Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Morphological analysis of organo-montmorillonites via MD simulations

Karataş Deniz, Tekin Adem, Can Muhammed F., Xu Zhenghe, Çelik Mehmet S.

Physicochemical Problems of Mineral Processing

|

2022

|

Vol. 58, iss. 5

art. no. 152499

EN

Adsorption on clay surfaces has been studied intensively in recent years. The most curious subject of these studies, which are generally experimental, is how the surfactants are adsorbed at the atomic level to the surface. In this study, the adsorption of quaternary amine salt (tetradecyl dimethyl ethyl benzyl ammonium chloride–TDEBAC) to sodium montmorillonite (Na-MMT) with various cation exchange capacities (CEC) was investigated by using Molecular Dynamics (MD) simulation. In the simulations, as in the experimental studies, it was revealed that the surfactants were both adsorbed on to basal surfaces and settled between the layers. From the morphological analysis obtained from MD simulations, it was calculated that the inter-molecular interaction between the layers was higher than on the basal surface. For example, for the model with 118 CEC motif, the binding energy of all three surfactants in the models with the hydrophilic heads facing the same direction was calculated as -678.18 kcal/mol at the basal surface, while this value was found to be -688.90 kcal/mol in the interlayer. The more striking result is that in the simulations made by turning the head of the middle one of the three surfactants towards the tails of the right and left ones, only -34.86 kcal/mol binding energy was calculated on the basal surface, while this value was -525.63 kcal/mol in the interlayer. As compared middle reversed surfactant models with the same direction ones, despite increased CEC the intermolecular interaction decreased for the basal surface, but the interaction increased between the layers.

2

Improving the Quality of Clay Powders by Mechanoactivation

Bogoslavets Volodymyr, Voloshyn Yurii, Hrytsulyak Halyna, Yurych Lidiia

Journal of Ecological Engineering

|

2022

|

Vol. 23, nr 12

145--154

EN

The ability to effectively use mineral resources is the key to the sustainable development of industry in modern conditions of environmental protection. High-quality bentonites are rarely found in nature, so technologies for improving the quality of clay powders are quite relevant today. The article considers the possibility of improving the quality of clays obtained from candidate quarries for the purpose of further use as components of drilling fluids. The filtration and rheological characteristics of drilling fluids obtained on the basis of activated clay powder were also investigated by Benta Limited Liability Company.

3

Ocena wpływu aktywacji bentonitu na jego właściwości sorpcyjne

Niziurska Natalia, Skokoń Magdalena, Ściślak Szymon, Wieczorek Wojciech, Fendrych Katarzyna

Analit

|

2022

|

Nr 12

23--35

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań dotyczące oceny wpływu aktywacji bentonitu na jego zdolności sorpcyjne. W tym celu analizie poddano betonit surowy pochodzący ze słowackiego złoża Jelśovy Potok oraz betonit poddany procesowi aktywacji z wykorzystaniem Na2CO3. Materiał do badań stanowiły próbki bentonitu pobrane podczas wyjazdu technologicznego na terenie firmy CERTECH w Niedomicach. Proces aktywacji skutkuje wzrostem ilości wyługowanych z bentonitu rozpuszczalnych w wodzie składników oraz wzrostem pHPZC, tj. wartości pH przy którym powierzchnia zawiesiny bentonitu wykazuje w wodzie elektryczny ładunek zerowy. Ponadto proces aktywacji sodowej bentonitu skutkuje niemal 4-krotnym wzrostem wartości pojemności kationowymiennej CEC, która kształtuje się na poziomie 353.3 meq/100 g bentonitu aktywowanego. Analiza składu ilościowego oraz fazowego, dokonana w oparciu o wyniki uzyskane za pomocą odpowiednio spektroskopii fluorescencji rentgenowskiej XRF oraz dyfraktometrii rentgenowskiej XRD, potwierdziła skuteczność zastosowanej procedury aktywacji bentonitu. Pomiary z wykorzystaniem spektroskopii FT-IR ujawniły pozostałość węglanu w strukturze materiału po procesie aktywacji. Badania mikrostrukturalne z wykorzystaniem skaningowej mikroskopii elektronowej SEM wskazuje, iż proces aktywacji wpływa na różnice w rozmiarze ziaren bentonitu aktywowanego (126 μm) w stosunku do bentonitu surowego (512 μm). Wzrost rozwinięcia powierzchni swobodnej bentonitu aktywowanego wpływa korzystnie na jego zdolności sorpcyjne.

