Search papers

Article details

  • Materiały Ceramiczne/Ceramic Materials
  • Vol: 62, Issue: 2, 2010
  • pp: 218-223

download: article (PL)

Immobilization of heavy metal cations within the fired materials based on natural smectite and zeolite

Abstract (EN)

The work presents results of the application of natural sorbents for immobilization of heavy metal cations (Cd2+, Cr3+, Pb2+, Zn2+ or Ag+) performed from aqueous solutions and of usage them to prepare building materials. Sorption was conducted on sodium form of natural clinoptilolite and smectite originated from Poland.

Both sorbents containing various heavy metal cations were applied to obtain building materials. It was demonstrated that the samples composed of 80% smectite - 20% clinoptilolite and 80% smectite - 20% sand, fired at 900°C or 1100°C are safe materials with insignificant leaching of cations. It was found that the temperature of sintering, the introduction of heavy metal ions into materials and a kind of leaching component had the clear influence on bulk density and compressive strength. A range of compressive strength of about 3-17 MPa was measured. The influence of heavy metal cations on the compressive strength values was significant and dependent on the valence of cation immobilized. However, the cations did not modify the phase composition and the microstructure of materials. Effectiveness of cation immobilization in the mineral matrix is shown.

In the work, results of IR spectroscopy, X-ray diffraction analysis, SEM observations, AAS analysis and technological investigations are presented.

Keywords (EN): Zeolite, Smectite, Heavy metal, Immobilization, Fired materials

Immobilizacja kationów metali ciężkich w materiałach wypalanych na bazie smektytu i zeolitu naturalnego

Król M., Mozgawa W., Pichór W.

Abstract (PL)

W pracy przedstawiono wyniki badań nad zastosowaniem naturalnych sorbentów do immobilizacji kationów metali ciężkich (Cd2+, Cr3+, Pb2+, Zn2+ lub Ag+) i późniejszym wykorzystaniem do otrzymywania tworzyw budowlanych. Sorpcja została przeprowadzona na sodowych formach klinoptilolitu i smektytu, pochodzących ze złóż karpackich.

Obydwa sorbenty zawierające różne kationy metali ciężkich wykorzystano do otrzymywania nowych tworzyw budowlanych o dobrych właściwościach użytkowych. Próbki otrzymano podczas wypalania w temperaturach 900°C lub 1100°C, wykorzystując jako składnik podstawowy smektyt, a jako składniki schudzające klinoptilolit lub piasek kwarcowy w ilości 20% wagowych. Stwierdzono, że temperatura wypalania, rodzaj kationów metali ciężkich i rodzaj wykorzystanego surowca schudzającego wpływa na gęstość pozorną i wytrzymałość na ściskanie uzyskanych materiałów. Wartości wytrzymałości na ściskanie mieszczą się w zakresie 3-17 MPa. Zaobserwowano także wyraźny wpływ rodzaju kationów metali ciężkich wprowadzonych do struktury materiału na jego wytrzymałość; rośnie ona wraz ze wzrostem stopnia utlenienia jonów. Pomimo to brak jest istotnych różnic w składzie fazowym i mikrostrukturze. Wykazano także skuteczność immobilizacji kationów metali ciężkich w mineralnej osnowie.

Metodami badań wykorzystanymi w niniejszej pracy były spektroskopia w podczerwieni, rentgenowska analiza fazowa, obserwacje w skaningowym mikroskopie elektronowym, atomowa spektroskopia absorpcyjna i badania technologiczne.

Keywords (PL): zeolit, smektyt, metale ciężkie, immobilizacja, materiały wypalane

return…