Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Hornicko-geologická fakulta VŠB–TUO VEŘEJNÁ SOUTĚŽ VE VÝZKUMU A VÝVOJI Výzkumná centra - 1M poskytovatel - MINISTERSTVO ŠKOLSTVÍ, MLÁDEŽE A TĚLOVÝCHOVY.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Hornicko-geologická fakulta VŠB–TUO VEŘEJNÁ SOUTĚŽ VE VÝZKUMU A VÝVOJI Výzkumná centra - 1M poskytovatel - MINISTERSTVO ŠKOLSTVÍ, MLÁDEŽE A TĚLOVÝCHOVY."— Transkript prezentace:

1 Hornicko-geologická fakulta VŠB–TUO VEŘEJNÁ SOUTĚŽ VE VÝZKUMU A VÝVOJI Výzkumná centra - 1M poskytovatel - MINISTERSTVO ŠKOLSTVÍ, MLÁDEŽE A TĚLOVÝCHOVY Kapitola 2 „Využití jílových sedimentů pro přípravu materiálů vhodných pro ekologické využití“ Jiří Mališ, Vladimír Čablík, Kateřina Cechlová, Barbora Mikendová

2 Hornicko-geologická fakulta VŠB–TUO Úvod Materiály na bázi modifikovaných jílových minerálů jsou v posledních letech poměrně intenzívně studovány. snadná dostupnost výchozích surovin, technická i ekonomická řada aplikací a oborů ve kterých mohou nalézt uplatnění hojný výskyt jílovitých sedimentů v dobývacích prostorech severočeské a sokolovské hnědouhelné pánve Česká republika je poměrně bohatá na výskyty ložisek bentonitů. Obsah kapitoly

3 Hornicko-geologická fakulta VŠB–TUO 2.1 Současné trendy uplatnění jílů s modifikovanými strukturami Zatímco v přírodních jílech jsou v mezivrstevním prostoru kationty kovů a proměnlivý obsah vody, v modifikovaných (interkalovaných) jílech je mezivrstevní prostor vyplněn molekulami, resp. komplexními ionty hosta (interkalantu). Do hostitelské struktury, která je v pevné fázi, difundují molekuly hosta z roztoku nebo z plynné fáze. Interkalační reakce probíhají podle druhu výplně při pokojových či vyšších teplotách a při normálních či vyšších tlacích, popřípadě v mikrovlnném poli. Trendy ve využití lze soustředit do čtyř proudů: selektivní sorbenty a katalyzátory, léčiva, nové prvky pro optoelektroniku, nové konstrukční materiály Obsah kapitoly

4 Hornicko-geologická fakulta VŠB–TUO 2.2 Přehled jílovcových hornin v oblasti severočeské pánve Nadložní kaoliniticko-illitické jílovce libkovického souvrství lomu Bílina Jsou jemnozrnné, v mineralogickém složení převládá křemen, kaolinit a illit. Sorpční schopnosti - střední. Nadložní montmorillonitické jílovce lomu Libouš V mineralogickém složení převládá křemen, montmorillonit, kaolinit, illit a stopy živců. Sorpční schopnosti - výborné. Analcimové jílovce lomu Družba Samostatný horizont v souvrství cyprisových jílovců. V mineralogickém složení převládá analcim, montmorillonit, křemen, kaolinit a illit, častou příměs tvoří siderit. Vysoká sorpční kapacita. Obsah kapitoly

5 Hornicko-geologická fakulta VŠB–TUO 2.3 Bentonity Obsah kapitoly Většina ložisek i zásob bentonitů v ČR je soustředěna v oblasti Doupovských hor a Českého středohoří. Surovina je vhodná především pro slévárenské účely (pojivo slévárenských písků při zhotovování forem) - jak aktivovaný (nahrazení iontů Ca 2+ a Mg 2+ ionty Na + ) tak neaktivovaný bentonit. Nejvýznamnější ložiskovou oblastí je východní okraj Doupovských hor na styku se severočeskou pánví. V okolí Kadaně a Podbořan je soustředěna většina zásob i největší ložiska bentonitů v ČR. Nejdůležitějším, v současnosti těženým ložiskem v této oblasti je Rokle.