EN

This work presents results of research related to assessment of activation of bentonite on its sorption properties. Samples originated from Slovak deposit Jelśovy Potok, and bentonite activated with Na2CO3. Bentonite was aquired during field trip to CERTECH located in Niedomice, Poland. Process of activation leads to increase of amount of water soluble substances leached from bentonite and an increase in pHPZC. A specific value of pH in which surface of the bentonite displays zero electrical charge. Additionally, activation of bentonite results in almost 4 times increase of Cation Exchange Capacity (CEC), which is around 35.3 [meq/100g] of activated bentonite. Quantitive and phase analysis was conducted through results of XRF and XRD methods, and they showed clear effectiveness of bentonite activation. FT-IR analysis revealed residues of carbonates inside structures of bentonite, a byproduct of activation. SEM microscopy showed visible change to particulate size due to activation of bentonite. Activated bentonite had praticles sized 126 [μm] whilst raw bentonite had particles 512 [μm] in size. Siginificant increase in bentonite free surface is beneficial to its sorption abilities.

4

Ammonium Adsorption Onto a Contaminated Soil-Water Environment Amended with Organic Matter

Al-Saedi Rasha, Hammood Zaman Ageel, Chyad Tasnim Fahim

Journal of Ecological Engineering

|

2021

|

Vol. 22, nr 1

188--194

EN

In this research, the ability of calcareous soil to absorb ammonium was investigated and the effect of compost amendment as a natural organic source on ammonium adsorption was also studied. The pH, dissolved ammonium concentrations, ammonium adsorption capacity, and cation exchangeable capacity for the soil samples were analyzed in relation to an untreated control and treatment with compost under ambient temperature and different initial ammonium concentrations (10, 20, 30, 40, 50, 70, and 100 mg/L). The amounts of ammonium adsorbed increased along with initial concentrations of dissolved ammonium for control and treatment with compost. The models evaluated in this study included the Langmuir and Freundlich isotherms. Ammonium adsorption was found to conform to the Freundlich equation isotherm more than that with Langmuir. The highest adsorption capacity was exhibited by 100 mg/L added initial ammonium concentration. Adding compost as a source of organic matter enhanced the adsorption capacity of calcareous soil with an increase in the adsorption of 36%, which indicated that the organic matter is a key limiting parameter in the mechanism of ammonium adsorption. Ammonium adsorption by calcareous soils is an important process in identifying the ammonium nitrogen route in soil-water systems.

5

Application of Spent Ion Exchange Sorbents for the Reclamation of Degraded Soils

Chomczyńska Mariola, Wasag Henryk, Kujawska Justyna

Journal of Ecological Engineering

|

2019

|

Vol. 20, nr 2

239--244

EN

The paper presents the possibility of applying spent synthetic ion exchangers and sorbents based on natural zeolites for the reclamation of degraded soils. The obtained research results confirmed the improvement of the soil sorption capacity (cation exchange capacity) caused by the addition of spent ion exchange sorbents. They also enabled to determine the magnitude of changes of the analyzed parameters depending on the amount of wastes introduced to the soil. The addition of 1% (w/w) spent cation exchanger enables to increase the cation exchange capacity twice, whereas in the case of zeolite, the observed increase reaches about 20%. Simultaneously, introduction of waste ion exchange sorbents increases the content of exchangeable calcium and magnesium while doubling in the content of these macroelements is observed for 5% (w/w) and 2% (w/w) of spent ion exchanger, respectively. In the case of the exchangeable potassium content, a satisfactory increase is observed with 1% (w/w) addition of spent zeolite.

6

The synthesis of zeolites from sewage sludge ash

Latosińska J.

Proceedings of ECOpole

|

2017

|

Vol. 11, No. 1

29--36

EN

The chemical composition of sewage sludge ash is similar to the chemical composition of substrates used for the synthesis of zeolites. The study shows the results of sewage sludge ash zeolitization with a fusion method. The research on sewage sludge ash before and after the process of zeolitization included the identification of a phase composition (XRD method) as well as the evaluation of both grain structure change (SEM method) and the cation exchange capacity (a method with the use of ammonium acetate). After zeolitization, sewage sludge ash contained hydroxysodalite, zeolite X and hydroxycancrinite. It was stated that zeolitization caused a positive increase of the cation exchange capacity.

