Χαρακτηρισμός βιορροφητών με την χρήση φασματοσκοπικών τεχνικών για την απομάκρυνση βαρέων μετάλλων από υδατικά διαλύματα
Creators: name: Καρατζιώτης, Αλέξανδρος Γεωργίου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2019
Subjects: Βιορροφητές
Ηλεκτρονική Μικροσκοπία Σάρωσης- Στοιχειακή Ανάλυση
Απομάκρυνση βαρέων μετάλλων από υδατικά διαλύματα
Bio-absorbents
SEM-EDS
Removal of heavy metals from aqueous solutions

description: Σκοπός της παρούσας εργασίας ήταν η μελέτη και ο χαρακτηρισμός κατάλληλων βιορροφητών, οι οποίοι προέρχονται από γεωργικά απόβλητα και φυσικά κατάλοιπα, καθώς και η αξιολόγηση της δυνατότητας απομάκρυνσης των βαρέων μετάλλων, τα οποία ήταν το ουράνιο , το βάριο, ο μόλυβδος και το κάδμιο , από υδατικά διαλύματα μέσω της διαδικασίας της βιορρόφησης. Οι βιορροφητές που χρησιμοποιήθηκαν ήταν ο φλοιός ροδιού (Punica granatum), το στέμφυλο, καθώς και ένα από τα στερεά μέρη που το αποτελούν, τους βοστρύχους (κοτσάνια). Αρχικά έγινε αναλυτική αναφορά του γενικότερου μηχανισμού της ρόφησης, μελετώντας τα χαρακτηριστικά της διαδικασίας, τις κατηγορίες που περιλαμβάνει και τον τρόπο λειτουργίας της και στην συνέχεια ασχοληθήκαμε ειδικά με τον μηχανισμό της βιορρόφησης, που χρησιμοποιεί υλικά βιολογικής προέλευσης.Eπιπρόσθετα μελετήθηκαν οι πηγές εισόδου των βαρέων μετάλλων στο περιβάλλον και κατά συνέπεια στον άνθρωπο, βασικά χαρακτηριστικά τους και η τοξικότητα τους. Τα βιορροφητικά υλικά χρησιμοποιήθηκαν ύστερα από κατάλληλη χημική επεξεργασία. Συγκεκριμένα για την προετοιμασία των δειγμάτων , έγινε κατεργάσία αυτών με νερό, νιτρικό οξυ ( ΗΝΟ3), φωσφορικό οξύ (H3PO4) και καυστικό νάτριο (NAOH). Όλα τα δείγματα χαρακτηρίστηκαν με Φασματοσκοπία Υπερύθρου (FT-IR), Ηλεκτρονική Μικροσκοπία Σάρωσης (SEM-EDS) και Περίθλαση Ακτίνων Χ (XRD). Tα αποτελέσματα των μετρήσεων έδειξαν ότι τα δείγματα μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την απομάκρυνση των βαρέων μετάλλων από τα υδατικά διαλύματα, ενώ διακρίθηκαν και περιπτώσεις δειγμάτων, που εμφανίζουν χαμηλή προσροφητική ικανότητα. Από την έξέταση της επιφάνειας των βιορροφητών με Ηλεκτρονική Μικροσκοπία Σάρωσης (SEM-EDS) ξεχώρισαν, o φλοιός ροδιού, (RNa, R3), καθώς η προσροφητική του ικανότητα σε ουράνιο ήταν ιδιαίτερα σημαντική (114.94 και 111,78 mg/g), όπως και ο βόστρυχος (Κ0), με την προσροφούμενη ποσότητα του μολύβδου στις μελετηθείσες περιοχές να αγγίζει το 15 wt%. Στα φάσματα (FT-IR) των βιορροφητών πριν και μετά την προσρόφηση των βαρέων μετάλλων, παρατηρήθηκαν κάποιες μικρές μετατοπίσεις σε ορισμένες κορυφές, ενώ δεν εμφανίστηκε κάποια νέα κορυφή που να οφείλεται στην δέσμευση των βαρέων μετάλλων. Τα περιθλασιογραφήματα ακτίνων Χ των βιορροφητών που παρουσίασαν κρυσταλλικές ενώσεις βαρέων μετάλλων, ήταν αυτό του στεμφύλου μετά την προσρόφηση του ουρανίου και του βοστρύχου μετά την προσρόφηση του μολύβδου. Τέλος παρατέθηκαν κάποιες προτάσεις για περαιτέρω έρευνα.
description: The aim of this study was to study and characterize suitable bio-absorbents, which are derived by agricultural waste and natural residues, as well as assessing the possibility of removing heavy metals, which were uranium, barium, lead and cadmium, from aqueous solutions via the bio-absorbing process. The bio-absorbents that were used were pomegranate pear (Punica granatum), crown, as well as one of the solid parts that make it up, the beads (stalks). Initially, the general sorption mechanism was analyzed, studying the characteristics of the process, the categories that it includes and how it works, and then we specifically dealt with the bio-absorption mechanism using materials of biological origin. Additionally, the sources of entry of heavy metals into the environment and consequently to humans, their basic characteristics and their toxicity were studied. The bio-absorbent materials were used after appropriate chemical treatment. Specifically for the preparation of the samples, they were treated with water, nitric acid (HNO3), phosphoric acid (H3PO4) and sodium hydroxide (NAOH). All specimens were characterized by Infrared Spectroscopy (FT-IR), Electronic Scanning Microscopy (SEM-EDS) and XRD (X-Ray Diffraction). The results of the measurements showed that the samples can be used to remove the heavy metals from the aqueous solutions, while samples with low adsorption capacity were also discerned. From the surface examination of the SEM-EDS bio-absorbents, pomegranate pear (RNa, R3) was isolated, as its uranium adsorption capacity was particularly significant (114.94 and 111.78 mg / g), such as corn root (KO), with the leading content of the lead in the studied areas reaching 15 wt%. In the (FT-IR) spectrums of the bio-absorbents before and after the adsorption of heavy metals, some minor displacements were observed in some peaks, while there was no new peak observed due to the heavy metal binding. The X-ray diffractograms of the bio-absorbents that showed crystalline heavy metal compounds were that of the marrow after the adsorption of uranium and also the bead after adsorption of lead. Finally, some suggestions for further research have been made.
description: Σε συνεργασία με το Ινστιτούτο Τεχνολογίας Γκρενόμπλ (Γαλλία), το ΕΚΕΦΕ Δημόκριτος, και το CNRS (Centre National de la Researche Scientifique, Γαλλία)