemical industry as catalysts and as adsorbents for removing contaminants, such as landscape reclamation. Alkaline activation of aluminosilicate materials, e.g. natural zeolites or metakaolin, followed by foaming of the mixture, e.g. with hydrogen peroxide solution, results in the formation of solid inorganic foams, the properties of which can be further post-synthesis modified to prepare materials with properties suitable for desired application.
The student will aim to select suitable parameters and properties (chemical composition, textural properties, modifications, active metals, etc.) of adsorbents used for heavy metal removal based on the performed research. The student will then prepare a set of samples of modified alkali-activated foams, whose adsorption properties will be tested during adsorption tests in a model apparatus in a laboratory setting, and subsequently tests with real mine water will be performed. The student evaluates the obtained data and determines the effects of individual parameters on the results observed. The obtained materials will be tested concerning the reclamation of mining works, which, in addition to the construction part, it is also necessary to include the management of mine water containing contaminants. Characterization of the obtained materials will be performed by XRD, XRF, N2 physisorption, Hg porosimetry, DRIFT, SEM or by measuring the strengths of the obtained foam pellets
adsorption, heavy metals, zeolite, alkaline activation, mine waters, brown coal mining
Rozsah průvodní práce
76
Jazyk
CZ
Anotace
Alkalicky aktivované materiály jsou skupinou materiálů v současné době používaných především ve stavebnictví, avšak tyto materiály mají značný potenciál i v jiných aplikacích např. v chemickém průmyslu jako katalyzátory a jako adsorbenty pro odstraňování kontaminantů např. při revitalizaci krajiny. Alkalickou aktivací aluminosilikátových materiálů např. přírodních zeolitů nebo metakaolínu s následným napěněním směsi např. pomocí roztoku peroxidu vodíku dochází ke vzniku pevných anorganických pěn, jejichž vlastnosti lze dále post-syntézně modifikovat a připravit materiály s vlastnostmi vyhovujícími dané aplikaci.
Cílem studenta bude na základě provedené rešerše vytipovat vhodné parametry a vlastnosti (chemické složení, texturní vlastnosti, modifikace, aktivní kovy apod.) adsorbentů používaných pro odstraňování těžkých kovů. Student následně připraví sadu vzorků modifikovaných alkalicky aktivovaných adsorbentů, jejichž adsorpční vlastnosti ověří při adsorpčních testech v modelové aparatuře v laboratorním uspořádání a následně budou provedeny testy s reálnou důlní vodou. Student v rámci práce vyhodnotí získaná data a stanoví vlivy jednotlivých parametrů na sledované vlastnosti. Získané materiály tak budou testovány s ohledem na rekultivace důlních děl, kam krom stavební části je rovněž nutné zahrnout nakládání s důlními vodami obsahujícími kontaminanty. Charakterizace získaných materiálů bude provedena metodami XRD, XRF, N2 fyzisorpce, Hg porozimetrie, SEM příp. měřením pevností získaných pěnových pelet.
Anotace v angličtině
Alkali-activated materials are a group of materials currently used mainly in construction, but these materials have considerable potential in other applications such as the chemical industry as catalysts and as adsorbents for removing contaminants, such as landscape reclamation. Alkaline activation of aluminosilicate materials, e.g. natural zeolites or metakaolin, followed by foaming of the mixture, e.g. with hydrogen peroxide solution, results in the formation of solid inorganic foams, the properties of which can be further post-synthesis modified to prepare materials with properties suitable for desired application.
The student will aim to select suitable parameters and properties (chemical composition, textural properties, modifications, active metals, etc.) of adsorbents used for heavy metal removal based on the performed research. The student will then prepare a set of samples of modified alkali-activated foams, whose adsorption properties will be tested during adsorption tests in a model apparatus in a laboratory setting, and subsequently tests with real mine water will be performed. The student evaluates the obtained data and determines the effects of individual parameters on the results observed. The obtained materials will be tested concerning the reclamation of mining works, which, in addition to the construction part, it is also necessary to include the management of mine water containing contaminants. Characterization of the obtained materials will be performed by XRD, XRF, N2 physisorption, Hg porosimetry, DRIFT, SEM or by measuring the strengths of the obtained foam pellets
adsorption, heavy metals, zeolite, alkaline activation, mine waters, brown coal mining
Zásady pro vypracování
Alkalicky aktivované materiály jsou skupinou materiálů v současné době používaných především ve stavebnictví, avšak tyto materiál mají značný potenciál i v jiných aplikacích např. v chemickém průmyslu jako katalyzátory a jako adsorbenty pro odstraňování kontaminantů např. jako součást rekultivací. Alkalickou aktivací aluminosilikátových materiálů např. přírodních zeolitů nebo metakaolínu s následným napěněním směsi např. pomocí roztoku peroxidu vodíku dochází ke vzniku pevných anorganických pěn, jejichž vlastnosti lze dále post-syntézně modifikovat a připravit materiály s vlastnostmi vyhovujícími dané aplikaci.
