Study on mechanism of chromate adsorption on hydrotalcite-derived adsorbents containing zinc and aluminum

The aim of the presented diploma work was the determination of adsorption isotherm of chromate on an adsorbate based on mixed hydrotalcite-derived oxides containing zinc and aluminum at the molar ratio of (2:1). The hydrotalcite-like precursor was synthesized by coprecipitation method at controlled pH (pH=6) and temperature (30ºC). The obtained sample was characterized by powder X-ray diffraction (XRD) and infrared spectroscopy (DRIFT). The expected structural ordering and anionic composition were confirmed. Thermal analysis (TGA) allowed to determine the temperature range of decomposition of the hydrotalcite-like precursor. Temperature 550ºC was chosen as suitable for transformation of the layered material into mixed oxides used as the adsorbent. The final product was studied with respect to structural (XRD, DRIFT) and textural (low temperature sorption of nitrogen) properties. In the main part of work the results of adsorption tests, performed for the prepared sample, were discussed. The kinetic studies exhibited time which was needed to achieve equilibrium in the system. The adsorption isotherm was recorded. The experimental points were fitted with Langmuir and Frendlich models, and the mechanism of chromate elimination was proposed.

Celem przedstawionej pracy dyplomowej było wyznaczenie izotermy adsorpcji jonów chromianowych dla adsorbenta opartego na mieszanych tlenkach pochodzenia hydrotalkitowego zawierających cynk oraz glin w stosunku molowym (2:1). Prekursor hydrotalkitopodobny zsyntetyzowano metodą strąceniową w kontrolowanych warunkach pH (pH=9) oraz temperatury (50ºC). Uzyskany preparat poddano charakterystyce wykorzystując technikę proszkowej dyfrakcji rentgenowskiej (XRD) oraz spektroskopii w podczerwieni (DRIFT). Dowiedziono, iż wykazuje on oczekiwane uporządkowanie strukturalne oraz skład anionowy. Analiza termiczna (TGA) umożliwiła określenie zakresu temperaturowego przemian następujących w prekursorze hydrotalkitopodobnym w trakcie ogrzewania. Zdecydowano się na wybór temperatury 550ºC do przekształcenia materiału warstwowego w końcową postać tlenkową stosowaną w procesie adsorpcji. Adsorbent przebadano pod kątem właściwości strukturalnych (XRD, DRIFT) oraz tekstualnych (niskotemperaturowa sorpcja azotu). W zasadniczej części pracy przedyskutowano wyniki testów adsorpcyjnych wobec przygotowanego preparatu. Przeprowadzono badania kinetyczne, na podstawie których określono czas konieczny do osiągnięcia równowagi w układzie. Zarejestrowano ponadto izotermę adsorpcji. Do zebranych punktów dopasowano krzywe modelowe Langmuira i Frendlicha, co pozwoliło na zaproponowanie mechanizmu sorpcji chromianów.