Sorpcia selénu na syntetický goethit

Similar documents
Characterization of Sn-Apatites and 99m TcO 4. anions removal from aqueous solutions

Determination of 126 Sn in nuclear wastes by using TEVA resin

Odstraňovanie ťažkých kovov z vodných roztokov

Effect of Humic Acid on the Selenite Adsorption onto Hematite

Adsorpcia na aktívnom uhlí a ozonizácia povrchovo aktívnej látky - polyetylénglykolu (PEG)

The influence of input data design on terrain morphometric parameters quality and accuracy

THERMOPHYSICAL PROPERTIES OF BIOLOGICAL MATERIALS IN THE FOOD PROCESSING

EXTREME SEVERAL-DAY PRECIPITATION TOTALS AT HURBANOVO DURING THE TWENTIETH CENTURY

Vplyv fyzikálnych vlastností na rýchlosť prechodu seizmických vĺn horninami

Kumulácia ťažkých kovov v pôdach po aplikácii čistiarenských kalov

Synthesis and Application of Manganese Dioxide Coated Magnetite for Removal of Trace Contaminants from Water. Carla Calderon, Wolfgang H.

RISK ASSESSMENT OF GROUNDWATER CONTAMINATION BY MCPA HERBICIDE AT LABOREC RIVER CATCHEMENT

Od zmiešavacieho kalorimetra k ultra citlivej modulovanej kalorimetrii. Jozef Kačmarčík

Supporting Information For. Removal of Antimonite (Sb(III)) and Antimonate (Sb(V)) from Aqueous Solution

Materiál a metodika. Vladimír Šimanský, Ján Horák. agrochemistry

Reduction of Content of Lead and Zinc from Wastewater by Using of Metallurgical Waste

Kinetika deštrukcie vitamínov v potravinách

SORPTION OF COPPER AND ZINC BY GOETHITE AND HEMATITE

European Symposium on Atomic Spectrometry ESAS 2012 XX. Slovensko-eská spektroskopická konferencia

EXTRAPOLATION STUDIES ON ADSORPTION OF THORIUM AND URANIUM AT DIFFERENT SOLUTION COMPOSITIONS ON SOIL SEDIMENTS Syed Hakimi Sakuma

Efficient U(VI) Reduction and Sequestration by Ti 2 CT x MXene

WM2012 Conference, February 26 March 1, 2012, Phoenix, Arizona, USA. Retention of Anionic Species on Granite: Influence of Granite Composition

Zmeny morfológie častíc magnézie v priebehu lúhovania kyselinou chlorovodíkovou

Adsorption kinetics and thermodynamics of Azure C dye from aqueous solution onto activated charcoal

Solution Methods for Beam and Frames on Elastic Foundation Using the Finite Element Method

Properties of Thin Metallic Films for Microwave Susceptors

Successive Extraction of As(V), Cu(II) and P(V) Ions from Water. Using Surface Modified Ghee Residue Protein

Application of kinetic models to the sorption of disperse dyes onto alunite

Transactions of the VŠB Technical University of Ostrava, Mechanical Series No. 2, 2010, vol. LVI article No. 1776

Removal of Copper (II) from Aqueous Solutions using Chalk Powder

3. Horninové prostredie / Rocks

Kinetics of adsorption of methylene blue onto activated carbon prepared from palm kernel shell

Screening of Algae Material as a Filter for Heavy Metals in Drinking Water

doc. RNDr. Katarína Kozlíková, CSc. ÚLFBFIaTM LF UK v Bratislave

Vplyv testosterónu na prežívanie lásky v romantických vzťahoch u mladých mužov

Kinetic and Isotherm Studies of Removal of Metanil Yellow Dye on Mesoporous Aluminophosphate Molecular Sieves

AFM (Atomic force microscope) a jeho využitie pri štúdiu povrchu a povrchových síl minerálov

Monitoring obsahu vody v masíve skalných obydlí v Brhlovciach na základe merania termofyzikálnych parametrov

Adsorption. ScienceDirect. Available online at the adsorption. of Pb(II) by. the kinetic parameters obtained

MEASUREMENT OF SPECIFIC HEATS OF FOODS STUFFS WITH THE AID OF CHEAP DIGITALIZED CALORIMETER MĚŘENÍ MĚRNÝCH TEPEL POTRAVIN POMOCÍ LEVNÉHO

Original Research Isotherms for the Sorption of Lead onto Peat: Comparison of Linear and Non-Linear Methods. Yuh-Shan Ho

