title: Προσρόφηση Ni2+, As5+, Pb2+ σε τροποποιημένα με οξείδιο του γραφενίου βιοεξανδρακώματα από φλοιούς ρυζιού και λυματολάσπης 
title: Adsorption of Ni2+, As5+, Pb2+ on graphene oxide modified biochars derived from rice husks and sewage sludge
Creators: name: Βοσνακη Ολγα
Publisher: name: Technical University of Crete
Year: 2021

description: Στην παρούσα διπλωματική εργασία μελετήθηκε η προσρόφηση των βαρέων μετάλλων Ni+2, Pb+2, As+5 από υδατικό διάλυμα σε βιοεξανθρακώματα. Τα βιοεξανθρακώματα προήλθαν από την πυρόλυση δυο βιομαζών: α) τους φλοιούς ρυζιού (RH) και β) της λυματολάσπης (SS). Κάθε βιομάζα πυρολύθηκε σε δύο θερμοκρασίες (400οC & 600οC) με αποτέλεσμα να έχουμε τέσσερα απλά βιοεξανθρακώματα. Το επόμενο βήμα ήταν ο εμπλουτισμός των βιοεξανθρακωμάτων με οξείδιο του γραφενίου σε δύο διαφορετικές δόσεις (GO 0,1% & GO 1%). Συνεπώς καταλήξαμε να έχουμε 12 διαφορετικά βιοεξανθρακώματα τροποποιημένα και μη τροποποιημένα. Αρχικά έγινε εκτενής χαρακτηρισμός των βιοεξανθρακωμάτων, καθώς υπολογιστήκαν οι τιμές pΗ, η αγωγιμότητα, το σημείο μηδενικού φορτίου, ο ολικός οργανικός άνθρακας (TOC), η ειδική επιφάνεια ΒΕΤ, η κατιοντοανταλλακτική ικανότητα κ.α. Συνολικά από όλες τις διαδικασίες καταλήξαμε στο συμπέρασμα ότι το βέλτιστο βιοεξανθράκωμα είναι για τα δείγματα ρυζιού το RH_GO0.1_600 και για τη λυματολάσπη το SS_GO0.1_600.
Το δεύτερο μέρος της διπλωματικής εργασίας είναι η υλοποίηση των προσροφήσεων. Η διαδικασία της προσρόφησης έγινε στα απλά αλλά και στα τροποποιημένα βιοεξανθρακώματα. Κάθε φορά παρασκευάζαμε το διάλυμα μετάλλων με την επιθυμητή συγκέντρωση (σταθερή) και στη συνέχεια προχωρούσαμε στην υλοποίηση του πειράματος προσρόφησης. Τα δείγματα εξετάστηκαν σε διαφορετικούς χρόνους, έτσι ώστε να καταλάβουμε τη συμπεριφορά του βιοεξανθρακώματος και να κατασκευάσουμε τα κατάλληλα σχεδιαγράμματα κινητικής προσρόφησης. Για την περιγραφή της κινητικής προσρόφησης ελέγχθηκαν τα κινητικά μοντέλα ψευδό-πρώτης τάξης και το ψευδό-δεύτερης τάξης. Την καλύτερη προσομοίωση των πειραματικών αποτελεσμάτων και για τα τρία μέταλλα είχαν τα μοντέλα της ψευδό-δεύτερης τάξης.
Τέλος καταλήξαμε στο γεγονός, ότι τόσο τα απλά, όσο και τα τροποποιημένα βιοεξανθρακώματα έχουν μια αρκετά ικανοποιητική απομάκρυνση χωρίς έντονες διάφορες μεταξύ τους και με την τροποποίηση να βελτιώνει τις απομακρύνσεις κυρίως για το Ni2+ και As5+, 15% και 20% αντίστοιχα, σε σχέση με τα μη τροποποιημένα. Τα βιοεξανθρακώματα λυματολάσπης συνήθως έχουν μια καλύτερη απομάκρυνση συγκριτικά με αυτά των φλοιών ρυζιών. Πιο συγκεκριμένα το καλύτερο βιοεξανθράκωμα για την απομάκρυνση του μολύβδου Pb2+ και του αρσενικού As5+ είναι το SS_GO1_600, ενώ για το νικέλιο Ni2+ είναι το RH_GO1_600.  

description: The aim of this thesis is to study the adsorption of the heavy metals Ni2+, Pb2+ and As5+. Biochar is a carbonaceous material that is produced through the pyrolysis of biomass. In this study two different waste types of biomass feedstock were used: a) Rice husks (RH) and b) Sewage sludge (SS). Both of them were used to generate biochar through pyrolysis at two different temperatures, i.e. 400oC and 600oC, under specific conditions. Thus, four types of biochars were produced. The second step was the modification of biochars. Graphene oxide was the nano-material used in this coating procedure. The modification happened in two distinct doses of 0.1% and 1%, respectively. In the end, twenty biochars were produced which were either modified or not with unique capabilities. All biochar samples were characterized for the following properties: Yield, Ash content, pH, pHpzc (point zero charge), Electrical Conducivity (EC), Cation Exchange Capacity (CEC), BET surface area, Total organic carbon (TOC). According to the measured values, the RH_GO0.1_600 from rice husks and the SS_GO0.1_600 from sewage sludge were the most promising for adsorption. 
The next part in this study was the process of adsorption. The stock solution with the intended concentrations was prepared prior to the adsorption experiments. Adsorption kinetic experiments took place in order to understand the behavior of the biochar samples. In addition, kinetic models such as the pseudo-1st order and the pseudo-2nd order were investigated, with the best description given by the pseudo-2nd order for all metals.
In conclusion, both biochars, modified or not, had considerable removal capacity without any remarkable differences among them. Maybe the sewage sludge biochars have a bit better adsorption behavior in As5+ and Pb2+ than the biochars of rice husk because of their organic origin.