V této bakalářské práci bylo testováno odstranění vybraných kovů (olovo, kadmium
a lithium) z vod pomocí sorpce na tři typy charů. Dva typy charů byly připraveny
pyrolýzou rostliny Miscanthus x giganteus (pyrolýza při 360 °C a 500 °C), třetí char
byl připraven pyrolýzou pneumatik.
Teoretická část je zaměřena na výskyt kovů ve vodách, jejich vliv na životní prostředí
a metody používané k jejich odstranění z odpadních vod. Podrobněji je tato část práce
věnována adsorpci a sorbentům, zejména pevným zbytkům pyrolýzy.
V experimentální části byla testována kinetika sorpce a maximální sorpční kapacita
jednotlivých kovů a charů. Poté byla ověřena účinnost sorpce roztoku směsi kovů na
vybraných charech a vhodnost charů pro sorpci kovů z reálné odpadní vody
pocházející z hutnického závodu. Koncentrace kovů v roztocích byly stanovovány
pomocí optického emisního spektrometru s indukčně vázaným plazmatem.
Výsledky práce ukázaly, že všechny tři zkoušené chary dokáží sorbovat dva
z testovaných kovů - olovo a kadmium. Nejúčinnějším z charů se ukázal char M500,
který se projevil maximální sorpční kapacitou vypočtenou z Langmuirovy izotermy
7,16 mg/g pro olovo a 4,78 mg/g pro kadmium. Tento char se také projevil jako velice
účinný pro odstranění olova, kadmia a železa z reálné odpadní vody z kovohutí, kdy
byly kovy na tomto charu odstraněny s téměř 100% účinností.
Anotace v angličtině
In this bachelor thesis, the removal of selected metals (lead, cadmium and lithium)
from water by sorption on three types of chars was tested. Two types of chars were
prepared by pyrolysis of Miscanthus x giganteus (pyrolysis at 360 °C and 500 °C), the
third char was prepared by pyrolysis of tyres.
The theoretical part focuses on the occurrence of metals in water, their impact on the
environment and the methods used to remove them from wastewater. This part of the
thesis is dedicated to adsorption and sorbents, especially solid pyrolysis residues.
In the experimental part, the sorption kinetics and the maximum sorption capacity of
individual metals and chars were tested. Then, the sorption efficiency of the mixed
metal solution on the selected chars and the suitability of the chars for sorption of
metals from real effluents coming from a metallurgical plant were verified. The metal
concentrations in the solutions were determined using an optical emission
spectrometer with inductively coupled plasma.
The results of the work showed that all three chars were able to sorb two of the tested
metals - lead and cadmium. The most effective of the chars was found to be M500
char, which had a maximum sorption capacity calculated from the Langmuir isotherm
of 7.16 mg/g for lead and 4.78 mg/g for cadmium. This char was also found to be very
effective in the removal of lead, cadmium and iron from real metal smelter effluent,
where the metals were removed with almost 100% efficiency on this char.
V této bakalářské práci bylo testováno odstranění vybraných kovů (olovo, kadmium
a lithium) z vod pomocí sorpce na tři typy charů. Dva typy charů byly připraveny
pyrolýzou rostliny Miscanthus x giganteus (pyrolýza při 360 °C a 500 °C), třetí char
byl připraven pyrolýzou pneumatik.
Teoretická část je zaměřena na výskyt kovů ve vodách, jejich vliv na životní prostředí
a metody používané k jejich odstranění z odpadních vod. Podrobněji je tato část práce
věnována adsorpci a sorbentům, zejména pevným zbytkům pyrolýzy.
V experimentální části byla testována kinetika sorpce a maximální sorpční kapacita
jednotlivých kovů a charů. Poté byla ověřena účinnost sorpce roztoku směsi kovů na
vybraných charech a vhodnost charů pro sorpci kovů z reálné odpadní vody
pocházející z hutnického závodu. Koncentrace kovů v roztocích byly stanovovány
pomocí optického emisního spektrometru s indukčně vázaným plazmatem.
Výsledky práce ukázaly, že všechny tři zkoušené chary dokáží sorbovat dva
z testovaných kovů - olovo a kadmium. Nejúčinnějším z charů se ukázal char M500,
který se projevil maximální sorpční kapacitou vypočtenou z Langmuirovy izotermy
7,16 mg/g pro olovo a 4,78 mg/g pro kadmium. Tento char se také projevil jako velice
účinný pro odstranění olova, kadmia a železa z reálné odpadní vody z kovohutí, kdy
byly kovy na tomto charu odstraněny s téměř 100% účinností.
Anotace v angličtině
In this bachelor thesis, the removal of selected metals (lead, cadmium and lithium)
from water by sorption on three types of chars was tested. Two types of chars were
prepared by pyrolysis of Miscanthus x giganteus (pyrolysis at 360 °C and 500 °C), the
third char was prepared by pyrolysis of tyres.
The theoretical part focuses on the occurrence of metals in water, their impact on the
environment and the methods used to remove them from wastewater. This part of the
thesis is dedicated to adsorption and sorbents, especially solid pyrolysis residues.
In the experimental part, the sorption kinetics and the maximum sorption capacity of
individual metals and chars were tested. Then, the sorption efficiency of the mixed
metal solution on the selected chars and the suitability of the chars for sorption of
metals from real effluents coming from a metallurgical plant were verified. The metal
concentrations in the solutions were determined using an optical emission
spectrometer with inductively coupled plasma.
The results of the work showed that all three chars were able to sorb two of the tested
metals - lead and cadmium. The most effective of the chars was found to be M500
char, which had a maximum sorption capacity calculated from the Langmuir isotherm
of 7.16 mg/g for lead and 4.78 mg/g for cadmium. This char was also found to be very
effective in the removal of lead, cadmium and iron from real metal smelter effluent,
where the metals were removed with almost 100% efficiency on this char.