WEATHERING OF SULFIDE MINE TAILING IMPOUNDMENT O. LINTNEROVÁ

Potential Alternative Utilization of Manganese Nodules

Preparation and characterisation of a sorbent suitable for technetium separation from environmental matrices

Transactions of the VŠB Technical University of Ostrava, Mechanical Series. article No. 1931

Nová metóda merania tepelného toku

Analytická chémia I. Analytické meranie. Princípy analytických meraní 2/13/2018

Adsorption Kinetics and Intraparticulate Diffusivity of Aniline Blue Dye onto Activated Plantain Peels Carbon

VYHLÁSENIE O PARAMETROCH. č SK. Predpoklada é použitie. stave ý h častí ako o kladov a stropov, pozri prílohu, najmä prílohy B 1 - B 8

Ch 4-5 Practice Problems - KEY

Efficient removal of typical dye and Cr(VI) reduction using N-doped

A high-efficient monoclinic BiVO 4 adsorbent for selective capture toxic selenite

Sorptive treatment of explosives and heavy metals in water using biochar

URČENIE MODULU PRUŽNOSTI OSOBNÝCH PLÁŠŤOV PNEUMATÍK

LEAD(II) AND COBALT(III) HEPTHYLDITHIOCARBAMATES AS NEW COFLOTATION REAGENTS FOR PRECONCENTRATION OF CADMIUM BEFORE ITS ETAAS DETERMINATION

Adsorption study on pomegranate peel: Removal of Ni 2+ and Co 2+ from aqueous solution

VOLFRÁMOVÝ ATOMIZÁTOR - ŠTÚDIUM ATOMIZAČNÝCH REAKCIÍ NIEKTORÝCH PRCHAVÝCH ANALYTOV

FRÖHLICH L., REITZNEROVÁ E. Ústav metalurgie a materiálov, Hutnícka fakulta, Technická univerzita Košice

Characterization of Chromium (III) Removal from Water by River bed Sediments - Kinetic and Equilibrium studies

TRIBOLOGICKÁ ANALÝZA ŽIAROVO POZINKOVANÝCH POVLAKOV PIN - ON DISC TESTOM

ACTA UNIVERSITATIS MATTHIAE BELII

Sorptive Removal of Cesium and Cobalt Ions in a Fixed bed Column Using Lewatit S100 Cation Exchange Resin

IRON AND ALUMINIUM OXIDES POROUS MATERIALS FROM LATERITE: EFFICIENT ARSENIC ADSORBENTS

Ing. Tomasz Kanik. doc. RNDr. Štefan Peško, CSc.

Production of Mesoporous Carbon from Waste Tire

Uranium biosorption by Spatoglossum asperum J. Agardh:

PHOSPHATES ADSORPTION FROM WATER BY RECYCLED CONCRETE ADSORPCE FOSFOREČNANŮ Z VODY RECYKLOVANÝM BETONEM

DETECT FLOW OF STEAM IN AIR BY ELECTRICAL CAPACITANCE TOMOGRAPHY

CHEMICAL EFFECTS OF GOETHITE COLLOID ON THE TRANSPORT OF URANIUM (VI) THROUGH A SATURATED QUARTZ-PACKED COLUMN

Experimental and Theoretical Calculation Investigation on

Štúdium adsorpcie nanočastíc striebra na magnetické sorbenty

Supplementary Information For: Cu, Pb, and Zn Sorption to Bacteriogenic Iron Oxyhydr(oxides) Formed in Circumneutral Environments

Distribution of radionuclides in soils modelling the dependence on soil parameters

VYUŽITIE ADSORPČNÝCH VLASTNOSTÍ ODPADOV Z VÝROBY KOVOV THE EXPLOITATION OF ADSORPTION PROPERTIES OF METAL WASTES

Kapitola S5. Skrutkovica na rotačnej ploche

MASTER THESIS. Vlastnosti k-intervalových booleovských funkcí Properties of k-interval Boolean functions

VPLYV MATERIÁLU A GEOMETRIE VÝMENNÍKA NA PRENOS TEPLA INFLUENCE OF MATERIAL AND GEOMETRY OF EXCHANGER ON HEAT TRANSFER

1. [7 points] How many significant figures should there be in the answer to the following problem?