PL

Skład chemiczny popiołów z osadów ściekowych jest podobny do składu chemicznego substratów stosowanych do syntezy zeolitów. W pracy przedstawiono wyniki zeolityzacji popiołów z osadów ściekowych metodą fuzji. Badania popiołów z osadów ściekowych przed oraz po procesie zeolityzacji obejmowały identyfikację składu fazowego (metoda XRD) oraz ocenę zmiany struktury ziaren (metoda SEM) i pojemności wymiany kationowej (metoda z wykorzystaniem octanu amonu). W popiołach z osadów ściekowych podanych zeolityzacji zidentyfikowano hydroksy sodalit, zeolit X oraz hydroksy kankrynit. Stwierdzono, że zeolityzacja spowodowała korzystny wzrost pojemności wymiany kationowej.

7

The Effect of Different Doses of N Fertilization on the Parameters of Soil Organic Matter and Soil Sorption Complex

Šimanský V., Kováčik P., Jonczak J.

Journal of Ecological Engineering

|

2017

|

Vol. 18, nr 3

104--111

EN

Mineral N fertilizer application may have an effect on soil organic matter and other soil parameters. Therefore, we studied the effects of different doses of N fertilization on soil organic matter and chemical properties of Haplic Luvisol in the locality of Dolná Malanta (Slovakia) during 2014–2016. Soil samples were collected from the plots exposed to the following treatments: 1. N0 – no N fertilization as control during 2014–2016, 2. N40 – N fertilizer at the rate of 40 kg N ha–1 in 2014 and 2016, 3. N80 – N fertilizer at the rate of 80 kg N ha–1 in 2014 and 2016, 4. N160 – N fertilizer at the rate of 160 kg N ha–1 in 2015, and 5. N240 – N fertilizer at the rate of 240 kg N ha–1 in 2015. The results showed that in N80 the soil organic carbon (SOC) content increased by 32% in comparison to N0. The addition of 80 kg ha-1 of N significantly decreased the humic substances (HS) content in the soil by 16% compared to N0. The higher doses of N fertilization 80 rather than 40 kg ha-1 as well as 240 rather than 160 kg ha-1 significantly decreased humus stability. The addition of N fertilization decreased the average values of soil pH. Values of hydrolytic acidity (Ha) increased by 41% and 46% in N40 and N80, respectively than N0, but on the other hand, this one decreased by 36% and 27% in N160 and N240, respectively in comparison to N0. Positive statistically significant correlations were determined between soil pH and SOC in N40 and N80 treatments. The increase of soil pH was connected with higher humus quality in N160 and N240. Negative correlations between humic acids (HA) and sum of basic cations (SBC) and cation exchange capacity (CEC) were observed in N80 < N160 < N240 treatments. Higher values of fulvic acids corresponded with lesser CEC in N80 and N160 treatments. In N160, with increased humus quality, CEC significantly decreased. The same effect was observed in N240. In addition, in N240, we also observed that with increased HA:FA ratio SBC and base saturation significantly decreased.

8

Variability of cation-exchange capacity (CEC) of fen peats in vertical profiles from eastern and central Poland in relation to function of peatlands as natural geological barriers

Rydelek P., Bąkowska A., Zawrzykraj P.

Studia Quaternaria

|

2016

|

Vol. 33, Nr 2

111--116

EN

An analysis of cation-exchange capacity (CEC) variability of peats is presented in vertical profiles from eastern and central Poland. CEC values were compared with ash content (Ac), pH and CaCO3 content. Eight peatlands were selected for research in the following areas: Warsaw Plateau (2 objects), Siedlce Plateau (2 objects), Lubartów Plateau (2 objects), Nałęczów Tableland (1 object) and Dobrohusk Depression (1 object). The peatlands represented a fen peat type of similar botanic compositions of sediments, but they differed in the area, peat thickness and drainage conditions. Characteristic regularities in CEC variability were noted in the peatlands and there were three types of CEC variability in vertical profiles. Carbonate peats (types 1 and 2) had the highest pH and definitely the highest values of CEC. In vertical profiles, there was also a zonation, but the regularities similar to non-carbonate peats were not observed. Different distribution of physical and chemical parameters were established in vertical profiles in partly drained peatlands (with a muck layer on top) with non-carbonate peats (type 3) and there were three distinct zones in vertical profiles, with different Ac and CEC. Determination of the vertical CEC variability and other physical and chemical parameters in peatlands made it possible to distinguish zones with potentially most beneficial isolation conditions.

9

Charakterystyka pojemności wymiany kationowej CEC skał ilastych o różnym stopniu diagenezy

Przelaskowska A., Kowalska S.