6 Hornicko-geologická fakulta VŠB–TUO 2.3 Bentonity Obsah kapitoly Využití bentonitu v procentech. Světová produkce je odhadována na 13 mil. tun ročně. Ložiska na Mostecku na styku jihovýchodního okraje severočeské pánve a Českého středohoří jsou v současnosti druhou nejvýznamnější oblastí bentonitů v ČR. Mezi nejdůležitější patří dotěžované ložisko Braňany-Černý vrch, dále Stránce a Střimice.

7 Hornicko-geologická fakulta VŠB–TUO Obsah kapitoly 2.4 Možnosti modifikace struktury Sorbentové jíly jsou dostatečně charakterizovány minerálním složením, kapacitou výměny kationtů (CEC), plochou celkového povrchu, kationickou (či anionickou) formou na výměnných místech, hydratačním stavem a mikrostrukturní stavbou. Největší počet modifikovaných jílů se připravuje chemickými postupy - strukturní tetraedrické a oktaedrické sítě v 1:1, 2:1 nebo 2:1:1 vrstvách fylosilikátů zůstávají vzájemně spojeny silnými vazbami, kdežto spojení mezi strukturními vrstvami je slabé, vyvolané slabými elektrostatickými silami, van der Waalsovými silami a vodíkovou vazbou - umožňují látkové změny v mezivrstevním prostoru, výměnu a adsorpci různých iontů nebo molekul sloučenin

8 Hornicko-geologická fakulta VŠB–TUO Obsah kapitoly 2.5 Produkce bentonitů ve světě a v ČR Hlavním světovým producentem bentonitu jsou Spojené státy americké (cca 2 mil. tun ročně), které produkují nejkvalitnější bentonity na světě a disponují i značnými zásobami přírodních sodných bentonitů. Dalšími významnými producenty bentonitu: státy bývalého SSSR (kolem 1,7 mil tun/rok), Čína (odhaduje se produkce kolem 1,5 mil. tun/rok) SRN (800 kt/rok), Řecko (600 kt/rok), Japonsko (570 kt/rok). ČR vytěží ročně kolem 70 kt bentonitu, což činí přibližně 0,75 % světové produkce bentonitu.

9 Hornicko-geologická fakulta VŠB–TUO Schematická mapa ČR s evidovanými ložisky bentonitu Obsah kapitoly 2.5 Produkce bentonitů ve světě a v ČR

10 Hornicko-geologická fakulta VŠB–TUO Ukázka vzorků přírodních, neupravených bentonitů z ložisek Rokle, Stránce, Černý vrch (Modrá rokle) Pro experimentální práce byly jako základ použity vzorky bentonitů ze čtyř lokalit: Černý vrch, Rokle, Velký Rybník (Hroznětín) a Stránce. 2.6 Odběry vzorků Obsah kapitoly

11 Hornicko-geologická fakulta VŠB–TUO Pro experimentální práce byly jako základ použity vzorky bentonitů ze čtyř lokalit: Černý vrch, Rokle, Velký Rybník (Hroznětín) a Stránce. RTG difrakční záznam bentonitu z ložiska Černý Vrch. Montm – montmorillonit, Mu – muskovit, Q – křemen. Analýzy chemického složení vzorků bentonitů. Obsah kapitoly

12 Hornicko-geologická fakulta VŠB–TUO Výchozí materiál byl upraven natrifikací a interkalací. Sledovány sorpční schopnosti na vzorcích průmyslových odpadních vod. Ze studovaných vzorků byl pro další experiment vybrán bentonit z ložiska Černý Vrch. Stanovení adsorpční kapacity bentonitu Černý Vrch pomocí jodového čísla. Obsah kapitoly

13 Hornicko-geologická fakulta VŠB–TUO Převod na monoiontovou formu – natrifikace (vzorek BVK 1) Pro míchání připraven roztok NaCl o koncentraci 1mol.l -1 a míchán 48 hodin. Po skončení míchání tuhá fáze oddělena v odstředivce a promýván destilovanou vodou až do negativní reakce na chloridy a následně opět odstředěn a vysušen. Převod na monoiontovou formu – interkalace pomocí ODA (vzorek BVK 2) Následně byla provedena interkalace. Před interkalací byl zvolen poměr MMT:ODA - 75g ODA na 100g MMT. Teplota tavení byla 80 o C a doba interkalace byla 24h. Obsah kapitoly

