Removal of pollutants from aqueous solutions using biomass and carbon material from sunflower agro-industrial waste

[М. Раденковић]

119 стр.

Хемија - Хемија животне средине / Chemistry - Environmental chemistry

Циљ ове докторске дисертације је добијање нових материјала са високим степеном ефикасности уклањања загађујућих супстанци из водених раствора и у ту сврху испитавана је могућност примене материјала произведених од агроиндустријског отпада сунцокрета. Прво су оптимизовани услови за максималну адсорпцију тешких метала из симулираних узорака отпадних вода коришћењем биомасе љуске семена сунцокрета. За евалуацију ефикасности биосорпције тешких метала, по први пут коришћена је спектроскопија ласерски индуковане плазме (LIBS), заснована на угљендиоксидном ласеру, као метода која је у складу са принципима зелене аналитичке хемије. Као референтна метода за валидацију добијених резултата коришћена је оптичко емисиона спектроскопија индуктивно спрегнуте плазме (ICP-OES). Од сировог материјала агроиндустријског отпада сунцокрета добијен је карбонизовани материјал који је хемијски третиран у циљу добијања два различита узорка активираног угљеничног материјала. Један узорак коришћен је за адсорпцију олова и бакра, а испитивани радни параметри оптимизовани су коришћењем Бокс-Бенкеновог дизајна и методологије одзивне површине. Додатно, овај материјал је тестиран за уклањање бакра из реалног узорка контаминиране воде применом ICP-OES методе. Други узорак коришћен је за уклањање метола из водених раствора. За детекцију метола развијена је волтаметријска метода у којој је коришћена штампана угљенична електрода модификована наночестицама злата које су синтетизоване методом ласерске аблације у течностима. Спектрофотометријском методом оптимизовани су параметара адсорпције, док је новоразвијени волтаметријски сензор, који је показао широк опсег линеарности и високу осетљивост, коришћен за процену ефикасности уклањања метола.

The aim of this doctoral dissertation was to obtain new materials with high efficiency for removing pollutants from aqueous solutions. For that purpose, the potential application of materials produced from sunflower agro-industrial waste was investigated. Initially, the conditions for maximizing the adsorption of heavy metals from simulated wastewater samples using sunflower seed husk were optimized. To assess the biosorption efficiency of heavy metals, laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS), utilizing a carbon dioxide laser, was employed for the first time as a method that is in accordance with the principles of green analytical chemistry. Inductively coupled plasma optical emission spectroscopy (ICP-OES) served as a reference method to validate the obtained results. Carbonized material was obtained from the sunflower agro-industrial waste and chemically treated to produce two distinct activated carbon samples. One sample was used for lead and copper adsorption, and the operating parameters were optimized using Box-Behnken design and response surface methodology. Additionally, this material was tested for the removal of copper from a real sample of contaminated water using the ICP-OES method. Another sample was used to remove metol from aqueous solutions. A voltammetric method was developed for the detection of metol, using a screen-printed carbon electrode modified with gold nanoparticles obtained by laser ablation in liquids. The spectrophotometric method was used to optimize the adsorption parameters, while the newly developed voltammetric sensor, which showed a wide range of linearity and high sensitivity, was used to evaluate the efficiency of metol removal.

љуска сунцокрета, биосорпција, спектроскопија ласерски индуковане плазме, активирани угљенични материјали, Бокс-Бенкенов дизајн, волтаметријски сензор, метол

sunflower seed husk, biosorption, laser-induced breakdown spectroscopy, activated carbon, Box-Behnken design, voltammetric sensor, metol

546.56:504.5:661.183.2(043.3)

Tekst