Nafta-Gaz

|

2016

|

R. 72, nr 7

513--519

PL

Celem pracy jest charakterystyka skał ilastych fliszu karpackiego pod względem zdolności do pęcznienia, wykonana na podstawie analizy własności fizykochemicznych (CEC) i analizy mineralogicznej. Przebadano skały fliszowe reprezentujące całe spektrum stopnia illityzacji: od 10 do 94% pakietów smektytowych w minerale mieszanopakietowym illit–smektyt. Dysponowanie tak szeroką bazą danych umożliwiło kompleksową charakterystykę badanych skał oraz powiązanie zdolności jonowymiennych z ilością i rodzajem materiału ilastego.

EN

The aim of the presented work was the characterization of the Carpathian Flysch rocks swelling capacity based on the analysis of their physicochemical (CEC) and mineralogical properties. Flysch sediments representing the whole range of illitization: from 10% to 94% of smectite layers in the mixed layered mineral illite–smectite were investigated. Such a broad database enabled comprehensive characterization of the investigated rocks swelling properties and relating the cation exchange capacity to the amount and type of clay minerals.

10

Study on the activation of calcium montmorillonite (Ca-MMT) by sodium cations

Kurleto-Kozioł Ż., Grabowska B.

Metallurgy and Foundry Engineering

|

2016

|

Vol. 42, no. 3

171--178

EN

The results of spectral research (IR, UV-Vis) on the activation process of calcium montmorillonite Ca-MMT by sodium cations are presented in this article. The modifications of Ca-MMT were carried out by a modifier in the form of sodium carbonate by keeping different times of activations. On the basis of received sodium modifiers MMT (Na-MMT) analytical cycle of research was done, including structural (IR) and spectrophotometric (UV-Vis) research, in order for the designation of ion exchange ability (CEC). There was observed that the method of processing modification (changing activation time) does not affect on ion exchange ability Na-MMT. Application of modified MMT used as a binding material in greensand will be described in the next part of our planned research.

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań spektralnych (IR, UV-Vis) procesu aktywacji montmorylonitu wapniowego Ca-MMT kationami sodu. Modyfikację Ca-MMT prowadzono z udziałem modyfikatora w postaci węglanu sodu przy zachowaniu różnych czasów aktywacji. Dla otrzymanych modyfikatów sodowych MMT (Na-MMT) przeprowadzono cykl badań analitycznych, w tym strukturalnych (IR) oraz spektrofotometrycznych (UV-Vis), w celu oznaczenia ich zdolności wymiany jonowej (CEC). Stwierdzono, że sposób prowadzenia modyfikacji (zmiana czasu aktywacji) nie wpływa istotnie na zdolność do wymiany jonowej Na-MMT. Zastosowanie zmodyfikowanego MMT jako materiału wiążącego w masach klasycznych zostanie określone w następnej części zaplanowanych prac badawczych.

11

Application of the cation exchange capacity parameter (CEC) to the characterisation of the swelling capacity of lower Paleozoic, Carpathian Flysch and Miocene Carpathian Foredeep clay rocks

Przelaskowska A., Łykowska G., Klaja J., Kowalska S., Gąsior I.

Nafta-Gaz

|

2015

|

R. 71, nr 6

384--389

EN

Cation exchange capacity (CEC) is closely related to the amount and type of clay minerals, which, due to their large specific surface area, are characterised by high ion exchange capacity. The CEC value is particularly strongly influenced by swelling minerals, such as: smectite, mixed-layered illite-smectite. The parameter of cation exchange capacity in conjunction with the analysis of clay minerals can be applied to the swelling capacity estimation of both highly diagenetic rocks such as shales from gas-bearing formations and less altered Miocene sediments of the Carpathian Foredeep and Flysch. The CEC parameter of an investigated sample is influenced by two factors: the total content of clay minerals and their swelling capacity determined by the content of smectite layers in the mixedlayered mineral illite-smectite (%S), the swelling capacity being the deciding factor.

PL

Zdolność wymiany kationowej jest ściśle związana z ilością i rodzajem minerałów ilastych, charakteryzujących się ze względu na wielkość powierzchni właściwej, dużymi zdolnościami jonowymiennymi. Szczególnie duży wpływ na wartość CEC mają minerały pęczniejące, takie jak: smektyt, mieszanopakietowy illit-smektyt. Parametr pojemności wymiany kationowej CEC w połączeniu z analizą minerałów ilastych może być wykorzystywany do określania zdolności pęcznienia skał ilastych zarówno mocno zdiagenezowanych, takich jak skały formacji łupków gazonośnych, jak i słabiej zmienionych osadów miocenu zapadliska przedkarpackiego i fliszu. Na wartość parametru CEC w badanej próbce wpływają dwa czynniki: sumaryczna zawartość minerałów ilastych i ich zdolności pęcznienia zdeterminowane przez zawartość pakietów smektytowych w minerale mieszanopakietowym illit-smektyt (%S), jak i sumaryczna zawartość minerałów ilastych, przy czym zdolności do pęcznienia są tutaj czynnikiem dominującym.

