Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10889/11935
Title: Μελέτη της κινητικής της ρόφησης χρωστικών ουσιών με την χρήση ενεργού άνθρακα και εξανθρακώματος από ριζίδια βύνης
Other Titles: Study of the sorption kinetics of dyes using activated carbon and Biochar from malt spent rootlets
Authors: Τρούλη, Μαρία-Ελισάβετ
Keywords: Χρωστικές ουσίες
Ρόφηση
Κινητική
Βιοεξανθράκωμα
Βύνη
Ενεργός άνθρακας
Keywords (translated): Dyes
Adsorption
Kinetics
Activated carbon
Biochar
Malt spent rootlets
Abstract: Στην παρούσα εργασία χρησιμοποιήθηκαν δύο ροφητικά υλικά ο ενεργός άνθρακας και βιοεξανθράκωμα από ριζίδια βύνης (biochar K850), με στόχο να παρατηρηθεί αν η ικανότητα ρόφησης χρωστικών ουσιών από τον ενεργό άνθρακα μπορεί να είναι συγκρίσιμη με εκείνη του εξανθρακώματος. Και αν μπορεί να επιτευχθεί μια ενναλακτική χρήση βιοεξανθρακώματος από ριζίδια βύνης αντί αιωρημάτων ημιαγώγιμων κόνεων που λειτουργούν ως καταλύτες στην διεργασία της φωτοκατάλυσης. Και τα δύο υλικά βρίσκονταν στην μορφή πούδρας. Αυτά έλαβαν μέρος και στο πείραμα της φωτοκατάλυσης μιας διαδικασίας που περιλαμβάνει την αλλαγή ρυθμού χημικών αντιδράσεων με την συνδρομή τεχνητού ή φυσικού φωτός. Στην μελέτη μας αναφερθήκαμε σε μια συγκεκριμένη κατηγορία ρύπων, τις βαφές-χρωστικές. Ονομαστικά οι χρωστικές που χρησιμοποιήθηκαν ήταν η Ρόζ της Βεγγάλης, η κόκκινη Βρωμοφαινόλη, η Μπλέ του μεθυλενίου, η κίτρινη (Ε102), η κόκκινη (Ε122), και η μπλε χρωστική ζαχαροπλαστικής (Ε133). Στην πρώτη φάση των πειραμάτων που πραγματοποιήθηκαν χρησιμοποιήθηκε ο ενεργός άνθρακα ως μέθοδος αντιρρύπανσης. Αναλυτικότερα, παρασκευάστηκαν διαλύματα των 500 mL το κάθε ένα για τις χρωστικές Rose Bengal, Bromophenol red, και Methylene Blue. Για εκείνες των χρωστικών ζαχαροπλαστικής παρασκευάστηκαν διαλύματα του 1 L. Στην συνέχεια, λήφθηκε από κάθε διάλυμα χρωστικής συγκεκριμένη ποσότητα, και δημιουργήθηκαν εκ νέου 6 διαλύματα σε φιαλίδια δεδομένης χωρητικότητας. Στα 3 από αυτά προστέθηκε ζυγισμένη ποσότητα ενεργού άνθρακα ίση με 0,003 g για κάθε ένα δείγμα. Τα άλλα 3 αποτελούν τα τυφλά δείγματα για την υπό εξέταση χρωστική και συμβολίζονται ως τυφλό (1,2,3) ενώ εκείνα που εμπεριέχουν τον ενεργό άνθρακα ως AC1,AC2,AC3. Και τα 6 τοποθετούνταν στη σκιά για την αποφυγή επαφής με το ηλιακό φως και την επίτευξη πιθανής φωτοκατάλυσης. Αυτή η διαδικασία επαναλήφθηκε δοκιμάζοντας διαφορετικούς όγκους των χρωστικών στα υπό μελέτη δείγματα με σκοπό την εύρεση της κατάλληλης περιοχής μελέτης και την αποφυγή πλήρους αποχρωματισμού τους. Για την παρακολούθηση της μεταβολής της ισορροπίας των διαλυμάτων λαμβάνονταν ανά συγκεκριμένα χρονικά διαστήματα δείγματα τα οποία μετρούνταν στο φασματοφωτόμετρο HACH. Όταν παρατηρήθηκε να μην μεταβάλλεται άλλο η ρόφηση (abs) συμπεραίναμε ότι το δείγμα έφθανε σε ισορροπία. Στην συνέχεια κατασκευάσαμε διαγράμματα απεικόνισης abs/χρόνος qe/χρόνος, ce/χρόνος & ln(ce/co) για την κάθε χρωστική (Διαγράμματα μελέτης της κινητικής). Την ίδια διαδικασία επαναλάβαμε χρησιμοποιώντας ως ροφητικό υλικό και το εξανθράκωμα από ριζίδια βύνης (0,003 g biochar K850). Με σκοπό να είναι συγκρίσιμα τα αποτελέσματα χρησιμοποιήσαμε τις αναλογίες όγκου και μάζας ροφητικού υλικού που βρήκαμε για τον ενεργό άνθρακα. Στη συνέχεια κατασκευάσαμε και πάλι τα διαγράμματα απεικόνισης abs/χρόνος, qe/χρόνος, ce/ χρόνος & ln(ce/co) για την κάθε χρωστική.Τέλος πραγματοποιήθηκαν και κάποια πειράματα φωτοκατάλυσης με τη χρήση P35060 & P85041 biochar και το διάλυμα του κίτρινου της ζαχαροπλαστικής. Τα αποτελέσματα των πειραμάτων που πραγματοποιήθηκαν με ροφητή βιοεξανθράκωμα K850 διέφεραν από εκείνα με ενεργό άνθρακα. Σε αυτά η ρόφηση με τον ενεργό άνθρακα ήταν μεγαλύτερη σε σύγκριση με τα δείγματα με biochar κάτι που επιβεβαίωσαν και οι σταθερές κινητικής. Μόνο για την χρωστική μπλε του μεθυλενίου τα αποτελέσματα ήταν πολύ κοντά. Όσον αφορά τα αποτελέσματα του πειράματος φωτοκατάλυσης, χρησιμοποιήθηκαν 2 διαλύματα κίτρινου ζαχαροπλαστικής διαφορετικής συγκέντρωσης ένα αραιότερο και ένα πυκνότερο. Το αραιότερο παρατηρήθηκε να αποχρωματίζεται ακαριαία ενώ το πυκνότερο δεν αποχρωματίστηκε ποτέ. Έτσι, καταλήγουμε στο συμπέρασμα ότι το βιοεξανθράκωμα από ριζίδια βύνης δεν έχει την ίδια ικανότητα ρόφησης χρωστικών ουσιών με τον ενεργό άνθρακα από τα υδατικά διαλύματα. Εξαίρεση αποτελεί η μπλε του μεθυλενίου (Methylene Blue ) και από ότι φαίνεται οι κατιοντικές χρωστικές ροφούνται καλύτερα από τα biochar από ριζίδια βύνης.
