Cílem této práce je zjištění adsorpčních vlastností oxidu ceričitého naneseného na
magnetických jádrech Fe3O4. Sorpce Cr6+ byla zkoumána na 4 sadách vzorků
kompozitu a na 2 sadách vzorků jader. Tyto sady byly zkoumány v prostředí bez
úpravy pH, v kyselém pH = 2 a v zásaditém pH = 10. K zjištění maximální
adsorpční kapacity byla použita analytická metoda spektrofotometrie, pomocí níž
byla zjištěna koncentrace zkoumaného polutantu Cr6+ po sorpci, z níž bylo dále
vypočítáno sorbované množství Cr6+. Data byla proložena matematickými modely
izoterm, ze kterých byla získána maximální adsorpční kapacita. Pomocí metod
SEM a XRD byly získány bližší informace o struktuře použitých sorbentů. Bylo
zjištěno, že vzorky vytvořené uhličitanovým způsobem s následnou kalcinací mají
nanočástice ve tvaru plíšků, zatím co sorbenty vytvořené amoniakálním způsobem
vykazují amorfní tvar nanočástic. Nejvyšší maximální adsorpční kapacity měl
sorbent 3C (jádro z magnetitu připraveného v Laboratoři UJEP modifikované
CeO2 připravené amoniakálním způsobem) v kyselém pH = 2, jehož adsorpční
kapacita byla určena na qMAX = 12,27 mg/g. Dále si dobře vedl sorbent 4A (jádro
z komerčního magnetitu modifikované CeO2 připraveným uhličitanovým
způsobem), který měl maximální adsorpční kapacitu v zásaditém prostředí qMAX =
8,63 mg/g. Obecně nejlépe probíhala sorpce v kyselém prostředí pH = 2. Zároveň
bylo také obecně zjištěno že jádra s naneseným oxidem ceričitým (kompozity)
sorbují lépe než jádra samotná.
Anotace v angličtině
This work aims to determine the adsorption properties of cerium oxide deposited
on Fe3O4 magnetic cores. The adsorption of Cr6+ was investigated on 4 sets of
composite samples and 2 sets of core samples. These sets were analyzed in an
environment with no pH adjustment, acidic pH = 2 and basic pH = 10. To
evaluate the maximum adsorption capacity spectrophotometric analytical method
was used to determine the concentration of the investigated pollutant Cr6+ after
sorption, and the adsorbed amount of Cr6+ was calculated. The data were
extrapolated by mathematical models of isotherms from which the maximum
adsorption capacity was calculated. Further information on the structure of the
sorbents used was obtained by SEM and XRD. It was found that the samples
formed by the carbonate method followed by calcination have nanoparticles in the
shape of platelets. In contrast, the sorbents formed by the ammonia method show
an amorphous nanoparticle shape. The sorbent 3C (magnetite core prepared in the
UJEP Laboratory and modified with CeO2 prepared by ammonium precipitation
method) had the highest maximum adsorption capacity at acidic pH = 2. Its
adsorption capacity was determined to be qMAX = 12.27 mg/g. Furthermore,
sorbent 4A (a core of commercial magnetite modified CeO2 prepared by
carbonate method) performed well, with maximum adsorption capacity in an
alkaline medium of qMAX = 8.63 mg/g. In general, adsorption was best in acidic
media at pH = 2. It was also generally found that cerium oxide cores (composites)
have better adsorption properties than cores alone.
Cílem této práce je zjištění adsorpčních vlastností oxidu ceričitého naneseného na
magnetických jádrech Fe3O4. Sorpce Cr6+ byla zkoumána na 4 sadách vzorků
kompozitu a na 2 sadách vzorků jader. Tyto sady byly zkoumány v prostředí bez
úpravy pH, v kyselém pH = 2 a v zásaditém pH = 10. K zjištění maximální
adsorpční kapacity byla použita analytická metoda spektrofotometrie, pomocí níž
byla zjištěna koncentrace zkoumaného polutantu Cr6+ po sorpci, z níž bylo dále
vypočítáno sorbované množství Cr6+. Data byla proložena matematickými modely
izoterm, ze kterých byla získána maximální adsorpční kapacita. Pomocí metod
SEM a XRD byly získány bližší informace o struktuře použitých sorbentů. Bylo
zjištěno, že vzorky vytvořené uhličitanovým způsobem s následnou kalcinací mají
nanočástice ve tvaru plíšků, zatím co sorbenty vytvořené amoniakálním způsobem
vykazují amorfní tvar nanočástic. Nejvyšší maximální adsorpční kapacity měl
sorbent 3C (jádro z magnetitu připraveného v Laboratoři UJEP modifikované
CeO2 připravené amoniakálním způsobem) v kyselém pH = 2, jehož adsorpční
kapacita byla určena na qMAX = 12,27 mg/g. Dále si dobře vedl sorbent 4A (jádro
z komerčního magnetitu modifikované CeO2 připraveným uhličitanovým
způsobem), který měl maximální adsorpční kapacitu v zásaditém prostředí qMAX =
8,63 mg/g. Obecně nejlépe probíhala sorpce v kyselém prostředí pH = 2. Zároveň
bylo také obecně zjištěno že jádra s naneseným oxidem ceričitým (kompozity)
sorbují lépe než jádra samotná.
