Ανάπτυξη και ενεργοποίηση μαγνητικών κόνεων με εφαρμογή σε τεχνικές επιλεκτικού μαγνητικού διαχωρισμού για την παγίδευση βαρέων και ελαφρών ιόντων, και οργανικών ουσιών σε υδατικά διαλύματα

Abstract

Αντικείμενο και βασικός στόχος της παρούσας διδακτορικής διατριβής είναι η ανάπτυξη σύμπλοκων μαγνητικών κόνεων μέσω μικροκυματικής συγκαταβύθισης καθώς και η πρωτογενής ανάπτυξη της μεθόδου παγίδευσης και διαχωρισμού βαρέων και επικίνδυνων μετάλλων, που ονομάζονται «κρίσιμα στοιχεία», όπως το αρσενικό, το κάδμιο, το χρώμιο κλπ., με την τεχνική του επιλεκτικού μαγνητικού διαχωρισμού, και τα οποία ευρίσκονται σε διαλύματα βιομηχανικών αποβλήτων. Η μέθοδος στηρίζεται στην επιλεκτική δέσμευση βαρέων μεταλλικών ιόντων σε επιφάνειες ζεόλιθων με την ταυτόχρονη αποδέσμευση ιόντων μικρής διαμέτρου όπως είναι το Na, K, Mg και Ca (αλκάλια και αλκαλικές γαίες). Οι ζεόλιθοι αναπτύσσονται ως σύμπλοκα υλικά αναμεμειγμένα με μαγνητικά σωματίδια. Είναι δυνατή η χρήση πλειάδας ζεόλιθων, καθώς επίσης και πλειάδας μαλακών μαγνητικών υλικών, αλλά και οργανικών ενώσεων ως μέσα επικάλυψης για δημιουργία σωματιδίων τύπου πυρήνα φλοιού, ικανά να δεσμεύσουν αντιδρώντα στην επιφάνειά τους ή στον όγκο τους. Στην παρούσα έρευνα συντίθενται σύνθετα νανοσωματίδια με μαγνητική φάση το μαγνητίτη σε ζεολιθική μήτρα, ή τύπου πυρήνα φλοιού με β-κυκλοδεξτρίνη και EDTA. Τα νανοσωματίδια αυτά χαρακτηρίζονται δομικά (XRD, SEM), χημικά (FTIR), μαγνητικά (VSM) και υδροδυναμικά (DLS). Στο δεύτερο σκέλος εξετάζονται οι προσροφητικές και ιοντοανταλλακτικές ικανότητες τριών ειδών ζεόλιθων σε υδατικά διαλύματα κρίσιμων μετάλλων με στόχο την ανεύρεση το καταλληλότερου προσροφητή για την απομάκρυνση εξασθενούς χρωμίου. Τέλος, εξάγονται τα συμπεράσματα από την ανάλυση των αποτελεσμάτων, και μαζί προτείνεται πιθανή μελλοντική έρευνα σε σημεία που εγείρουν προβληματισμούς.