hrvatski

Utjecaj protoka na kompetitivno vezanje kadmija i cinka iz binarne vodene otopine na prirodnom zeolitu postupkom u koloni

Onečišćenje okoliša teškim metalima jedan je od najvećih problema današnjice uslijed razvoja industrijske i poljoprivredne proizvodnje te urbanizacije i porasta broja stanovnika. U svrhu očuvanja okoliša, zakonske odredbe propisuju sve niže granične dopuštene koncentracije teških metala u obrađenim industrijskim otpadnim vodama. To se može postići primjenom klasičnih i naprednih postupaka obrade otpadnih voda, a odabir samog postupka ovisi o ekonomskoj prihvatljivosti i učinkovitosti. Među naprednim procesima obrade otpadnih voda ističe se ionska izmjena primjenom low-cost ionskih izmjenjivača. U ovome radu ispitana je učinkovitost prirodnog zeolita klinoptilolita u uklanjanju teških metala kadmija (Cd) i cinka (Zn) iz binarne ekvimolarne vodene otopine ukupne početne koncentracije c o (Cd+Zn) ≈ 1 mmol/L. Proces se provodio u staklenoj koloni napunjenoj nepomičnim slojem prirodnog zeolita visine 8 cm pri protocima otopine od 1, 2, 3 i 4 mL/min. Tijek radnog ciklusa pratio se određivanjem koncentracije Cd i Zn te pH vrijednosti u efluentu. Rezultati su prikazani krivuljama proboja za svaki ion iz kojih su određene točke proboja i točke iscrpljenja. Porastom protoka točka proboja pojavila se ranije te je obrađen približno isti volumen otopine za znatno kraće vrijeme. Cd i Zn se do točke proboja vežu istovremeno za sva četiri ispitana protoka. Nakon točke proboja koncentracije oba iona u efluentu naglo rastu, ali je koncentracija Cd manja od koncentracije Zn. Također, koncentracija Cd u efluentu ne prelazi vrijednost koncentracije u influentu, dok Zn premašuje svoju početnu koncentraciju, i to samo pri najmanjem protoku od 1 mL/min. Razlog tome je istiskivanje i zamjena već vezanih iona Zn iz strukture zeolita ionima Cd iz početne otopine, što može biti posljedica veće selektivnosti zeolita klinoptilolita prema Cd i većeg afiniteta Cd prema zeolitu. Pri višim protocima, zbog bržeg prolaska otopine kroz sloj, efekt istiskivanja je manje izražen zbog kraćeg vremena kontakta, a time i slabije difuzije Cd i Zn iz otopine u česticu zeolita. Omjeri kapaciteta u točki proboja za Cd i Zn jednaki su Cd/Zn omjeru u influentu, što potvrđuje istovremeno vezanje Cd i Zn do točke proboja, proporcionalno njihovoj koncentraciji u ulaznoj otopini. Omjeri kapaciteta u točki iscrpljenja veći su od Cd/Zn omjera u influentu što potvrđuje efekt istiskivanja iona Zn ionima Cd. Zbog smanjenog vremena kontakta porastom protoka smanjuje se efikasnost kolone η. Dobiveni rezultati pokazali su veći afinitet Cd prema zeolitu u odnosu na Zn, kao i veću selektivnost zeolita prema Cd, a time i bolje vezanje Cd pri svim ispitanim protocima. Ovo nije bilo očekivano budući da ioni Cd i Zn imaju vrlo slična fizikalno-kemijska svojstva te su ovi rezultati vrlo značajni za predviđanje ponašanja zeolita i njegovu praktičnu uporabu u procesima obrade otpadnih voda.

Kadmij ; Cink ; Binarna vodena otopina ; Nepomični sloj zeolita, Kompeticija, Selektivnost, Afinitet

nije evidentirano