Abstract (translated): In the present study, two sorbents were used, activated carbon and biochar from malt spent rootelts (biochar K850) to find out whether the ability of activated carbon to absorb dyes can be comparable to that of biochar. And if an alternative use of this biochar can be achieved instead of suspensions of semiconducting powders that act as catalysts in the photocatalysis process. Both materials were in the form of powder. These also took part in the experiment of photocatalysis of a process that involves changing the rate of chemical reactions with the help of artificial or natural light. In our study we referred to a specific category of pollutants, dyes. The dyes we used were Rose Bengal, Bromophenol Red, Methylene Blue, Yellow (E102), Red (E122), and Blue Confectionery Dye (E133). In the first phase of the experiments carried out, activated carbon was used as a method. More specifically, 500 mL solutions were prepared each for the Rose Bengal, Bromophenol red, and Methylene Blue dyes. For those of the confectionery dyes, 1 L solutions were prepared. A specific amount of dye solution was then obtained from each dye solution, and 6 solutions were recreated in vials of a given capacity. To 3 of these, a weighed quantity of activated carbon equal to 0.003 g was added for each sample. The other 3 are the blank samples for the pigment in question and are denoted as blank (1,2,3) while those containing the activated carbon as AC1, AC2, AC3. All 6 were placed in the shade to avoid contact with sunlight and to achieve a possible photocatalysis. This procedure was repeated by testing different volumes of pigments in the studied samples in order to find the appropriate study area and to avoid their complete discoloration. To monitor the change in equilibrium of the solutions, samples were taken at specific intervals which were measured on the HACH spectrophotometer. When absorbance (abs) was no longer changed, we concluded that the sample was equilibrated. Then we constructed abs / time / che / time, ce / time & ln (ce / co) diagrams for each dye (Kinetic Study Diagrams). The same procedure was repeated using as a sorbent material the malt rosin carbonate (0.003 g of K850 biocharger). In order to compare the results we used the volume and mass ratio of sorbent found for activated carbon. Then we rebuilt the abs / time, qe / time, ce / time / ln (ce / co) for each dye. Finally, some photocatalysis experiments using P35060 & P85041 biochar and its confectionery yellow solution. The results of the experiments with sorbent K850 biochar differed from those with activated carbon. In these, sorption with activated carbon was higher, compared to biochar samples, which was confirmed by kinetic constants. Only for the methylene blue dye the results were very close. With regard to the results of the photocatalysis experiment, two solutions of confectionery yellow with different concentrations were used, one was dilution and the other was denser. The first was observed to be instantly discolored, while the denser was never discolored. Thus, we conclude that biochar produced from malt spent rootlets does not have the same ability to absorb dyes such as activated carbon from solutions. Methylene Blue is an exception, and cationic dyes appear to be better in absorbance.
Appears in Collections:Τμήμα Γεωλογίας (ΜΔΕ)

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Διπλωματική Μαρια-Ελισαβετ.pdfΜεταπτυχιακή Διπλωματική εργασία Μαρία-Ελισάβετ Τρούλη2.47 MBAdobe PDFView/Open


This item is licensed under a Creative Commons License Creative Commons