Skip to main content
Login | Suomeksi | På svenska | In English

Browsing by Subject "adsorptio"

Sort by: Order: Results:

  • Kosteikkosedimentin soveltuvuus fosforin pidätykseen pintavalunnasta 
    Leppänen, Janette (2016)
    Maatalouden pintavalunnan ravinnehuuhtoutumat ovat yksi suurimmista hajakuormituksen lähteistä aiheuttaen vesistöjen ravinnekuormitusta. Maatalouden vesiensuojelukosteikkojen tarkoituksena on vähentää pellolta kulkeutuvia ravinteita. Kosteikon laskeutusaltaisiin kertyy hienojakoista sedimenttiä, johon on sitoutunut paljon fosforia. Sedimentillä ei ole kasviravitsemuksellista merkitystä, mutta suuren P-pidätyskapasiteetin johdosta sitä voidaan käyttää ehkäisemään P:n huuhtoutumista runsaasti P:a sisältävissä maissa. Tämän pro gradu –tutkielman tavoitteena oli selvittää kosteikkosedimentin hyödynnettävyyttä helppoliukoista fosforia sisältävän maan kunnostuksessa (esim. karjan ruokintapaikat) ja siten vähentää fosforia valumavedessä ja hillitä maatalouden vesistökuormitusta. Tutkimuskohteina oli kaksi runsaasti helppoliukoista fosforia sisältävää peltomaata (Rehtijärvi ja Ojainen), joihin on sekoitettu Liedonperän maatalouskosteikon sedimenttiä eri seossuhteilla (0; 2; 5; 10 ja 50 %). Lisäksi samoja koemaita käytettiin erillisessä sadetuskokeessa, ja tässä työssä tutkittiin maiden fosforinpidätysominaisuuksia ennen ja jälkeen sadetuksen. Sedimentti-maa -seosten hyödynnettävyyttä maan kunnostuksessa tutkittiin analysoimalla koemaiden perusominaisuudet, uuttamalla epäorgaanisen fosforin fraktiot ja heikosti kiteytyneiden oksidit sekä määrittämällä sorptio-desorptioisotermit. Kosteikon sedimentissä fosfori oli pääosin sitoutunut raudan oksideihin (NaOH-P), jonka liikkuvuus riippuu hapetus-pelkistys –olosuhteista. Rehtijärven hietamaa sisälsi suhteellisen paljon helppoliukoista (NH4Cl-P) fosforia, mutta fraktio pieneni sedimenttiä lisätessä. Ojaisten maa oli ominaisuuksiltaan samankaltainen kuin sedimentti ja vaikka sedimentin lisääminen näkyi Ojaisten maissa, eivät vaikutukset olleet Rehtijärven suuruisia. Tämä johtuu Rehtijärven alun perin suuresta fosforipitoisuudesta ja vähäisestä oksidipitoisuudesta kun taas Ojaisten maan fosforipitoisuus on pienempi, mutta oksidipitoisuus suuri. Sorptio-desorptio -kuvaajat todettiin sorptiokapasiteettia- ja indeksiä herkemmäksi menetelmäksi pieniä sedimenttieroja sisältävien maiden tutkimiseen ja jo 5 %:n sedimenttilisäys selvästi pienensi P:n desorptiota koemaissa. Oksidipinnan lisääminen tuottaa pidempiaikaisen vaikutuksen Fe- ja Al-oksidien sitoutuessa maaperään lisäten P-pidätystä. Sedimentissä olevat suolat lisäävät fosforin sitoutumista, mutta vaikutus on lyhytaikaista, sillä helppoliukoiset suolat huuhtoutuvat pois maaperästä sadetuksen kuluessa. Kosteikkosedimentillä on suuri potentiaali pidättää fosforia pintavalunnasta ja sedimenttiä pystyisi hyödyntämään runsaasti helppoliukoista fosforia sisältävien maiden fosforinpidätykseen esimerkiksi ojasuodattimen tai suodatinkerroksen rakentamisella eläinten jaloittelutarhaan. Tämän työn ja sadetuskokeen perusteella sopiva sedimenttilisäys maahan on noin 5 %.
  • Nanofibrilloitu selluloosa adsorbenttina resurssiviisaassa vesienkäsittelyssä : adsorptiokyky ja -mekanismit 
    Heinonen, Reija (2020)
    Mining of sulfide minerals produces acidic effluents rich in soluble metals and sulfate. The effluents pose a risk to the environment and must therefore be treated prior to their release. Conventionally, effluents are neutralized, and remaining metals are precipitated as hydroxides by means of alkaline minerals or industrial chemicals. The process leads to a formation of large amounts of disposable sludge containing valuable metals. Efforts are needed for more sustainable and resource efficient water treatment in the spirit of circular economy. Nanofibrillated cellulose (NFC) adsorbents are a promising and sustainable alternative to conventional treatments as cellulose is the most abundant natural polymer. In addition, NFC