FUNKCIÓS POROS ALUMINOSZILIKÁT ANYAGOK ÉS FUNKCIONÁLIS POROUS ALUMINOSZILIKÁT ANYAGOK ÉS

ALGÉRIA NÉPI ÉS DEMOKRATIKUS KÖZTÁRSASÁG FELSŐOKTATÁSI MINISZTÉRIUMA ÉS TUDOMÁNYOS KUTATÁSI MENTOURI-KONSTANTANTIN EGYETEM PAKOLT TUDOMÁNYOS KÉMIA TANSZÉKE: Sorozat: TÉZIS A FUNKCIONÁLIS POROUS ALUMINOSZILIKÁT ANYAGOKRÓL ÉS ALKALMAZÁSUKRÓL A VÍZ MEGHATÁROZÁSÁRA A zsűri előtt: Smail TERCHI elnök: A. MENNOUR, a MentouriBI Egyetem professzora Konstantin testvérek Egyetem testvérei Mentouri Constantine Egyetem tanára Vizsgáló: TELLI L., Mila Sila Egyetem professzora Vizsgáló: CHIKHI M., előadó (A) Konstantini Egyetem. TÁMOGATOTT, 2017.07.13

aluminoszilikát

Ezt a munkát szentelem: szüleimnek feleségemnek és unokámnak; Oubey Minden családomnak és minden barátomnak

Tartalom Ábrák felsorolása Táblázatok felsorolása Általános bevezetés 1 (I) fejezet: Irodalomtan I.1 Az adszorbens anyagok fő típusai 4 I.1.1. Aktív szén 4 I.1.2. Ioncserélő gyanták 5 I.1.3. Oxidok 6 I.1.4. Az alumínium-szilikátok 8 I.1.4.1. Agyagok 8 I.1.4.2. Agyag eredete és felhasználása 10 I.1.4.3. Agyagok osztályozása 10 I.1.4.3.1. 1. agyag: 1 11 I.1.4.3.1.a. Kaolinit 11 I.1.4.3.1.b. Halloysite 11 I.1.4.3.2. 2. agyag: 1 11 I.1.4.3.2.a. 11. vermikulitcsoport I.1.4.3.2.b. Szmektitcsoport 13 I.1.4.3.2.c. 14. kloritcsoport I.1.4.3.2.d. Talkumcsoport 14 I.1.4.4. Kationcserélő kapacitás (CEC) 15 I.1.4.2. Zeolitok 16 I.2 Adszorbens anyagok előállítása és/vagy módosítása (sonokémia, oltás, interkaláció) I.2.1. Oxidok (szilícium-dioxid és alumínium-oxid) előállítása és/vagy módosítása 16 I.2.2. Alumínium-szilikátok előállítása és/vagy módosítása 22 I.2.2.1. Alumínium-szilikátok előállítása 22 I.2.2.2. Alumíniumszilikátok (agyagok) módosítása 23 I.2.2.2.1. A vermikulit hőhámlása 24 I.2.2.2.2. Vermikulit kémiai hámlása 24 I V 16

I.2.2.2.3. A vermikulit részecskeméretének minimalizálása 25 I.2.2.2.4. Vermikulit oltása 28 I.2.2.2.5. Vermikulit kezelése savas közegben 29 I.2.2.2.6. A talkum módosításai 30 I.2.3. A nanorészecskék előkészítése 31 I.3. Az adszorpciós jelenség elméleti áttekintése 33 I.3.1. Az adszorpciós jelenség meghatározása 33 I.3.2. Az adszorpciók típusai 33 I.3.2.1. Fizikai adszorpció (fiziszorpció) 33 I.3.2.2. Kémiai adszorpció (kemiszorpció) 33 I.3.3. Adszorpciós kapacitás 34 I.3.4. Adszorpciós izotermák 34 I.3.5. Az adszorpciós izotermák osztályozása 35 I.3.5.1. C 35 izotermikus osztály I.3.5.2. L 35 osztályú izoterm I.3.5.3. H 35 izotermikus osztály I.3.5.4. S 35 izotermikus osztály I.3.6. Adszorpciós izotermák modellezése 36 I.3.6.1. Langmuir-modell 36 I.3.6.2. Freundlich-modell 37 I.3.6.3. Langmuir-Freundlich modell 37 I.3.6.4. Elovitch 37. modell I.3.6.5. Dubinin és Radushkevich modell 38 I.3.7. Az adszorpció termodinamikai jellemzése 38 I.3.7.1. Modellezés az adszorpció ΔH, ΔS és ΔG értékelésére 39 I.3.8. Az adszorpciós egyensúlyt befolyásoló tényezők 40 I.3.8.1. Fajlagos felület 40 I.3.8.2. Porozitás 40 I.3.8.3. Az adszorbát jellege 41 I.3.8.4. Ph faktor 41 I.3.8.5. Hőmérsékleti tényező 42 I.3.9. Adszorpció az oxid/folyadék határfelületén 42 I.3.9.1. Oxidok felszíne 42

