Vzájemné interakce mezi huminovými látkami bentonitem a olovem

Abstract

V rámci předložené disertační práce byly provedeny experimenty, jejichž cílem bylo objasnit chování huminových látek (HL) při kontaktu s přírodním bentonitem (Bentonit 75, ozn. B75) za různých podmínek. Bylo zjištěno, že interakci HL s B75 nejvíce ovlivňuje valence kationtů obsažených v roztoku, proto byly všechny ostatní faktory zkoumány v přítomnosti jak monovalentních Na+, tak i bivalentních Ca2+ iontů. Z pohledu kontaktního času bylo zjištěno, že v přítomnosti bivalentních kationtů dochází k ustálení adsorbovaného množství HL na B75 mnohem rychleji než v případě monovalentních kationtů. Dále byl zjišťován vliv hodnoty pH na adsorpci HL, přičemž bylo stanoveno, že s rostoucí hodnotou pH klesá adsorbované množství HL. Tato závislost se projevuje primárně v přítomnosti monovalentních Na+ kationtů, v případě bivalentních kationtů je tato závislost zanedbatelná. Posledním faktorem, kterému se tato práce věnuje, je iontová síla, kdy bylo zjištěno, že s rostoucí iontovou silou roste adsorbované množství HL na B75, opět však platí, že závislost se projevuje v mnohem větší míře v přítomnosti monovalentních kationtů v roztoku. Bylo zjištěno, že bivalentní ionty silně zvyšují adsorbované množství HL i pevnost vazby, pravděpodobně tvorbou kationtových můstků. Z analýz připravených materiálů bylo zjištěno, že jsou HL adsorbovány na povrchu B75, kde mohou tvořit v přítomnosti bivalentních kationtů i další vrstvy na již HL pokrytém povrchu B75. K interkalaci HL do mezivrství nedochází. Vzhledem k vysoké afinitě HL ke kationtům kovů byl zkoumán vliv HL na zachycování Pb2+ iontů na B75 při různých hodnotách pH a různých iontových silách nastavených pomocí NaCl jako základního elektrolytu. Bylo zjištěno, že HL mohou zvýšit zachycené množství Pb2+ iontů oproti samotnému B75 hlavně tvorbou vyšších vrstev na již pokrytém povrchu B75, kdy Pb2+ tvoří kationtové můstky. S rostoucí hodnotou pH roste zachycené množství Pb2+ iontů a naopak s rostoucí iontovou silou základního elektrolytu klesá zachycené množství kationtů Pb2+. Bylo také zjištěno, že i při výrazné změně parametrů roztoku (hodnota pH, iontová síla) dochází k pevnému zachycení Pb2+ iontů v komplexu Pb-HL/B75, čímž jsou olovnaté ionty trvale odstraněny z prostředí. V roztocích zde byly přítomny jak bivalentní Pb2+, tak i monovalentní Na+ ionty, přičemž HL vykazovaly chování při adsorpci jako v přítomnosti bivalentních Ca2+ iontů, lze tedy usuzovat, že HL preferují při vazbě na B75 nebo mezi sebou bivalentní kationty.

Introduced dissertation work deals with experiments targeted to clarify the behavior of humic substances (HS) in the contact with natural bentonite (type Bentonit 75, B75) at various conditions. It was found out, that the valence of cations present in the solution has the greatest influence at HS interactions with B75. Therefore all another factors were investigated in the presence of both monovalent and divalent cations. From the sight of contact time it was found out, that the adsorbed amount of HS was stabilized much faster in the presence of divalent cations then in the presence of monovalent cations. Further the influence of the pH value on the HS sorption was investigated. It was stated, that the adsorbed amount of HS decreases with increasing pH value. This influence appears mainly in the presence of monovalent cations, in the case of divalent cations the influence of pH value was negligible. Last factor mentioned in this work is the value of ionic strength. It was found out, that the adsorbed amount of HS on the B75 arises with increasing ionic strength, again the effect of ionic strength is greater in the presence of monovalent cations then in the presence of divalent cations. Generally it was found out, that divalent cations increase adsorbed amount of HS and also they increase strength of bonds between B75 and HS or between molecules of HS to each other, which is probably caused by cation bridges formation. It was stated from analyses of prepared materials, that the HS are adsorbed on the surface of B75, where they can form higher layers at the covered B75 surface in the presence of divalent cations. The intercalation of HS to the interlayer doesn’t take place. Due to high affinity of HS to the metal cations, the influence of HS to Pb(II) capture at B75 was investigated at various pH values and ionic strength values (adjusted by NaCl as background electrolyte). It was found out, that HS can increase the captured amount of Pb(II) against B75 alone, but it is mainly due to the formation of higher layers of HS at the covered clay surface. Pb(II) cations form probably cation bridges between HS and B75 surface. Captured amount of Pb(II) increases with increasing pH value and it decreases with increasing ionic strength of background electrolyte. Also there are observed strongly bound and immobilized Pb(II) cations in the Pb-HS/B75 complex, also after huge change of solution parameters (pH value, ionic strength value). This is probably one of the mechanisms of Pb(II) removing from environment. From the sight of HS, there are both monovalent (Na) and divalent (Pb) cations present in the solution and adsorption of HS shows behavior as in the presence of divalent cations. So it can be stated, that HS prefer divalent cations during binding to B75 surface or to another HS molecule.