Adsorption Study of Pb(II), Cd(II), Cu(II) and Cr(III) ions in Aqueous Medium using C-4-Hydroxy-3-methoxyphenylcalix[4] resorcinarene Dodecaacetate

ANALYSIS OF PRECIPITATION CHANGES IN DANUBIAN LOWLAND Ján Čimo 1, Lucia Maderková 1, Lenka Szomorová 2, Jaroslav Antal 1, Dušan Igaz 1, Ján Horák 1

Research in Chemistry and Environment

FIRE PROTECTION & SAFETY Scientific Journal 12(1): 17 32, 2018 ISSN:

j465 Appendix B Production Equations in Health Physics

Biosorption of aqueous chromium VI by living mycelium of phanerochaete chrysosporium

Teória grafov. RNDr. Milan Stacho, PhD.

Int.J.Curr.Res.Aca.Rev.2016; 4(6): Biosorption of Lead (II), Nickel (II) Iron (II) and Zinc (II) on Flyash from Dilute Aqueous Solution

Surface properties and chemical constitution as. crucial parameters for the sorption properties of. ionosilicas: the case of chromate adsorption

Jádrové odhady gradientu regresní funkce

International Conference on: Pollution Control & Sustainable Environment

Contents Preface Introduction Model Concepts

TAGUCHI S APPROACH TO QUALITY ENGINEERING TAGUCHIHO PR STUP K INZINIERSTVU KVALITY

SCHEIKUNDE KLAS 3 REACTIES

PHOSPHATE ADSORPTION BY THE MIXED INORGANIC ION EXCHANGER BASED ON FE-MN HYDROUS OXIDES: EQUILIBRIUM AND FTIR STUDIES

RESEARCH PAPERS FACULTY OF MATERIALS SCIENCE AND TECHNOLOGY IN TRNAVA SLOVAK UNIVERSITY OF TECHNOLOGY IN BRATISLAVA

Energy and Resources Recovery from Reverse Osmosis Desalination Concentrate

Katedra Informatiky Fakulta Matematiky, Fyziky a Informatiky Univerzita Komenského, Bratislava. Multiparty Communication Complexity (Master thesis)

Distribution of radionuclides in soils dependence on soil parameters

VYBRANÉ IDENTIFIKAČNÉ METÓDY V ANALÝZE NANOKRYŠTALICKÝCH LÁTOK

Mendelova univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav chemie a biochemie ŠPÉCIE ORTUTI V SEDIMENTOCH A VODNÝCH EKOSYSTÉMOCH

Electronic Supplementary information (ESI) available:

Transcription:

Sorpcia selénu na syntetický goethit Jana Dudová, Marek Bujdoš, Lucia Čanecká Univerzita Komenského v Bratislave, Prírodovedecká fakulta, Ústav laboratórneho výskumu geomateriálov, Mlynská dolina, 842 15 Bratislava 4, Slovenská republika; dudova@fns.uniba.sk Abstrakt Studies on 79 Se sorption are important for the prediction and control of mobility and availability of this hazardous nuclide in radioactive waste disposal sites. Therefore, this study has evaluated the reaction kinetics of Se (IV) adsorption onto goethite. The kinetic of Se (IV) sorption followed the pseudo - second order reaction model well and the reaction equilibrium was achieved after 2 min. The optimal ph for Se (IV) immobilization on geothite s surface is in solution s acidic region (ph 2. 5.5). Kľúčové slová: selén; goethit; sorpcia; kinetika Úvod a formulácia cieľa Práca je zameraná na štúdium sorpcie Se na oxohydroxid železa - goethit, za účelom vytvorenie sorpčného modelu pre 79 Se, ktorý je jedným z produktov štiepenia 235 U. Tento izotop patrí medzi nuklidy zodpovedné za dlhodobé radiačné nebezpečenstvo jadrového odpadu, pričom sa môže potenciálne uvoľňovať z úložísk jadrového odpadu do podzemných vôd [1]. Keďže na Slovensku sa nachádzajú jadrové elektrárne (IPA) je potrebné monitorovanie koncentrácie antropogénnych rádionuklidov (alfa, beta a gama) v podzemných vodách, pôdach a sedimentoch [2]. Pre Se je typické hromadenie v podpovrchových častiach pôd (súčasť oxidov železa, sulfidov,...) a migrácia do podzemných vôd [1]. Sorpčné procesy sú veľmi dôležité, pretože vo veľkej miere ovplyvňujú environmentálnu mobilitu selénu [3]. V anorganických zlúčeninách sa selén vyskytuje v oxidačných stupňoch II,, +IV, +VI, pričom prevládajúce oxidačné stupne sú + IV a + VI [4].V našej práci sa venujeme oxoaniónu 2 SeO 4, ktorý sa dobre sorbuje na oxohydroxidy železa (goethit, hematit). Tento fakt potvrdzujú aj viaceré práce, napr. Gimenéz a kol. [5]sa zaoberali štúdiom niektorých oxohydroxidov ako vhodných sorpčných materiálov. Vo svojich záveroch demonštrujú, že práve tieto sú vhodnými sorbentami vďaka ich vlastnostiam a častému výskytu v prírodnom prostredí. Goethit slúži ako modelový systém v najrôznejších výskumoch pre jeho štruktúru (vysoká sorpčná kapacita, veľký merný povrch, kladný povrchový náboj) a morfológiu kryštálov [6]. 937