III.2.1. A mangán adszorpciója őröletlen (nyers) vermikuliton 101 III.2.1.1. Mangán adszorpciós kinetika őrlés nélküli vermikuliton 25 C-on III.2.1.2. Modellezés (az adszorpció kinetikai sorrendje) 103 III-2.1.2.a. Pseudo-first order model 103 III.2.1.2.b. Ál-másodrendű modell 104 III.2.1.2.c. Részecskék közötti diffúziós modell 105 III.2.1.2.e. Kinetikai modellek összehasonlítása 108 III.2.1.2.e. A kinetikai modellek összehasonlítása 108 III.2.1.3. Az Mn 2+ ionok adszorpciójának mechanizmusa őrlés nélküli vermikuliton (adszorpció a lap szélén vs. kationcsere) 25 o C-on III.2.2. Az Mn 2+ adszorpciója zúzott vermikuliton 119 III.2.3. A hőmérséklet hatása a mangán adszorpciójára a zúzott vermikuliton III.2.4. A részecskeméret-csökkentés hatása a mangán eltávolítására III.2.5. A vermikulit részecskék alakjának modellezése, megerősítve a mangán adszorpcióját a lapok szélén III.3. 128. következtetés Általános következtetés 131 Bibliográfiai hivatkozások 134 Összefoglalás 150 101 108 120 122 126

(I) fejezet A vizsgált adszorpció irodalmi vizsgálata: a kiindulási koncentráció, az oldat ph-ja és a hőmérséklet hatása. A ph hatását tanulmányozták, az adszorpció optimális vagy maximális ph (90%) értéke 4. Megjegyezzük, hogy ph Ni> Zn> Cd> Cu> Pb-nél. Azt is jelezték, hogy a fémionok adszorpciója a vermikuliton csökken csökkenő ph-val és növekvő ionerősséggel. (Da Fonseca és munkatársai, 2006) megvitatták a vermikulit alkalmazását a mangán vizes oldatban történő eltávolítására (az elődje a mangán-nitrát Mn (NO 3) 2), és maximális adszorpciós kapacitása 33 mg. 6.4. Az adszorpciós izotermákat Langmuir típus szerint modelleztük. Ez a tanulmány megerősíti, hogy az adszorpciós mechanizmus kationcsere pH-nál kisebb, mint 9. De nem mértük a felszabaduló cserélhető kationok koncentrációját. 54.

Fejezet (II) Anyagok és módszerek II.2. Ábra Granul görbe fehér (0,1 M NaCl), V eb1 fehér = 2,3 ml és V eb2 fehér = 5,5 ml. II.1.6. ph vermikulit - oldószer szuszpenziók A vermikulit - oldószer (H 2 O 2 vagy H 2 O 2) ph értékét ph mérővel (NF ISO, 10390, 2005) mértük ultrahangos besugárzás előtt és után. A pH-mérést az agyag vízben vagy hidrogén-peroxidban való szuszpendálása után végezzük 1/5 (V/V) arányban. II.2. Módszerek a vízben lévő ionok meghatározására II.2.1. Mangánionok (Mn 2+ -) és nitrátok (NO 3) meghatározása A mangán- és nitrátionokat UV-látható spektrofotométerrel, indirekt módszerrel határoztuk meg, ez egy kvantitatív elemzésben széles körben alkalmazott elemzési módszer. Az UV-Vis spektrális domén egy három hullámhossz-tartományba osztott tartomány, az úgynevezett: - UV közelében (185-400 nm), - Látható (400-700 nm), - nagyon közeli infravörös (700-1100 nm). A legtöbb spektrométer 185 és 900 nm között mozog. 62

Fejezet (II) Anyagok és módszerek II.3.1.1.3. A CMMP vermikulit kémiai összetétele A vermikulitot röntgenfluoreszcencia jellemzi, amely az anyagot alkotó fémelemek tömegtartalmát adja meg a II.1. Táblázat szerint. II.1. Táblázat Nyers vermikulit röntgen fluoreszcencia analízis eredményei. Elem tartalom (tömegszázalék) Si 19,326 Mg 14,323 Al 6,064 Fe 4,121 Ca 1,321 K 6,018 Ti 1,051 Na 0,619 Cr 0,226 Mn 0,049 Ni 0,079 Cu 0,002 Zn 0,009 Ga 0,003 Rb 0,039 Sr 0,023 Ba 0,238 A vermikulit általános képlete (Si 4) -x Al x) (Mg 3-y Fe 3+ y) o 10 (OH) 2 EC xy, (EC = cserélhető kationok). A számítások után megkapjuk: Si (%) (4 x). M (Si) Al (%) Mg (%) x. M (Al) (3 év). M (Mg) Fe (%) y. M (Fe) ahol M (Si) = 28g.mol -1, M (Al) = 27 g.mol -1, M (Mg) = 24 g.mol -1, M (Fe) = 56 g.mol - 1. Megtaláljuk: x = 1, y = 0,32, az alkalmazott vermikulitképlet a következő: (Si 3 Al 1) (Mg 2,62 Fe 0,32 Ti 0,06) O 10 (OH) 2 K 0,45 Ca 0, 08. Képletéből kiszámított kationcserélő képessége 1,486 meq/g. Az összes mintát ultrahanggal kezeltük ugyanabban a (hengeres) reaktorban. 65