Ημερολόγιο Εκδηλώσεων

Περιγραφή:
ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΚΡΗΤΗΣ
Σχολή Μηχανικών Περιβάλλοντος, Πολυτεχνειούπολη, Χανιά 73100

ΑΝΑΚΟΙΝΩΣΗ ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗΣ Διπλωματικής

Όνοματεπώνυμο Φοιτητή: Μουργελά Ραφαήλα Νίκολα
Α.Μ.: 2013050007
Ημερομηνία Παρουσίασης: Παρασκευή 14 Σεπτεμβρίου 2018
Ώρα: 13.00
Αίθουσα: Κ2.Α3

Θέμα «Προσρόφηση Ni (II) σε βιοεξανθρακώματα (biochars) διαφορετικών ειδών βιομάζας»

Title « Ni (II) Adsorption on biochars produced from different types of biomass»


Επιβλέπων: Καθηγητής Ευάγγελος Διαμαντόπουλος

Τριμελής Εξεταστική Επιτροπή:
1. Καθηγητής Ευάγγελος Διαμαντόπουλος (επιβλέπων)
2. Επ. Καθηγητής Νικόλαος Ξεκουκουλωτάκης
3. Καθηγητής Κωνσταντίνος Κομνίτσας


Περίληψη:
Στην παρούσα διπλωματική εργασία μελετήθηκε η προσρόφηση Ni(II) από υδατικό διάλυμα σε τρία διαφορετικά είδη βιομάζας: σε Λυματολάσπη, Πυρηνόξυλο και Οργανικό Κλάσμα Αστικών Απορριμμάτων. Με χρήση των παραπάνω δειγμάτων πραγματοποιήθηκε η παραγωγή βιοεξανθρακωμάτων με πυρόλυση σε δύο θερμοκρασίες 300⁰C και 500⁰C. Συνολικά δηλαδή παρήχθησαν 6 βιοεξανθρακώματα. Οι βιομάζες και τα παραγόμενα βιοεξανθρακώματα χαρακτηρίστηκαν ως προς τη στοιχειακή τους σύνθεση, την τέφρα, τα πτητικά στερεά, το pH, την ηλεκτρική αγωγιμότητα, την αλατότητα και την κατιοενταλλακτική τους ικανότητα. Επίσης, στις βιομάζες μετρήθηκε η περιεχόμενη υγρασία, ενώ στα βιοεξανθρακώματα προσδιορίστηκε επιπλέον το σημείο μηδενικού φορτίου και η φαινόμενη πυκνότητα. Από τις συγκεκριμένες αναλύσεις και από την απόδοση της πυρόλυσης προέκυψε ότι τα βέλτιστα βιοεξανθρακώματα, βάσει φυσικοχημικών ιδιοτήτων, ήταν αυτά που προέκυψαν από την πυρόλυση στους 300⁰C.

Στη συνέχεια πραγματοποιήθηκαν πειράματα προσρόφησης για τα βιοεξανθρακώματα που παρήχθησαν στους 300⁰C μόνο, καθώς αυτά των 500⁰C απορρίφθηκαν λόγω της στοιχειακής τους σύνθεσης. Στα πειράματα προσρόφησης μελετήθηκε η επίδραση τριών παραμέτρων στην προσρόφηση του Ni(II), συγκεκριμένα της δόσης του εκάστοτε προσροφητή, του pH του διαλύματος, και του χρόνου επαφής. Μελετήθηκε η κινητική και η ισορροπία της προσρόφησης Ni(II) στα 3 χρησιμοποιούμενα βιοεξανθρακώματα. Τα αποτελέσματα των πειραμάτων έδειξαν ότι η προσρόφηση Ni(II) επηρεάζεται από όλες τις εξεταζόμενες παραμέτρους. Για τη μελέτη της κινητικής της προσρόφησης εφαρμόστηκαν 2 μοντέλα, ψευδο-πρώτης και ψευδο-δεύτερης τάξης. Το μοντέλο της ψευδο-δεύτερης τάξης είναι αυτό που περιγράφει με βέλτιστο τρόπο την κινητική που ακολούθησαν τα βιοεξανθρακώματα. Επιπλέον, με βάση τα αποτελέσματα των κινητικών πειραμάτων, αποδείχθηκε ότι όλα τα βιοεξανθρακώματα που εξετάστηκαν ήταν ικανά να απομακρύνουν το Ni(II) σε πολύ ικανοποιητικό βαθμό από το υδατικό διάλυμα.
Όσον αφορά στη μελέτη της ισορροπίας της προσρόφησης χρησιμοποιήθηκαν η ισόθερμη Freundlich και η ισόθερμη Langmuir. Η Freundlich ήταν αυτή που περιέγραψε ικανοποιητικά την ισορροπία της προσρόφησης, ενώ η Langmuir δεν προσομοίασε την ισορροπία σε κανένα υλικό.
Από τα παραγόμενα βιοεξανθρακωματα αυτό που είχε το καλύτερο αποτέλεσμα στην προσρόφηση Ni(II) ήταν αυτό που παρήχθη από λυματολάσπη στους 300⁰C.



Abstract:
Biochar is a carbonaceous material that is produced through pyrolysis of biomass. As biochar feedstock, a wide variety of materials can be used, including agricultural and agroindustrial waste, the organic fraction of municipal solid waste, sewage sludge, animal manure, etc. Depending on the type of feedstock, as well as on the conditions adopted during pyrolysis, the obtained biochars can be characterized by very different properties.
The reason for which biochar has been attracting much attention lately, is that its properties allow its use in various environmental applications. In fact, biochar has been studied not only as a soil amendment for both agronomic and remediation purposes, but also as an adsorbent for removing both organic and inorganic pollutants from water and wastewater. Among potential inorganic pollutants, metals have been quite researched, due to their resistance to biodegradability, resulting in their accumulation in living organisms. Therefore, it is extremely important that water and wastewater that are contaminated with these substances, are appropriately treated for their purification.
In the present study, three different waste biomass feedstocks, namely sewage sludge, exhausted olive pomace and the organic fraction of municipal solid waste, were used to generate biochar through pyrolysis at two different temperatures, i.e. 300 and 500 °C, under inert conditions. The obtained materials were characterized regarding their main properties and then evaluated as potential adsorbents for metal removal from aqueous solutions. Batch adsorption experiments were carried out to investigate the influence of agitation time, adsorbent dose, pH and initial concentration on Ni2+ removal. Furthermore, adsorption kinetics and equilibrium were studied through these experiments.
Biochars produced at 300 ºC appeared more suitable for Ni2+ adsorption. Moreover, it was shown that under the investigated conditions adsorption equilibrium can be attained after 8 h, while the process can effectively be carried out without pH adjustment. Among the examined adsorbents, the material derived from sewage sludge pyrolysis at 300 ºC appeared as the most effective for Ni2+ adsorption, with observed removal efficiencies above 94%.