Δυνατότητα της χρήσης ασβεστοπυριτικής σκωρίας χαλυβουργίας για την απομάκρυνση της περίσσειας βορίου από νερά άρδευσης
Creators: name: Μπαλιδάκης, Αθανάσιος Κωνσταντίνου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2019
Subjects: Ασβεστοπυριτική σκωρία χαλυβουργίας
Βόριο
Προσρόφηση
Steelmaking slag
Boron
Adsorption

description: Αρκετά υλικά έχουν μελετηθεί ως προσροφητικά μέσα για την απομάκρυνση της περίσσειας B από νερά άρδευσης. Ένα τέτοιο υλικό που θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί με επιτυχία για τον παραπάνω σκοπό, εξαιτίας της αλκαλικής αντίδρασής του, είναι η ασβεστοπυριτική σκωρία χαλυβουργίας - ένα παραπροϊόν της διαδικασίας εξευγενισμού του χάλυβα. Στόχοι της μεταπτυχιακής διατριβής ήταν: α) ο προσδιορισμός των βέλτιστων πειραματικών συνθηκών (λόγος εξωτερικό διάλυμα / προσροφητικό μέσο, χρόνος εξισορρόπησης) για την προσρόφηση του B στη σκωρία, β) η αξιολόγηση της ικανότητας της σκωρίας να προσροφά B, με τη χρήση των εξισώσεων Langmuir και Freundlich και γ) η μελέτη της εκρόφησης B από εμπλουτισμένη με Β σκωρία, με τη χρήση εξισώσεων κινητικής αντιδράσεων. Διαπιστώθηκε ότι η προσρόφηση B αυξήθηκε με την αύξηση του λόγου εξωτερικό διάλυμα / προσροφητικό μέσο και ο βέλτιστος λόγος ήταν 200:1 (v/w). Η μεγαλύτερη ποσότητα του Β προσροφήθηκε μέσα σε 1 h εξισορρόπησης, όμως η προσρόφηση συνεχίστηκε με αργό ρυθμό έως τις 72 h. Η ασβεστοπυριτική σκωρία χαλυβουργίας παρουσίασε σημαντική ικανότητα να προσροφά Β, όπως αυτή αποτυπώθηκε στο μέγιστο προσρόφησης κατά Langmuir, που ήταν αρκετά υψηλό (150 mg g-1) σε σχέση με άλλα προσροφητικά μέσα που αναφέρονται στη βιβλιογραφία. Στο εύρος συγκεντρώσεων Β 1-4 mg L-1 στο εξωτερικό διάλυμα, απομακρύνθηκε κατά μέσο όρο το 60 % του Β από το διάλυμα, με αποτέλεσμα τη μείωση της συγκέντρωσής του σε επίπεδα επιτρεπτά για νερά άρδευσης (&lt; 3 mg L-1). Το pH του διαλύματος ισορροπίας ήταν ισχυρά αλκαλικό αρχικά (10,3 ± 0,8) και μειώθηκε σε επίπεδα αποδεκτά για νερά άρδευσης (&lt; 8,5) μετά από 7 ημέρες επαφής με τον ατμοσφαιρικό αέρα. Η εκρόφηση Β από την εμπλουτισμένη με Β σκωρία δεν φάνηκε να υπόκειται σε κάποια συγκεκριμένη σχέση με το χρόνο. Βρέθηκε ότι το μεγαλύτερο ποσοστό του Β εκροφήθηκε από τη σκωρία μέσα στην πρώτη ώρα εξισορρόπησης, ενώ το υπόλοιπο διάστημα η εκρόφηση συνεχίστηκε με πολύ αργό ρυθμό. Επομένως, η ασβεστοπυριτική σκωρία χαλυβουργίας μπορεί να χρησιμοποιηθεί αποτελεσματικά για την απομάκρυνση της περίσσειας B από νερά άρδευσης. Όμως χρειάζεται προσοχή σχετικά με το pH των νερών μετά την εξισορρόπησή τους με τη σκωρία, καθώς επίσης και στην περίπτωση που εμπλουτισμένη με Β σκωρία αποτεθεί στο έδαφος, σχετικά με ενδεχόμενο κίνδυνο εμφάνισης φυτοτοξικότητας Β
description: Several materials have been evaluated as adsorbents for removing B excess from irrigation waters. Steelmaking slag, a by-product of the steel refining process, could be efficiently used for the aforementioned purpose due to its alkaline reaction. The objectives of this study were to: a) establish the optimum working conditions (external solution to adsorbent ratio, equilibration time) for B adsorption, b) assess the capacity of the steelmaking slag to adsorb B, by fitting B adsorption data to the Langmuir and Freundlich equations and c) study B desorption from steelmaking slag, using reaction kinetics equations. It was evidenced that B adsorption increased with the increase of the external solution to adsorbent ratio and an optimum ratio of 200:1 (v/w) was established. The highest amount of B was adsorbed within the first hour of equilibration time; then B adsorption rate decreased and B adsorption went on for 72 h. Langmuir’s adsorption maximum was found  150 mg g-1, which indicated that steelmaking slag exhibited high B adsorption capacity, considerably higher than that of other adsorbents reported in the literature. When B concentration in the external solution ranged between 1-4 mg L-1, steelmaking slag achieved an average B removal of 60 % and reduced B concentration below critical levels for irrigation waters (&lt; 3 mg L-1). The pH of the equilibrium solution was strongly alkaline (10.3 ± 0.8) and dropped to acceptable levels for irrigation water (&lt; 8.5) after being in contact with atmosphere for seven days. Boron desorption exhibited no relationship with time. It was found that B was desorbed from steelmaking slag mainly during the first hour of equilibration time and then B desorption rate decreased. Consequently, steelmaking slag can be used effectively for removing B excess from irrigation waters. However, the pH of waters equilibrated with steelmaking slag should be considered, as well as the possibility of B phytotoxicity in the case of soil incorporation of B-laden steelmaking slag