12

Sezonowość zmian składu kompleksu wymiennego kationów i jego wpływ na wyniki modelowania odwrotnego

Jóźwiak K., Solovey T.

Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego

|

2013

|

nr 456 Hydrogeologia z. 14/1

243--248

PL

Wymiana jonowa jest zaliczana do podstawowych procesów kształtujących skład chemiczny wód podziemnych. W praktyce ilościowym jej wymiarem jest pojemność wymiany kationów (PWK), która może służyć jako podstawa do obliczania liczby miejsc jonowymiennych przy modelowaniu odwrotnym. W pracy zaprezentowano wyniki oznaczeń kompleksu wymiennego kationów na obszarze pojedynczej wydmy w Kampinoskim Parku Narodowym. Wyniki oznaczeń posłużyły jako podstawa do wykonania modeli odwrotnych w obrębie strefy aeracji i wpływu na te modele oznaczonych statystycznie i empirycznie wartości PWK.

EN

Ion exchange is considered to be a fundamental process that form the chemical composition of groundwater. In practice, its quantitative aspect is the cation exchange capacity (PWK), which can be used as a basis for calculating the amount of ion exchange sites for reverse modeling. The results of the cation exchange complex determination in a single dune located in the Kampinos National Park were presented in this paper. These results were used as a basis for the implementation of the inverse models within the vadose zone as well as assessment of the impact of statistically and empirically evaluated values of the cation exchange capacity on these models.

13

Nawozowe wykorzystanie wywaru gorzelnianego

Skowrońska M., Filipek T.

Proceedings of ECOpole

|

2012

|

Vol. 6, No. 1

267--271

PL

W pracy przedstawiono ocenę wartości nawozowej wywarów pochodzących z różnych gorzelni położonych we wschodniej Polsce. W doświadczeniu polowym badano wpływ stosowania wywaru gorzelnianego na wybrane właściwości gleby lekkiej (pH, kwasowość hydrolityczną i zawartość przyswajalnych form P i K). Kationową pojemność wymienną (CEC) obliczono przez zsumowanie kationów zasadowych i kwaśnych. Schemat doświadczenia obejmował 3 bloki, w których wyodrębniono losowo 6 obiektów: obiekt kontrolny, bez nawożenia (0), nawożenie mineralne NPK (NPK), słoma + azot (S+N), słoma + wywar gorzelniany melasowy (S+W), wywar gorzelniany melasowy (W), obornik (FYM). Aplikacja wywaru gorzelnianego na glebie lekkiej miała korzystny wpływ na CEC, zawartość wymiennych kationów i dostępnych form P i K. Stwierdzono, że wywar oddziaływał podobnie na właściwości chemiczne gleby jak nawozy mineralne; w przypadku kształtowania niektórych parametrów, takich jak CEC, dorównywał tradycyjnym nawozom naturalnym. W warunkach nawożenia wywarem nie obserwowano poważnego ryzyka zakwaszania gleby.

EN

The paper presents an assessment of the fertilizing value of stillage originated from different distilleries located in eastern Poland. On the basis of a field experiment, the influence of beet molasses stillage (beet vinasse BV) application on the selected properties (pH, the hydrolytic acidity, the concentration of available forms of P and K) of light soil was investigated. The cation exchange capacity (CEC) was calculated by summation of the base and acidic cations. The scheme of the experiment consisted of three blocks with 6 randomized treatments each: control treatment, without fertilization (0), NPK mineral fertilization (NPK), farmyard manure (FYM), straw + mineral nitrogen (S + N), straw + beet vinasse (S + W) and beet vinasse (W). The application of beet vinasse to the light soil had a positive effect on CEC, exchangeable cations and available P and K contents. It was found that BV application had a similar effect on chemical properties of soils to those caused by inorganic fertilizers; in the case of some properties such as CEC it was equivalent to traditional organic fertilizers. Serious risks of acidification under conditions of BV application were not observed.

14

The relationship between the liquid limit of clayey soils, external specific surface area and the composition of exchangeable cations

Olchawa A., Gorączko A.

