Adsorption of chromate ions on chemically and thermally activated hydrotalcite-like compounds

Celem niniejszej pracy było zbadanie materiałów hydrotalkitopodobnych i otrzymanych z nich mieszanych tlenków jako adsorbentów szkodliwych jonów chromianowych z roztworów wodnych. Przedstawiono wpływ składu kationowego oraz stosunku molowego na właściwości teksturalne oraz adsorpcyjne hydrotalkitopodobnych i tlenkowych próbek cynkowo-glinowo-żelazowych.Zsyntetyzowano dwie serie preparatów cynkowo-glinowych o stosunku molowym MII/MIII = 2:1 i 4:1, w których glin był kolejno podstawiany w 0, 25, 50, 75 i 100 % przez żelazo. Strukturę otrzymanych prekursorów hydrotalkitopodobnych przebadano metodą proszkowej dyfrakcji rentgenowskiej (XRD) oraz spektroskopii IR. Optymalne warunki kalcynacji (350oC i 550oC) określono na podstawie analizy termicznej. Przygotowane próbki scharakteryzowano przy użyciu dostępnych technik eksperymentalnych – niskotemperaturowa adsorpcja N2 (tekstura) oraz spektroskopia IR. Początkowo, dla wybranych preparatów obu serii (ZnAlFe50) prowadzono proces adsorpcji przy różnych wartościach pH. W oparciu o uzyskane wyniki określono optymalne warunki i kontynuowano adsorpcję dla pozostałych preparatów. Testy adsorpcyjne wykazały odmienny mechanizm adsorpcji wyjściowych HLCs i ich wygrzewanych produktów.Uzyskane wyniki przedyskutowano wskazując kierunek dalszych badań zmierzających do opracowania optymalnych warunków efektywnej adsorpcji jonów chromianowych z roztworów wodnych.

The aim of the master thesis was the examination of hydrotalcite-like compounds and their oxidic derivateves as the absorbents of harmful chromate ions from aqueous solutions. The influence of cationic composition and cation molar ratio on textural and adsorptive properties of zinc-aluminum-iron hydrotalcite-like and oxide samples was examined.Two series of zinc-aluminum preparations were synthesized with the molar ratio MII/MIII = 2:1 and 4:1, where aluminum was partially substituted - 0, 25, 50, 75 and 100%, by iron. The structure of obtained hydrotalcite-like precursors was examined by powder X-ray diffraction (XRD) and IR spectroscopy. Optimal calcination temperatures (350oC and 550oC) were defined, based on thermal analysis. Prepared samples were characterized using following techniques – low-temperature N2 sorption (texture) and IR spectroscopy. At first, for the chosen preparations of both series (ZnAlFe50), the adsorption tests of ions were conducted at various pH values. Then, based on the obtained results, optimal conditions were defined and adsorption tests for other preparations were continued. These tests showed the different adsorption mechanisms of initial HLCs and their calcined products.The obtained results were discussed to indicate directions of further research, heading for the development of optimal conditions for effective chromate ions adsorption from aqueous solutions.