can be prepared from industrial byproducts and its surface properties can easily be modified to adsorb pollutants with different chemical properties. Understanding the adsorption mechanisms is essential for the rational development and use of NFC in water treatment and environmental protection in the future. Based on previous studies, anionic NFC retains metal cations and sulfate anions simultaneously from aqueous solutions. However, the adsorption mechanisms in conditions comparable to e.g. authentic mining water with high metal salt concentrations are poorly understood. In this Master’s Thesis work, adsorption experiments with pure metal salt solutions of increasing metal concentrations (0-800 mM) were carried out to investigate the adsorption mechanisms of metal cations and anions. Based on previous studies five cations with different chemical properties were chosen: Na⁺, Mg²⁺, Mn²⁺, Al³⁺ ja Fe³⁺. The adsorption was examined in both metal chloride and sulfate solutions to also elucidate the co-adsorption of counter ions and their possible effects on metal adsorption on NFC. The Freundlich adsorption isotherm model was utilized to analyze the adsorption of metals. In addition, removal percentages were calculated for both metal cations and their counter anions. NFC was observed to retain all metal cations equally regardless of their different properties and pH-values of the metal salt solutions. The removal percentage of both cations and anions ranged mainly between 14–20 % and the removal capacity of NFC decreased only slightly with increasing initial concentrations. No remarkable differences were observed in the adsorption isotherms of different metals and the adsorption was almost linear in the whole concentration range. Despite the relatively low removal percentages, the amounts of metals adsorbed by NFC (mmol/g dry weight) were tenfold compared to those previously obtained in many studies. According to the results, NFC adsorbed cations non-specifically with weak interactions and the dominating adsorption mechanism resembles physical rather than chemical adsorption. Upon the adsorption of cations, an equal amount of negative charge was co-adsorbed and hence the adsorption of anions was deemed electrostatic in nature.
  • Seostuksen vaikutus ZrO2-nanokuidun antimoniadsorptiokapasiteettiin 
    Penttinen, Toni (2020)
    Antimoni on raskasmetalli, jonka olemassaoloon ja vaaroihin on havahduttu parin viimeisen vuosikymmenen aikana. Ongelmallisia kohteita antimonin suhteen ovat erityisesti kaivosympäristöjen vesistöt ja maaperät. Radiokemian kannalta oleellisempi ongelmapaikka on ydinvoimalaitosten primääripiirin vesi, jossa tavataan gamma-aktiivisia antimonin isotooppeja 122Sb, 124Sb ja 125Sb. Isotooppeja muodostuu piirin korroosiotuotteiden aktivaation seurauksena. Tutkimusta liittyen antimonin erotukseen vesimatriisista on tehty varsin vähän, ja uusia, tehokkaampia menetelmiä on pyritty kehittämään. Yksi tutkimuksen alaisista materiaaleista on ollut jo ennestään paljon tutkitun zirkoniumdioksidin, eli zirkonian, toiminta antimoniadsorbenttina. Adsorption hyötyihin kuuluvat sen yksinkertaisuus ja edullisuus. Kirjallisuuskatsauksessa tutustutaan zirkoniaan ja sen ominaisuuksiin. Tutustutaan myös seikkoihin, jotka puoltavat zirkonian saattamista nanokuitumuotoon. Työn kokeellisessa osiossa tutkittiin nanokuitumuotoisen zirkonian kykyä toimia antimoniadsorbenttina vesifaasissa. Lantaani- ja vanadiinidouppausten vaikutusta kuidun adsorptiokapasiteettiin selvitettiin. Seostamalla zirkoniaa lantaanilla saatiin kuidun antimoniadsorptiokapasiteettia parannettua. Tutkittuja adsorptioon liittyviä parametreja olivat kuitujen isoelektrinen piste, täyttöarvo, jakaantumiskerroin ja sorptioprosentti. Kilpailevan anionin vaikutusta kuidun isoelektriseen pisteeseen tutkittiin sulfaattilisäyksillä. Kuidun selektiivisyyttä selvitettiin osaltaan tutkimalla kuidun adsorptio-ominaisuuksia seleenin suhteen.

Yhteystiedot

HELSINGIN YLIOPISTO