Journal of Water and Land Development

|

2012

|

no. 17 [VII-XII]

83-88

EN

The liquid limit - wL, the external surface area - Se, the concentration of exchangeable cations - Zi and the cation exchange capacity - CEC of seventeen clayey soils were determined. Finding the correlation between the liquid limit, external specific surface area and exchangeable cation concentration was the aim of this study. Experimental study performed using soils of the external surface area within the range of 4.1 to 118.5m² ·g–1. The relative content of sodium cation (i.e. N+/CEC) varying between 0.03 and 1.0. Obtained results point to statistically significant relationship between these three properties. The greatest predictive power of linear regression was found for soils of external specific surface area larger than 60 m² ·g–1. For the soils of comparable external surface area, the liquid limit increase with increasing the ratio of the content of sodium cation to the cation exchange capacity - Na+/CEC. For the soils of comparable composition of exchangeable cations the liquid limit increase with increasing the external surface area. These relationships indicates that interparticle forces have a prominent role in determining liquid limit of clayey soils.

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań związków korelacyjnych między granicą płynności - wL, zewnętrzną powierzchnią właściwą - Se i składem kationów w naturalnym kompleksie wymiennym siedemnastu wybranych gruntów, w tym siedmiu modelowych. Zewnętrzna powierzchnia właściwa gruntów zawierała się w przedziale od 4,1 do 118,5 m² ·g–1, a zawartość kationu sodowego Na1+ od 0,03 do 1,0. Na podstawie analiz wykazano istnienie statystycznych związków korelacyjnych między granicą płynności a zewnętrzną powierzchnią właściwą gruntu Se i względną zawartością kationu sodowego w naturalnym kompleksie wymiennym, wyrażonym stosunkiem Na1+/CEC. Najlepszą zgodność korelacyjną wykazano w odniesieniu go gruntów, których zewnętrzna powierzchnia właściwa była większa od 60 m² ·g–1. Dla gruntów o takiej samej lub porównywalnej zewnętrznej powierzchni właściwej granica płynności przesuwa się w kierunku większych wartości wraz z większą względną zawartością kationu sodowego w naturalnym kompleksie wymiennym. W gruntach o podobnym składzie kationów wymiennych granica płynności przyjmuje większe wartości w gruntach o większej zewnętrznej powierzchni właściwej.

15

Application of sorption tests to estimate selected properties of alluvial soils in Żuławy Elbląskie

Olchawa A., Terlikowski J.

Journal of Water and Land Development

|

2011

|

no. 15

167-177

EN

The specific surface area and hence the sorption or desorption moisture at constant water vapour pressure will increase with increasing content of humus and clay fraction in soils. Adopting such an assumption, preliminary experimental studies were performed to assess the possibility of using sorption/desorption tests to determine some features of alluvial soils from Żuławy such as cation exchange capacity CEC and the specific external surface area Se. Results of the sorption tests were compared with the analyses of the same soil properties determined with standard methods to evaluate the usefulness of the former. Preliminary studies showed a high similarity in the determination of CEC and Se with both methods. Confirmed usefulness of sorption/desorption methods for determination of the specific surface area of mineral soil particles and particularly for analyses of cation exchange capacity would bring a significant simplification of studies and a possibility of their dissemination due to the ease of such analyses. Determination of the specific surface area with the sorption and desorption method does not require sophisticated equipment and laborious and costly preliminary procedures. Dissemination of this method and recognition it as a reference one would, however, need further studies on various soil types.