14 Hornicko-geologická fakulta VŠB–TUO Porovnání vývoje obsahů vybraných kovů – Cd, Pb, Zn v čase s využitím BVK, BVK1, BVK2 pro adsorpci Vyhodnocení modelování kinetiky adsorpce vybraných kovů z modelových roztoků – Cd, Pb a Zn 2.7 Experimentální testování sorpčních schopností Obsah kapitoly

15 Hornicko-geologická fakulta VŠB–TUO Modelování adsorpčních izoterem Pro všechny vybrané vzorky resp. BVK, BVK1 a BVK2 byly modelovány adsorpční izotermy pro různé vstupní koncentrace vybraných sorbovaných kovů (Cd, Pb a Zn). Označen í vzorku abcR2R2 RIZO BVKPb3,42863±140,9351-3,36076±140,93181,0026±0,107950,97940,9897L2 BVK1 Pb241,523±466,31070,00157±0,001620,06026±0,581070,94500,9721L1 BVK2 Pb119,1268±8,013951,23088±0, ,20252±0,270220,96870,9842L1 BVK Zn39,75709±52,296150,01176±0,01420,34654±0,512110,81970,9054L1 BVK1 Zn13,28058±1,643830,27438±0,080890,41269±0,157440,94180,9704L1 BVK2 Zn55,79539±30,456860,11979±0,053880,27538±0,345910,94590,9726L1 BVK1 Cd38,77482±11,391640,02597±0,003660,40908±0,092260,99240,9962L1 BVK2 Cd88,876±38,216120,17235±0,088140,51808±0,099590,99210,9960L1 Parametry pro Langmuirovy izotermy Obsah kapitoly 2.7 Experimentální testování sorpčních schopností

16 Hornicko-geologická fakulta VŠB–TUO Modelování adsorpčních izoterem Pro všechny vybrané vzorky resp. BVK, BVK1 a BVK2 byly modelovány adsorpční izotermy pro různé vstupní koncentrace vybraných sorbovaných kovů (Cd, Pb a Zn). Nejvhodnější využité modely izoterem charakterizující adsorpci příslušných kovů z modelových roztoků 2.7 Experimentální testování sorpčních schopností Obsah kapitoly

17 Hornicko-geologická fakulta VŠB–TUO Ze všech provedených experimentů vyplynulo, že nejvhodnější úpravou bentonitů z hlediska sorpčních schopností je natrifikace a následná interkalace. Vzorek BVK2 vykázal pro všechny testované kovy nejvyšší adsorpční schopnost a účinnost adsorpce se oproti vzorku bez úpravy pro Pb se účinnost zvýšila o 137% (120,2 mg Pb/g), pro Zn se účinnost zvýšila o 96% (39,35 mg Zn/g), pro Cd se účinnost zvýšila o 131% (45,82 mg Cd/g). Vzorek BVK1 vykázal sice nárůst účinnosti při adsorpci olova o 85% (93,88 mg Pb/g), ovšem při testování adsorpce zinku vykázal o 41% nižší účinnost než vzorek bez úpravy (11,78 mg Zn/g), při testování adsorpce kadmia vykázal hodnotu 19,89 mg Cd/g, což je pouze 43% účinnosti vzorku BVK2. Vzorek BVK – 50,54 mg Pb/g a 20,09 mg Zn/g. Modelování adsorpčních izoterem 2.7 Experimentální testování sorpčních schopností Obsah kapitoly

18 Hornicko-geologická fakulta VŠB–TUO Zhodnocení ► na základě provedených analýz chemického a fázového složení byly vybrány vzorky jílových minerálů – smektitů, vhodné pro modifikace; ► metodou natrifikace a interkalace byly v laboratorních podmínkách připraveny modifikované, monoiontové formy jílů; ► experimentálně byly testovány schopnosti modifikovaných jílů sorbovat těžké kovy z průmyslových odpadních vod. Závěr Výzkumem byla prokázána možnost modifikovat jílové sedimenty z českých ložisek a takto upravené materiály využívat k sorpci těžkých kovů z průmyslových odpadních vod.

19 Hornicko-geologická fakulta VŠB–TUO Děkuji za pozornost.


Stáhnout ppt "Hornicko-geologická fakulta VŠB–TUO VEŘEJNÁ SOUTĚŽ VE VÝZKUMU A VÝVOJI Výzkumná centra - 1M poskytovatel - MINISTERSTVO ŠKOLSTVÍ, MLÁDEŽE A TĚLOVÝCHOVY."

Podobné prezentace


Reklamy Google