Cílem studenta bude na základě provedené rešerše vytipovat vhodné parametry a vlastnosti (chemické složení, texturní vlastnosti, modifikace, aktivní kovy apod.) adsorbentů používaných pro odstraňování těžkých kovů. Student následně připraví sadu vzorků modifikovaných alkalicky aktivovaných pěn, jejichž adsorpční vlastnosti ověří při adsorpčních testech v modelové aparatuře v laboratorním uspořádání a následně budou provedeny testy s reálnou důlní vodou. Student v rámci práce vyhodnotí získaná data a stanoví vlivy jednotlivých parametrů a post-syntézních úprav na sledované vlastnosti. Získané materiály tak budou testovány s ohledem na rekultivace důlních děl, kam krom stavební části je rovněž nutné zahrnout nakládání s důlnimi vodami obsahujícími kontaminanty. Charakterizace získaných materiálů bude provedena metodami XRD, XRF, N2 fyzisorpce, Hg_porozimetrie, DRIFT, SEM příp. měřením pevností získaných pěnových pelet.
Osnova práce
Úvod
Cíle práce
Metodika
Literární rešerše
Geologie Mostecké pánve a těžebních lokalit
Distribuce stopových prvků
Aktuální těžba
Problematika důlních vod
Rekultivace území po těžbě
Vlastní práce
Syntéza alkalicky aktivovaných materiálů
Laboratorní testy
Sorpční testy s modelovými roztoky
Sorpční testy s reálnou důlní vodou
Diskuse
Možné využití alkalicky aktivovaných materiálů v revitalizaci krajiny
Závěr
Použitá literatura
Zásady pro vypracování
Alkalicky aktivované materiály jsou skupinou materiálů v současné době používaných především ve stavebnictví, avšak tyto materiál mají značný potenciál i v jiných aplikacích např. v chemickém průmyslu jako katalyzátory a jako adsorbenty pro odstraňování kontaminantů např. jako součást rekultivací. Alkalickou aktivací aluminosilikátových materiálů např. přírodních zeolitů nebo metakaolínu s následným napěněním směsi např. pomocí roztoku peroxidu vodíku dochází ke vzniku pevných anorganických pěn, jejichž vlastnosti lze dále post-syntézně modifikovat a připravit materiály s vlastnostmi vyhovujícími dané aplikaci.
Cílem studenta bude na základě provedené rešerše vytipovat vhodné parametry a vlastnosti (chemické složení, texturní vlastnosti, modifikace, aktivní kovy apod.) adsorbentů používaných pro odstraňování těžkých kovů. Student následně připraví sadu vzorků modifikovaných alkalicky aktivovaných pěn, jejichž adsorpční vlastnosti ověří při adsorpčních testech v modelové aparatuře v laboratorním uspořádání a následně budou provedeny testy s reálnou důlní vodou. Student v rámci práce vyhodnotí získaná data a stanoví vlivy jednotlivých parametrů a post-syntézních úprav na sledované vlastnosti. Získané materiály tak budou testovány s ohledem na rekultivace důlních děl, kam krom stavební části je rovněž nutné zahrnout nakládání s důlnimi vodami obsahujícími kontaminanty. Charakterizace získaných materiálů bude provedena metodami XRD, XRF, N2 fyzisorpce, Hg_porozimetrie, DRIFT, SEM příp. měřením pevností získaných pěnových pelet.
Osnova práce
Úvod
Cíle práce
Metodika
Literární rešerše
Geologie Mostecké pánve a těžebních lokalit
Distribuce stopových prvků
Aktuální těžba
Problematika důlních vod
Rekultivace území po těžbě
Vlastní práce
Syntéza alkalicky aktivovaných materiálů
Laboratorní testy
Sorpční testy s modelovými roztoky
Sorpční testy s reálnou důlní vodou
Diskuse
Možné využití alkalicky aktivovaných materiálů v revitalizaci krajiny
Závěr
Použitá literatura
Seznam doporučené literatury
Řehoř, R. M., Ph, D., Čermák, P., & Schmidt, P. (2013). Výsledky dlouhodobého výzkumu kontaminace výsypkových antropozemí a skrývkových zemin mostecké pánve rizikovými stopovými prvky.