PL

Celem podjętych badań była próba określenia związków korelacyjnych pomiędzy pojemnością wymiany kationowej (CEC) a wilgotnością desorpcyjną - WD(0,5) wybranych gleb na obszarze Żuław Elbląskich. Badania przeprowadzono na madach: bardzo ciężkiej i średniej o zawartości od 6,9 do 14,5% materii organicznej. Badane gleby były położone na kompleksie zbożowo-pastewnym mocnym. Ponadto w pracy przedstawiono wyniki badań pomiaru zewnętrznej powierzchni właściwej mineralnej części fazy stałej gleby na podstawie wilgotności sorpcyjnej WS(0,5) i pojemności sorpcyjnej błękitu metylenowego - MBC. Pojemność wymiany kationowej oznaczono metodą standardową zgodnie z metodyką opisaną szczegółowo w PN-ISO 13536/2002. Wilgotność desorpcyjną gleb oznaczono po zakończeniu procesu ich desorpcji w warunkach względnej prężności pary wodnej p:po = 0,5 w temperaturze 283 K. Analiza statystyczna wartości pojemności wymiany kationowej i gleb oraz ich wilgotności desorpcyjnych wykazała istnienie funkcyjnej zależności: CEC = 0,0061WD(0,5) - 0,0248. Wartość współczynnika determinacji funkcji R² = 90,8%. Oznacza to, że wilgotność sorpcyjna może być parametrem do oszacowania wartości pojemności wymiany kationowej. Do uogólnienia i aplikacji tej zależności wymagana jest większa liczba oznaczeń. Zewnętrzną powierzchnię właściwą mineralnej części fazy stałej gleb wykonano na materiale uprzednio prażonym w temperaturze 873 K. Zabieg taki zapewnia utlenienie materii organicznej oraz nieodwracalną kontrakcję sieci krystalicznej co oznacza, że wszelkie zjawiska powierzchniowe mogą zachodzić jedynie na powierzchni zewnętrznej. Zewnętrzną powierzchnię właściwą oznaczono na podstawie pojemności sorpcyjnej błękitu metylenowego wg PN-88/BB-04481 i porównano ją z wartościami obliczonymi na podstawie wilgotności sorpcyjnej w warunkach względnej prężności pary p:po = 0,5. Na podstawie analizy statystycznej wartości zewnętrznych powierzchni właściwych obliczonych na podstawie wilgotności sorpcyjnej - WD(0,5) i pojemności sorpcyjnej błękitu metylenowego - MBC stwierdzono, że istnieje zależność funkcyjna: Se(MBC) = 0,987Se(WS(0,95)) - 0,12. Wartość współczynnika determinacji funkcji R² = 92,6%. Zależność funkcyjna wskazuje, że wartości powierzchni właściwych, oznaczone obydwiema metodami, są porównywalne. Wykorzystane w pracach eksperymentalnych właściwości sorpcyjne i desorpcyjne gleb są łatwe do oznaczanie w każdym gleboznawczym lub gruntoznawczym laboratorium. Uzyskane wyniki umożliwiają oszacowanie pojemności wymiany kationowej oraz obliczenie zewnętrznej powierzchni właściwej. Zasadniczą zaletą jest łatwość wykonania oznaczenia i brak konieczności stosowania specjalistycznej aparatury, a wadą - czasochłonność, bowiem czas desorpcji/sorpcji może trwać do 2 tygodni.

16

Pojemność wymiany kationów osadów plejstocenu i wpływ wymiany jonowej na skład chemiczny wód podziemnych w dolinie kopalnej w rejonie Raciborza

Potoczny K., Miotliński K., Kowalczyk A.

Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego

|

2009

|

nr 436, z. 9/2

387-395

PL

Wymiana jonowa jest jednym z głównych procesów geochemicznych kształtujących skład chemiczny użytkowych wód podziemnych. Pojemność wymiany kationów (PWK) jest ważnym parametrem wymaganym przez programy do modelowania transportu reaktywnego, chociaż rzadko oznaczanym w badaniach hydrogeochemicznych. Jednak wzrost znaczenia modeli transportu reaktywnego wymaga zastosowania bardziej dokładnych wielkości PKW, co wiąże się z zastosowaniem optymalnych i precyzyjnych metod oznaczeń tego parametru. Niniejszy artykuł prezentuje wartości PWK próbek osadów pobranych z doliny kopalnej w rejonie Raciborza. W zbiorniku tym występowanie wielu kationów jest kontrolowane przez proces wymiany jonowej. Pomiary PWK były wykonywane przy użyciu trzech metod (wzór empiryczny, metoda statyczna, eksperyment kolumnowy). Następnie przedyskutowano różnice pomiędzy uzyskanymi wynikami.

EN

Ion exchange is one of the major geochemical processes affecting chemical composition of potable groundwater. Cation exchange capacity (CEC) is a major parameter required by reactive transport models. Nevertheless, the said parameter is rarely quantitatively evaluated in hydrogeochemical studies. Since the role of reactive transport models increases, the choice of the most accurate method of CEC evaluation is of major significance in groundwater studies. The paper presents the values of CEC of sediments sampled in the buried valley aquifer in the Racibórz area. In that aquifer, the distribution of many cations is controlled by ion exchange process. The measurements of CEC were performed with the use of three conventional methods (empirical formula, batch test and column experiment). Subsequently, the differences among the results are discussed.

17

Metale śladowe w komunalnych osadach ściekowych wytwarzanych w Polsce

Siebielec G., Stuczyński T.