Najdôležitejším faktorom adsorpcie iónov na goethit je ph, od ktorého vo veľkej miere závisí mobilita prvkov v pôde. Ďalšie faktory, ktoré ovplyvňujú adsorpciu sú teplota, čas, prítomnosť iných prvkov, povrchové vlastnosti a štruktúra tuhej látky [1].Veľmi významným parametrom sorpcie je čas kontaktu sorbentu a sorbátu. Cieľom práce sú laboratórne štúdie závislosti sorpcie selénu od ph, iónovej sily roztoku, teploty a ďalších parametrov. Zároveň sa zameriame na štúdium rýchlosti sorpčných procesov, pričom aplikujeme kinetické modely pseudo-prvého a pseudo-druhého poriadku. Materiál a metódy Goethit bol syntetizovaný metódou podľa Böhma [6]. 1 ml 1 mol/l roztoku (Fe(NO 3 ) 3.9 H 2 O (p.a., Alfa Aesar, USA) bolo zmiešaných so 18 ml 5 mol/l roztoku KOH (p.a., Lachema, ČR) v 2 l PE fľaši, zvyšok bol doplnený redestilovanou vodou (RDV). Zmes bola temperovaná pri 7 C 5 dní a premiešavaná 1 - krát za deň. Následne bola suspenzia opakovane premývaná RDV, zrazenina goethitu oddeľovaná centrifugáciou a filtráciou, až kým hodnota ph neklesla pod 5, a koncentrácia iónov draslíka pod,1 mg/l. Na záver bol goethit vysušený pri laboratórnej teplote a homogenizovaný v achátovom mlyne [6]. Zásobný roztok selénu bol pripravený zo štandardného roztoku Se 1 mg/l (SeO 2 v,5 mol/l HNO 3, CertiPUR, Merck) s použitím RDV. Závislosť sorpcie ph bola študovaná s roztokmi, ktorých ph bolo v rozmedzí od 2, až po 12,. ph bolo upravované pomocou 1 mol/l HNO 3 alebo 1 mol/l KOH. Bolo použitých 25 mg goethitu v 5 ml roztoku, vstupná koncentrácia Se (IV) bola 1-4 mol/l. Roztoky boli premiešavané na laboratórnej trepačke 24 hod. a následne bol goethit oddelený od roztokov centrifugáciou (15 min. pri 3 ot./min.). Kinetika sorpcie bola stanovená s počiatočnou koncetráciou Se (IV) 1-4 mol/l a 25mg goethitu v 5 ml roztoku. Pozaďový elektrolyt bol,1 mol/l KNO 3. Suspenzia bola miešaná pri laboratórnej teplote a vo vybraných časoch boli odobrané vzorky, ktoré boli podtlakovo filtrované. Koncentrácia analytov bola v roztokoch stanovená metódou F-AAS pri. 196, nm (AAS Perkin -Elmer 11). Výsledky a diskusia Sorpcia Se(IV) na goethit v závislosti od ph prostredia bola sledovaná v rozmedzí ph 2, až 12,. Z grafu na obr.1 je vidieť, že optimálne ph prostredia pre sorpciu 938

