Streszczenie pracy

ZASTOSOWANIE SYNTETYCZNYCH SORBENTÓW ZEOLITOWYCH DO
USUWANIA SUBSTANCJI ROPOPOCHODNYCH
Streszczenie
W dobie postępującego uprzemysłowienia substancje ropopochodne stanowią jedno z
poważnych źródeł zanieczyszczeń środowiska naturalnego. Podczas wydobycia, transportu,
dystrybucji i magazynowania ropy naftowej oraz jej produktów, mogą przedostać się one do
środowiska powodując skażenie na poziomie atmosfery, litosfery, hydrosfery oraz biosfery.
Ze względu na zasięg oddziaływania i niekorzystny wpływ substancji ropopochodnych na
przyrodę nieożywioną i ożywioną, niezmiernie ważne jest poszukiwanie skutecznych metod i
nowych materiałów przeznaczonych do usuwania tego typu substancji z miejsc nimi
skażonych.
Popularną metodą likwidacji zanieczyszczeń substancjami ropopochodnymi jest
stosowanie różnego rodzaju adsorbentów. Wśród adsorbentów mineralnych ważną rolę
odgrywają zeolity, jednakże do tej pory nie były one wykorzystywane jako sorbenty do
usuwania substancji ropopochodnych.
W niniejszej pracy jako sorbenty substancji ropopochodnych zastosowano zeolity
syntetyczne, o typie struktury Na-X i Na-P1, otrzymane z popiołów lotnych, zeolit naturalny
– klinoptilolit oraz sorbent handlowy – Absodan. Zbadano właściwości fizyczne, chemiczne,
mineralogiczno-strukturalne i
teksturalne sorbentów wykorzystując
m.in.
dyfrakcję
rentgenowską, mikroskopię skaningową, spektroskopię fluorescencyjną, spektroskopię w
podczerwieni oraz niskotemperaturową izotermę adsorpcji/desorpcji azotu i porozymetrię
rtęciową.
Na potrzeby eksperymentu usuwania wycieków substancji ropopochodnych
z powierzchni utwardzonych użyto oleju napędowego Verva ON, oleju Biodiesel B100 oraz
zużytego oleju silnikowego. Do badań sorpcji związków ropopochodnych z wód i gazów
wykorzystano natomiast benzen, toluen i ksylen (BTX).
Badane sorbenty mineralne różniły się znacznie parametrami teksturalnymi. Zeolity z
popiołów lotnych wyróżniały najwyższe wartości powierzchni właściwych, które wynosiły
94,5 m2/g dla Na-P1 i 157 m2/g dla Na-X. Powierzchnie właściwe pozostałych sorbentów
były znacznie niższe i wynosiły 18 m2/g dla klinoptilolitu i 24 m2/g dla Absodanu.
Analiza elementarna CHN wykazała, że najwyższą efektywność sorpcji względem olei
wykazywał zeolit syntetyczny Na-P1. Jego maksymalna pojemność sorpcyjna względem
oleju Verva ON była równa 0,85 g oleju/g sorbentu. Nieco niższą wartość sorpcji odnotowano
dla zeolitu Na-X - 0,75 g/g sorbentu. Wielkości sorpcji oleju Verva ON na Absodanie i
klinoptilolicie wynosiły odpowiednio 0,40 i 0,23 g/g sorbentu. Wartości maksymalnych
pojemności sorpcyjnych były ściśle związane z właściwościami teksturalnymi sorbentów.
Bardziej rozwinięta powierzchnia właściwa zeolitów syntetycznych powodowała, że
pochłaniały one prawie czterokrotnie więcej substancji ropopochodnych na jednostkę masy
niż zeolit naturalny i prawie dwukrotnie więcej niż Absodan.
Dla sorpcji związków BTX z roztworów wodnych stwierdzono podobne wielkości
sorpcji dla zeolitu Na-X oraz Na-P1 (około 0,32 mg BTX/g sorbentu). Wielkość sorpcji
benzenu i jego pochodnych była wynikiem oddziaływań specyficznych elektronów π
pierścienia aromatycznego z siecią krystaliczną minerałów zeolitowych.
W przypadku sorpcji związków BTX ze strumienia gazu najefektywniejszym
sorbentem był zeolit Na-X. Dla benzenu, toluenu, o-, m- i p-ksylenu jego pojemność
sorpcyjna wynosiła odpowiednio 384, 525, 545, 564 i 573 µmol/g sorbentu. Otrzymane
wielkości sorpcji wynikały najprawdopodobniej z obecności w strukturze zeolitu Na-X
„okien” o wymiarach podobnych do średnic cząsteczek analizowanych związków.
Dla zużytych sorbentów zeolitowych po sorpcji substancji ropopochodnych
zaproponowano sposób utylizacji. Wykorzystano je jako dodatki modyfikujące skład
mieszanki mineralnej do produkcji kruszywa lekkiego. Dodatek ten zapewnił pożądaną
porowatość otrzymanych kruszyw oraz odpowiednie parametry techniczne.
Wyniki otrzymane w pracy wskazują, że zeolity z popiołów lotnych z powodzeniem
mogą być stosowane jako sorbenty substancji ropopochodnych. Posiadały one zdecydowanie
lepsze zdolności sorpcyjne względem tych substancji w stosunku do sorbentu komercyjnego.
Wykazano również, że sorpcja substancji ropopochodnych na zeolitach z popiołów lotnych
ma charakter fizyczny, uzależniony w głównej mierze od parametrów teksturalnych sorbentu
oraz jego uziarnienia.
Zaproponowane w pracy wykorzystanie zeolitów z popiołów lotnych może
w znacznym stopniu przyczynić się nie tylko do redukcji deponowanych ilości popiołów, ale
również
do
eliminacji
ropopochodnymi.
zanieczyszczeń
środowiska
szkodliwymi
substancjami