Proceedings of ECOpole

|

2008

|

Vol. 2, No. 2

479--484

PL

W ostatnich latach nastąpił wzrost liczby oczyszczalni w Polsce - w następstwie doszło do znacznego wzrostu ilości osadów produkowanych przez komunalne oczyszczalnie ścieków. Jedną z metod przyrodniczego zagospodarowania osadów ściekowych może być ich zastosowanie w rolnictwie do celów nawozowych lub do rekultywacji pod warunkiem, że ich stosowanie będzie bezpieczne dla środowiska glebowego. Ilość osadów wykorzystywanych do celów nawozowych i rekultywacji jest w Polsce niewielka w porównaniu z innymi krajami Unii Europejskiej i USA. Kontrowersje związane z szerszym stosowaniem osadów dotyczą głównie obecności zanieczyszczeń w osadach ściekowych, w tym metali śladowych. Celem badań było rozpoznanie poziomu zanieczyszczenia metalami aktualnie wytwarzanych w Polsce osadów ściekowych. Zawartość metali śladowych w osadach była oceniana w odniesieniu do obowiązujących przepisów regulujących przyrodnicze stosowanie osadów ściekowych oraz ryzyka związanego z wprowadzeniem osadów do środowiska glebowego. W ramach badań przeprowadzono charakterystykę właściwości fizykochemicznych 60 osadów, reprezentatywnych dla róŜnych procesów technologicznych oczyszczania ścieków, wielkości miasta i geograficznego położenia. Badania zawartości pierwiastków śladowych w osadach ściekowych obejmowały całkowitą zawartość następujących pierwiastków: kadmu, cynku, ołowiu, miedzi, niklu i chromu. Ponadto oznaczono: zawartość materii organicznej i jej cechy jakościowe, odczyn, całkowitą zawartość makroelementów oraz pojemność sorpcyjną osadów ściekowych. Wśród metali śladowych największą zmiennością charakteryzowały się zawartości kadmu, chromu i niklu. Trzydzieści pięć spośród 60 osadów spełniało normy zawartości metali śladowych dla stosowania w rolnictwie, co stanowi 58% wszystkich osadów. Spośród analizowanych metali najwięcej przekroczeń dopuszczalnej zawartości odnotowano w przypadku cynku i kadmu. Ocena rozkładu zawartości poszczególnych metali w osadach wskazuje na wzbogacenie osadów śląskich w kadm i ołów w porównaniu z pozostałym obszarem kraju, w przypadku pozostałych metali brak jest istotnych różnic.

EN

The recent increase of a number of wastewater treatment plants along with improvement of cleaning technology has led to an increase of amount of municipal biosolids produced in Poland. The amount of biosolids used in Poland in agriculture or for reclamation purposes is significantly lower than in US or in most EU countries. A limitation for a wider use of biosolids are controversies related to presence of contaminants in biosolids, including trace metals. The work was designed to recognize a level of metals in biosolids presently generated in Poland. Metal contents were assessed in relation to present thresholds and potential risk related to biosolids introduction to soil environment. The work covered a group of 60 biosolids representing different technologies of water cleaning, municipality size and geographic location. Among trace metals cadmium, chromium and nickel contents were the most diversified. Thirty five from 60 analyzed biosolids met all metal content thresholds (58 percent of all biosolids) for agricultural use of biosolids. The highest number of threshold exceedance was observed for zinc and cadmium. Biosolids representing industrial region of Upper Silesia had elevated contents of lead and cadmium comparing with a reference group od biosolids. There were no significant differences in terms of content of other metals between these two groups of biosolids.

18

Zeolitic adsorbent synthesized from powdered waste porcelain, and its capacity for heavy metal removal

Wajima T., Ikegami Y.

Ars Separatoria Acta

|

2006

|

No. 4

86-95

EN

A zeolitic adsorbent was synthesized from powdered waste porcelain kept at 80 °C for 24 h. The product contained the zeolite phases Na-P1 and hydroxysodalite. The product with the highest cation exchange capacity (CEC) was synthesized using 4 M NaOH and the sample weight / volume of alkali solution ratio was 1/4. The highest CEC obtained for the product was almost 1900 mmol/kg, which is the same as that of natural zeolite. The product with the highest CEC was tested for its ability to remove heavy metals (Fe, Cu, Ni, Zn, Pb, Cd, Mn, Cr, Al, B, Mo) from an acidic solution (pH 2). The product can neutralize the acidic solution to almost pH 7, and the capacity of the product for the removal of heavy metals is higher than that of the natural zeolite, except for Mo and B.