Anotace v angličtině
This work aims to determine the adsorption properties of cerium oxide deposited
on Fe3O4 magnetic cores. The adsorption of Cr6+ was investigated on 4 sets of
composite samples and 2 sets of core samples. These sets were analyzed in an
environment with no pH adjustment, acidic pH = 2 and basic pH = 10. To
evaluate the maximum adsorption capacity spectrophotometric analytical method
was used to determine the concentration of the investigated pollutant Cr6+ after
sorption, and the adsorbed amount of Cr6+ was calculated. The data were
extrapolated by mathematical models of isotherms from which the maximum
adsorption capacity was calculated. Further information on the structure of the
sorbents used was obtained by SEM and XRD. It was found that the samples
formed by the carbonate method followed by calcination have nanoparticles in the
shape of platelets. In contrast, the sorbents formed by the ammonia method show
an amorphous nanoparticle shape. The sorbent 3C (magnetite core prepared in the
UJEP Laboratory and modified with CeO2 prepared by ammonium precipitation
method) had the highest maximum adsorption capacity at acidic pH = 2. Its
adsorption capacity was determined to be qMAX = 12.27 mg/g. Furthermore,
sorbent 4A (a core of commercial magnetite modified CeO2 prepared by
carbonate method) performed well, with maximum adsorption capacity in an
alkaline medium of qMAX = 8.63 mg/g. In general, adsorption was best in acidic
media at pH = 2. It was also generally found that cerium oxide cores (composites)
have better adsorption properties than cores alone.
1. Student zpracuje literární rešerši na dané téma
2. Vlastní laboratorní práce
3. vyhodnocení a zpracování naměřených výsledků
Zásady pro vypracování
1. Student zpracuje literární rešerši na dané téma
2. Vlastní laboratorní práce
3. vyhodnocení a zpracování naměřených výsledků
Seznam doporučené literatury
[1] Gad-Allah, T. a. , Fujimura, K. , Kato, S. , Satokawa, S. , and Kojima, T. Preparation and characterization of magnetically separable photocatalyst (TiO2/SiO2/Fe3O4): Effect of carbon coating and calcination temperature. Journal of Hazardous Materials2008, 154, 572\textendash577.
[2] Xu, L. and Wang, J. Magnetic nanoscaled Fe3O4/CeO2 composite as an efficient fenton-like heterogeneous catalyst for degradation of 4-chlorophenol. Environmental Science and Technology2012, 46, 10145\textendash10153.
[3] Jiraskova, Y. , Bursik, J. , Ederer, J. , Janos, P. , Jurica, J. , Lunacek, J. , and Zivotsky, O. Effect of magnetite transformations on degradation efficiency of cerium dioxide-magnetite composite. Journal of Materials Research and Technology2020, 9, 4431\textendash4439.
[4] Janoš, P. , Kuráň, P. , Pilařová, V. , Trögl, J. , Šťastný, M. , Pelant, O. , Henych, J. , Bakardjieva, S. , Životský, O. , Kormunda, M. , Mazanec, K. , and Skoumal, M. Magnetically separable reactive sorbent based on the CeO2/γ-Fe2O3composite and its utilization for rapid degradation of the organophosphate pesticide parathion methyl and certain nerve agents. Chemical Engineering Journal2015, 262, 747\textendash755.
Seznam doporučené literatury
[1] Gad-Allah, T. a. , Fujimura, K. , Kato, S. , Satokawa, S. , and Kojima, T. Preparation and characterization of magnetically separable photocatalyst (TiO2/SiO2/Fe3O4): Effect of carbon coating and calcination temperature. Journal of Hazardous Materials2008, 154, 572\textendash577.
[2] Xu, L. and Wang, J. Magnetic nanoscaled Fe3O4/CeO2 composite as an efficient fenton-like heterogeneous catalyst for degradation of 4-chlorophenol. Environmental Science and Technology2012, 46, 10145\textendash10153.
[3] Jiraskova, Y. , Bursik, J. , Ederer, J. , Janos, P. , Jurica, J. , Lunacek, J. , and Zivotsky, O. Effect of magnetite transformations on degradation efficiency of cerium dioxide-magnetite composite. Journal of Materials Research and Technology2020, 9, 4431\textendash4439.
[4] Janoš, P. , Kuráň, P. , Pilařová, V. , Trögl, J. , Šťastný, M. , Pelant, O. , Henych, J. , Bakardjieva, S. , Životský, O. , Kormunda, M. , Mazanec, K. , and Skoumal, M. Magnetically separable reactive sorbent based on the CeO2/γ-Fe2O3composite and its utilization for rapid degradation of the organophosphate pesticide parathion methyl and certain nerve agents. Chemical Engineering Journal2015, 262, 747\textendash755.
Přílohy volně vložené
-
Přílohy vázané v práci
grafy, schémata, tabulky
Převzato z knihovny
Ano
Plný text práce
Přílohy
Posudek(y) oponenta
Hodnocení vedoucího
Záznam průběhu obhajoby
Přítomní členové komise viz podpisy na protokolu o SZZ.
V rámci obhajoby bakalářské práce student představil svou práci formou prezentace v programu MS PowerPoint. Komentovány byly úvod do dané problematiky, cíle práce, použitá metodika i výsledky práce formou tabulek a grafů.
Obhajobě byli přítomni předseda a další členové komise SSZ: Mgr. Michal Holec, Ph.D., doc. Ing. Petr Vráblík, Ph.D., Ing. Miroslav Richter, Ph.D., EUR ING, Ing. Tomáš Lank a Mgr. et Mgr. Kateřina Marková, Ph.D.
V rámci diskuze kladli otázky: Mgr. Michal Holec, Ph.D., Ing. Miroslav Richter, Ph.D., EUR ING a Ing. Tomáš Lank.