Ligniinin käyttömahdollisuudet adsorbenttina raskasmetallien erotuksessa

Abstract

Tässä työssä tarkastellaan ligniinimateriaalien käyttömahdollisuuksia raskasmetallien erotukseen. Erotusmenetelmistä on pyritty etsimään ekologisempia vaihtoehtoja, joka ovat kustannus- ja ympäristöystävällistä sekä soveltuvat raskasmetallien erotukseen.

Kandidaatintyössä ensin tarkastellaan ligniiniä ja raskasmetalleja. Tämän jälkeen käsitellään adsorptiotekniikat, jossa tutustutaan adsorptioisotermiin. Työssä vertaillaan eri erotusmateriaalien adsorptiokapasiteetteja, joiden avulla saadaan selville ligniinin ominaisuuksia. Lisäksi käsitellään erikseen kirjallisuudesta löydettyjen ligniinien ja modifioitujen ligniinien adsorptiokapasiteetteja. Samalla tutkitaan myös pH:n ja lämpötilan vaikutusta adsorptioon. Parhaimmaksi modifioiduksi erotusmateriaaliksi saatiin Lignosulfonaatti-ligniini. Modifiointikeinona toimi joko trietyleenitetramiini (TETA) ja glutaarialdehydimodifiointi tai N-metyylianiliinimodifiointi. Adsorptiokapasiteetiksi saatiin kuparille 450 mg/g, lyijylle 475 mg/g ja kromille 1264,8 mg/g. Parhain ei-modifioitu ligniini oli Kraft-ligniini, josta saatiin adsorptiokapasiteetiksi kuparille 87,06 mg/g.

In this work, the possibilities of using lignin materials for the separation of heavy metals are examined. Among the methods of separation used for caused by heavy metals, efforts have been made to find a more ecological method that is cost-friendly and environmentally friendly.

The work first examines lignin and heavy metals. After that, adsorption techniques is discussed and the adsorption isotherm are introduced. In addition, the adsorption capacities of different separation materials are compared, which helps to find out the properties of lignin. Also, the adsorption capacities of as-prepared lignin’s and modified lignin’s are discussed separately in this thesis. At the same time, the effect of pH and temperature on adsorption is also investigated. The best modified lignin-based material was Lignosulfonate-lignin, either with triethylenetetramine (TETA) and glutaraldehyde modification or with N-methylaniline modification. The adsorption capacity was 450 mg/g copper, 475 mg/g lead and 1264.8 mg/g chromium. The best for non-modified lignin was Kraft lignin, which showed the adsorption capacity of 87.06 mg/g for copper.