Char, jako jeden z produktů pyrolýzy odpadního materiálu, se používá jako hnojivo či sorbent pro čištění odpadních vod. Práce bude zaměřena na testování odstranění vybraných kovů z odpadní vody na charu z různých druhů vstupního materiálu pyrolýzy (např. pneumatiky, plasty, biomasa).
Vypracujte rešerši na aktuální stav problematiky odstranění kovů z odpadních vod se zaměřením použití pevného zbytku z pyrolýzy.
Proveďte sorpční experiment vybraných kovů, která se běžně vyskytují v odpadních vodách. Nejprve otestujte kinetickou závislost sorpce pro vybrané kovy, poté určete maximální sorpční kapacitu testovaného materiálu. Každý kov bude testován samostatně, následně bude provedena sorpce směsi kovů. Na základě těchto výsledků bude testována reálná voda z ČOV.
Změřená data na ICP-OES řádně vyhodnoťte. Získaná data diskutujte s literaturou a uveďte v přehledných grafech či tabulkách.
Zásady pro vypracování
Char, jako jeden z produktů pyrolýzy odpadního materiálu, se používá jako hnojivo či sorbent pro čištění odpadních vod. Práce bude zaměřena na testování odstranění vybraných kovů z odpadní vody na charu z různých druhů vstupního materiálu pyrolýzy (např. pneumatiky, plasty, biomasa).
Vypracujte rešerši na aktuální stav problematiky odstranění kovů z odpadních vod se zaměřením použití pevného zbytku z pyrolýzy.
Proveďte sorpční experiment vybraných kovů, která se běžně vyskytují v odpadních vodách. Nejprve otestujte kinetickou závislost sorpce pro vybrané kovy, poté určete maximální sorpční kapacitu testovaného materiálu. Každý kov bude testován samostatně, následně bude provedena sorpce směsi kovů. Na základě těchto výsledků bude testována reálná voda z ČOV.
Změřená data na ICP-OES řádně vyhodnoťte. Získaná data diskutujte s literaturou a uveďte v přehledných grafech či tabulkách.
Seznam doporučené literatury
CK Rojas-Mayorga, DI Mendoza-Castillo, A Bonilla-Petriciolet, J Silvestre-Albero, Tailoring the adsorption behavior of bone char for heavy metal removal from aqueous solution, Adsorption Science & Technology 34(6), 368–387 (2016)
Murat Kılıc, Cisem Kırbıyık, Özge Cepeliogullar, Ayse E. Pütüna, Adsorption of heavy metal ions from aqueous solutions by bio-char, a by-product of pyrolysis, Applied Surface Science 283, 856–862 (2013)
D. Godinhoa, D. Dias a, M. Bernardo b, N. Lapaa,∗, I. Fonseca b, H. Lopes c, F. Pinto, Adding value to gasification and co-pyrolysis chars as removal agents of Cr3+, Journal of Hazardous Materials 321, 173–182 (2017)
Keith K.H. Choy, Gordon McKay, Sorption of metal ions from aqueous solution using bone char, Environment International 31, 845 – 854 (2005)
Seznam doporučené literatury
CK Rojas-Mayorga, DI Mendoza-Castillo, A Bonilla-Petriciolet, J Silvestre-Albero, Tailoring the adsorption behavior of bone char for heavy metal removal from aqueous solution, Adsorption Science & Technology 34(6), 368–387 (2016)
Murat Kılıc, Cisem Kırbıyık, Özge Cepeliogullar, Ayse E. Pütüna, Adsorption of heavy metal ions from aqueous solutions by bio-char, a by-product of pyrolysis, Applied Surface Science 283, 856–862 (2013)
D. Godinhoa, D. Dias a, M. Bernardo b, N. Lapaa,∗, I. Fonseca b, H. Lopes c, F. Pinto, Adding value to gasification and co-pyrolysis chars as removal agents of Cr3+, Journal of Hazardous Materials 321, 173–182 (2017)
Keith K.H. Choy, Gordon McKay, Sorption of metal ions from aqueous solution using bone char, Environment International 31, 845 – 854 (2005)
Přílohy volně vložené
-
Přílohy vázané v práci
grafy, tabulky
Převzato z knihovny
Ano
Plný text práce
Přílohy
Posudek(y) oponenta
Hodnocení vedoucího
Záznam průběhu obhajoby
V rámci obhajoby své bakalářské práce přednesla studentka svou prezentaci. Studentka v ní představila metodiku, výsledky a závěry své práce formou tabulek, grafů a fotodokumentace.
U obhajoby byla přítomna vedoucí práce Ing. Sylvie Kříženecká, Ph.D., která přečetla svůj posudek vedoucí práce.
Oponentka práce Ing. Hana Palková, PhD. u obhajoby přítomna nebyla a její posudek přečetla předsedkyně komise Ing. Jitka Elznicová, Ph.D.
Studentka se vyjádřila k připomínkám z posudku oponentky.
V diskuzi byly vzneseny následující dotazy a připomínky:
Předsedkyně Ing. Jitka Elznicová, Ph.D.: Zkoušela jste zjistit o kolik by to bylo levnější než aktivní uhlí?
Mgr. Diana Holcová, Ph.D.: Jak je to s hodnotami při odstraňování, např. ohledně odstranění železa? Bylo by opravdu potřeba dalších experimentů?
Ing. Pavel Krystyník, Ph.D.: Základní rozdíl mezi metodami?
Předsedkyně Ing. Jitka Elznicová, Ph.D.: Proč nefungoval sorpce na Lithium?