seleničitanového aniónu je v rozsahu od 2, do 5,5, čo je správanie typické pre anióny pri viazaní na goethit [7]. Prechodom cez neutrálne až k zásaditému prostrediu je zaznamenaný pokles sorpcie, ktorý súvisí pravdepodobne s odpudivými elektrostatickými silami záporne nabitého povrchu goethitu a dominantných záporne nabitých oxoaniónov selénu v roztoku pri ph vyššom než 4. 9 sorbovaná koncentrácia [μmol/g] 8 7 6 5 4 3 2 1 2 4 6 8 1 12 Obr. 1 Sorpcia Se (IV) na goethit v závislosti od ph prostredia Priebeh sorpcie Se(IV) v závislosti od času je znázornený na obr. 2. Krivka naznačuje rýchly priebeh sorpcie. Už počas prvých 5 min je zaplnená takmer celá sorpčná kapacita a rovnovážny stav nastáva po 2 min. Experimentálne stanovená rovnovážna koncentrácia na goethite je 68,4 µmol/g. Táto hodnota je prakticky zhodná s hodnotami rovnovážnych koncentrácii vyjadrených kinetickými modelmi pseudo-prvého, resp. pseudo-druhého poriadku uvedených v tab. 1. sorbovná koncentrácia [μmol/g] 8 7 6 5 4 3 2 1 2 4 6 8 1 12 14 16 18 t[min] Obr. 2 Kinetika sorpcie Se (IV) na synteticky goethit 939

Vzhľadom na to, že testovací parameter t/q t (čas t k sorbovanému množstvu aniónu v čase t) má lineárny priebeh s r 2 =,9995 (obr.3), je možné aplikovať pre anión sorpčný mechanizmus pseudo - druhého poriadku. Parametre stanovené na základe tohto modelu sú zhrnuté v tab. 1. Kinetickú rovnicu pseudo - druhého poriadku môžeme napísať nasledovne [8]: dqt dt ( q q ) 2 = k [I.] e t kde k je rýchlostná konštanta sorpcie, [g.mg -1.min], q e je množstvo dvojmocných kovových iónov adsorbovaných v rovnovážnom stave, [mg.g -1 ], q t je množstvo dvojmocných kovových iónov na povrchu sorbentu v rôznom čase t, [mg.g -1 ] [8]. Tab. 1 Parametre kinetiky sorpcie Se (IV) na syntetický goethit Model Rovnovážna koncentrácia sorbentu [ µmol/g ] Rýchlostná konštanta modelu k r 2 Akaikeho váha Pseudo prvý poriadok Psuedo - druhý poriadok 67,1±,71 1,77±,21 min -1,98,1 68,4 ±,5,7 ±,8 g/µmol/min,99,999 t/q t [min*g/umol] 3 2,5 2 1,5 1,5 y =,14x - R² =,99 Obr. 3 Priebeh linearizovaného parametra t/q t na základe sorpčného mechanizmu pseudo- druhého poriadku pre Se (IV) 94

Záver Štúdium zákonitostí sorpcie rizikových látok na prírodné materiály, medzi ktoré patrí aj goethit, je nevyhnutné pre hodnotenie mobility rizikových látok v prírodnom prostredí. Medzi takéto potenciálne rizikové látky patrí aj selén, ktorému sa venuje táto práca. Z našich meraní vyplýva, že optimálne ph prostredia pre sorpciu Se (IV) je v rozmedzí od 2, do 5,5. V druhej časti práce sme sa zaoberali sorpčnou kinetikou, ktorú možno opísať sorpčným mechanizmus pseudo - druhého poriadku. Táto sorpcia prebieha pomerne rýchlo a v priebehu 5 min. je obsadená prevažná väčšina sorpčnej kapacity goethitu, rovnováha nastáva po 2 min. Poďakovanie Práca bola podporovaná grantmi VEGA č. 1/639/11 a UK/77/214. Zoznam použitej literatúry [1] Loffredo N., Mounier S., Thiry Y., et al. (211) J. Environ. Radioact. 12, p. 843 [2] Rajec P., Mátel L. U., Rosskopfová O., et al. (29) Determination Of Radionuclides In Environmentals Samples. Springer Netherlands, p. 273 [3] Mitchell K., Couture R.-M., Johnson T. M., et al. (213) Chem. Geol. 342, p. 21 [4] Farkašovská I., Závadská M., Žemberyová M. (1999) Chem. Listy 93, p. 177 [5] Giménez J., Martínez M., De Pablo J., et al. (27) J. Hazard. Mater. 141, p. 575 [6] Schwertmann U., Cornell R. M. (27) The Iron Oxides. Wiley-VCH Verlag GmbH, p. 695 [7] Čanecká Lucia B. M., Hagarová Ingrid, Boriová Katarína (213) Miner. Slovaca 45, p. 153 [8] Ho Y. S., Mckay G. (2) Water Research 34, p. 735 941