Αξιολόγηση σύνθετου ινώδους κεραμικού υλικού υδροξειδίου του αργιλίου ως μέσο απομάκρυνσης βαρέων μετάλλων απο το πόσιμο νερό
Creators: name: Στάμος, Γεώργιος Αθανασίου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2017
Subjects: Οξείδιο του αργιλίου
Νανοκεραμικό
Βαρέα μέταλλα
Aluminum hydroxide
Nanoceramic
Heavy metals

description: Αντικείμενο της παρούσας εργασίας είναι ο χαρακτηρισμός και η αξιολόγηση της απόδοσης ενός καινοτόμου σύνθετου νάνοκεραμικού υλικού με την εμπορική ονομασία NanoCeram το οποίο έχει αναπτυχθεί σε συνεργασία με την N.A.S.A. για καθαρισμό του νερού σε διαστημικές αποστολές μακράς διάρκειας. Το υλικό αποτελείται από ίνες αλουμίνας στη φάση του βαιμίτη (boehmite nanofibers) με διάμετρο μόλις 2 nm και μήκος 300 nm οι οποίες είναι είναι συγκολλημένες σε μια κεραμική μήτρα διαμέτρου 0.6 μm.Το υλικό βρέθηκε ότι παρουσιάζει ισχυρή θετική φόρτιση μέσα στο νερό (ζ&gt;46 mV) .Ο μηχανισμός με τον οποίο λειτουργεί το υλικό βασίζεται σε ηλεκτροστατικά πεδία μεγάλης απόστασης από την επιφάνεια του εξαιτίας του θετικού δυναμικού ζ που παρουσιάζει, αλλά και σε ενδομοριακές δυνάμεις συγκράτησης Van Der Waals. Τα φαινόμενα τα οποία περιγράφουν τον παραπάνω μηχανισμό, αποτελούν κομμάτι της επιστήμης και χημείας των κολλοειδών συστημάτων, με πολύπλοκες και σύνθετες συνθήκες και εξισώσεις περιγραφής, που στην παρούσα εργασία περιγράφονται και αναλύονται συνοπτικά. Πραγματοποειταί μια αναλυτική περιγραφή των τοξικών βαρέων μετάλλων ως ρυπαντές του πόσιμου νερού με ιδιαίτερη έμφαση στο εξασθενές χρώμιο, το αρσενικό, το κάδμιο και το νικέλιο για τα οποία μελετάται και η ικανότητα προσρόφησης του υλικού NanoCeram. Τα αποτελέσματα από τα πειράματα προσδιορισμού της προσροφητικής ικανότητας του υλικού, έδειξαν ότι η απόδοση του υλικού έχει μέγιστες τιμές πάνω από 80% και για τα τέσσερα μέταλλα που μελετώνται, ενώ μπορεί να φτάσει και το 97.2% όπως στην περίπτωση του εξασθενούς χρωμίου, αλλά και να έχει μεγάλη διάρκεια όπως στην περίπτωση του αρσενικού. Ο χαρακτηρισμός του υλικού πραγματοποιήθηκε με τις μεθόδους περίθλασης ακτίνων-Χ και ηλεκτρονικής μικροσκοπίας σάρωσης στο τμήμα Φυσικής Α.Π.Θ. ενώ η μελέτη και τα πειράματα προσρόφησης βαρέων μετάλλων πραγματοποιήθηκαν στο εργαστήριο αναλυτικής χημείας του τμήματος Χημικών Μηχανικών Α.Π.Θ.
description: The subject of this diploma thesis is the study and characterization of a novel nanoceramic material under the trade name of NanoCeram, which developed in collaboration with N.A.S.A. for safe clean water in long duration space missions. The material consists of boehmite nanofibers only 2 nm in diameter and 300nm long, which bonded on to microglass fiber of 0.6 μm as scaffold. This material was found to exhibit a strong positive charge in water (zeta potential &gt; 46 mv). The mechanism by which the material operates is based on long range electrostatic forces from nanofiber surface as well as on the intermolecular Van Der Waal forces due to its positive zeta potential. The phenomena which describes the above mechanism are part of colloid chemistry with complex systems and analytic equations, which are described and summarized in this paper. A detailed description of drinking water pollutants is carried out, with particular emphasis on toxic heavy metals such as hexavalent chromium, arsenic, nickel and cadmium for which the adsorption capacity of NanoCeram was determined. The results from the adsorbtion capacity tests of the material, showed that the yield of the material had maximum values above 80% for all of four metals studied, while it can reach an efficiency of 97.2% in the case of hexavalent chromium but also long as in the case of Arsenic. The material characterization was carried out by X-ray diffraction and Scanning Electron Microscopy in Physics department of Aristotle University Thessaloniki, while the study of heavy metals adsorption experiments was carried out in the analytical chemistry laboratory in Chemical Engineering department of Aristotle University Thessaloniki
description: Σε συνεργασία με το Ινστιτούτο Τεχνολογίας Γκρενόμπλ (Γαλλία), το ΕΚΕΦΕ Δημόκριτος, και το CNRS (Centre National de la Researche Scientifique, Γαλλία)