Tišler, Z., Hrachovcová, K., Svobodová, E., Šafář, J., & Pelíšková, L. (2019). Acid and thermal treatment of alkali-activated zeolite foams. Minerals, 9(12), 1?20. https://doi.org/10.3390/min9120719
Tisler, Z., Horacek, J., Safar, J., Velvarska, R., Peliskova, L., Kocik, J., Gherib, Y., Marklova, K., Bulanek, R., & Kubicka, D. (2019). Clinoptilolite foams prepared by alkali activation of natural zeolite and their post-synthesis modifications. Microporous and Mesoporous Materials, 282(March), 169?178. https://doi.org/10.1016/j.micromeso.2019.03.029
Siyal, A. A., Shamsuddin, M. R., Khan, M. I., Rabat, N. E., Zulfiqar, M., Man, Z., Siame, J., & Azizli, K. A. (2018). A review on geopolymers as emerging materials for the adsorption of heavy metals and dyes. Journal of Environmental Management, 224(May), 327?339. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2018.07.046
Mansouri, N., Rikhtegar, N., Ahmad Panahi, H., Atabi, F., & Shahraki, B. K. (2013). Porosity, characterization and structural properties of natural zeolite - Clinoptilolite - As a sorbent. Environment Protection Engineering, 39(1), 139?152. https://doi.org/10.5277/EPE130111
Seznam doporučené literatury
Řehoř, R. M., Ph, D., Čermák, P., & Schmidt, P. (2013). Výsledky dlouhodobého výzkumu kontaminace výsypkových antropozemí a skrývkových zemin mostecké pánve rizikovými stopovými prvky.
Tišler, Z., Hrachovcová, K., Svobodová, E., Šafář, J., & Pelíšková, L. (2019). Acid and thermal treatment of alkali-activated zeolite foams. Minerals, 9(12), 1?20. https://doi.org/10.3390/min9120719
Tisler, Z., Horacek, J., Safar, J., Velvarska, R., Peliskova, L., Kocik, J., Gherib, Y., Marklova, K., Bulanek, R., & Kubicka, D. (2019). Clinoptilolite foams prepared by alkali activation of natural zeolite and their post-synthesis modifications. Microporous and Mesoporous Materials, 282(March), 169?178. https://doi.org/10.1016/j.micromeso.2019.03.029
Siyal, A. A., Shamsuddin, M. R., Khan, M. I., Rabat, N. E., Zulfiqar, M., Man, Z., Siame, J., & Azizli, K. A. (2018). A review on geopolymers as emerging materials for the adsorption of heavy metals and dyes. Journal of Environmental Management, 224(May), 327?339. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2018.07.046
Mansouri, N., Rikhtegar, N., Ahmad Panahi, H., Atabi, F., & Shahraki, B. K. (2013). Porosity, characterization and structural properties of natural zeolite - Clinoptilolite - As a sorbent. Environment Protection Engineering, 39(1), 139?152. https://doi.org/10.5277/EPE130111
Přílohy volně vložené
-
Přílohy vázané v práci
ilustrace, mapy, grafy, schémata, tabulky
Převzato z knihovny
Ano
Plný text práce
Přílohy
Posudek(y) oponenta
Hodnocení vedoucího
Záznam průběhu obhajoby
V rámci obhajoby své diplomové práce přednesla studentka svou prezentaci. Studentka v ní představila metodiku, výsledky a závěry své práce formou tabulek, grafů a fotodokumentace.
U obhajoby byl přítomen vedoucí a oponent práce.
Studentka se vyjádřila k připomínkám z posudků.
V diskuzi byly vzneseny následující dotazy a připomínky:
doc. Ing. Petr Vráblík, Ph.D.: Odebírala jste důlní vody sama? Jak probíhal sběr vzorků v Bílině a v Tušimicích? Co se děje s důlními vodami?
doc. Ing. Martin Neruda, Ph.D.: Jaké může mít zeolit využití, může zlepšit dosavadní praxi? Je metoda implementovatelná do praxe?
Mgr. Diana Holcová, Ph.D.: Jaká byla metodika práce? Jak probíhala příprava adsorbentu?