Arsenic (As) contamination is a worldwide problem, and millions of people are suffering from it. There are two major inorganic forms of As in waters: arsenate(V) and arsenite(III), and adsorption to a sorbent material may be an efficient method to handle them. In this study, we focused on As(III), the more toxic form, which predominates under reducing conditions. The As(III) removal properties of four sorbent materials: hydrotalcite, Mg−Al layered double hydroxide, amorphous aluminium hydroxide and amorphous titanium oxide, are examined from the following viewpoints: As(III) adsorption, the effects of pH, the effects of adsorbent concentration, adsorption as a function of dissolved As(III), and the effect of co-existing anions (HCO3− and PO43−). The maximum adsorption of As(III) to HT (0.1 mmol As(III)/g adsorbent), Mg-Al LDH (0.1 mmol As(III)/g adsorbent), am-Al(OH)3 (0.22 mmol As(III)/g adsorbent), and am-TiO2 (0.21 mmol As(III)/g adsorbent) occurred at pH 7.5, 7, 7, 8, respectively. At this pH, approximately 20%, 62%, 35%, and 98.3%, respectively, of the added As(III) was adsorbed. When the As(III) to sorbent ratio was increased, the adsorption was instead around 7% to am-Al(OH)3 (2.2 mmol As(III)/g adsorbent), and 46.3% to am-TiO2 (2.1 mmol As(III)/g adsorbent). These figures show that am-TiO2is the most efficient sorbent for As(III) adsorption of the four materials tested, Mg-Al LDH is second best, while HT and am-Al(OH)3 are not suitable for As(III) removal. The adsorption of As(III) to Mg-Al LDH as a function of dissolved As(III) could be adequately described by a linear equation, suggesting that As(III) adsorption to Mg-Al LDH was governed by anion exchange. As a result, the co-existing anions (HCO3- and PO43-) showed a significant influence on As(III) adsorption to Mg-Al LDH. Considering the interfering effects of co-existing anions on am-TiO2, HCO3− did not influence As(III) adsorption, while PO43- caused a slight but clear competition effect. Overall, am-TiO2 would be the best choice of these four materials in contact with As-contaminated groundwater due to its superior As(III) removal properties and the limited competition from co-existing anions on As(III) adsorption. / Alltför höga halter av arsenik (As) i vatten är ett världsomspännande problem som orsakar hälsoproblem för miljontals människor. Det finns två huvudsakliga oorganiska former av As i vatten: arsenat(V) och arsenit(III), och adsorption till ett material (s.k. ”sorbent”) kan vara eneffektiv metod för att avlägsna dem från vatten. I denna studie fokuserade vi på arsenit(III), den mer giftiga formen, vilken dominerar under reducerande förhållanden. Vi undersökte adsorptionsegenskaperna för arsenit(III) för fyra sorbentmaterial som kan vara tänkbara när det gäller arsenikrening av förorenade vatten: hydrotalkit, s.k. Mg-Al LDH (Mg-Al-skiktad dubbelhydroxid), am-Al(OH)3 (amorf aluminiumhydroxid), och am-TiO2 (amorf titandioxid). Dessa material undersöktes när det gäller följande: adsorption av arsenit(III) som funktion av pH,betydelsen av sorbentkoncentration, adsorption som funktion av löst arsenit(III) (”isoterm”), och konkurrens från samexisterande anjoner (HCO3− och PO43−). Den maximala adsorptionen av As (III) till HT (0,1 mmol As(III)/g sorbent), Mg-Al LDH (0,1 mmol As(III)/g sorbent), am-Al(OH)3 (0,22 mmol As(III)/g sorbent) och am-TiO2(0,21 mmol As(III)/g sorbent) inträffade vid pH 7,5, 7, 7, respektive 8. Vid dessa pH-värden adsorberades ungefär 20%, 62%, 35% respektive 98,3% tillsatt As(III). När kvoten mellan As(III) till sorbent ökades blev adsorptionen istället cirka 7% till am-Al(OH)3 (2,2 mmol As(III)/g sorbent) och 46,3% till am-Ti02(2,1mmol As(III)/g sorbent). Dock var adsorptionsmängden per viktsenhetsorbenthögre över hela pH-området. Dessa siffror visar att am-TiO2 är det mest effektiva av de fyra testade materialen för As(III)-adsorption, Mg-Al LDH det näst bästa, medan HT och am-Al(OH)3 är olämpliga för detta ändamål. Adsorptionen av As(III) till Mg-Al LDH som funktion av löst As(III) kunde beskrivas väl med en linjär ekvation, vilket antyder att adsorptionen av As(III) till Mg-Al LDH styrdes av anjonbyte. I konsekvens med detta hade de samexisterande anjonerna (HCO3- och PO43-) ett betydande inflytande på As(III)-adsorptionen till Mg-Al LDH. För am-TiO2 påverkade HCO3− inte As(III)-adsorptionen, medan PO43- orsakade en liten men tydlig konkurrenseffekt. Sammantaget är am-TiO2 det bästa valet av dessa fyra material i kontakt med As- kontaminerat grundvatten på grund av dess betydligt bättre förmåga att avskilja arsenit(III) och den förhållandevis blygsamma konkurrensen från andra anjoner.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-273970 |
| Date | January 2020 |
| Creators | Ding, Kaijie |
| Publisher | KTH, Hållbar utveckling, miljövetenskap och teknik |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-ABE-MBT ; 20192 |
Page generated in 0.0022 seconds