Preparatıon of calcium carbonate nanoparticles: adsorption and desorption behavior of organic matter

Abstract

Bu çalışmada organik maddenin kalsiyum karbonat nanopartikülleri üzerindeki adsorpsiyonu incelendi. CaCO3 nanopartikülleri CaOH i CO2 gazına maruz bırakarak hazırlanmıştır. Reaksiyonun ilerleyişi pH ve iletkenliğin online ölçümü ile izlenmiştir. Reaksiyon yaklaşık olarak 10 dakikada tamamlandı. CaCO3 parçacıkları yıkandı ve stok solüsyonu olarak depolandı. Bu çözeltinin Ca içeriği ICP MS ile belirlendi ve Tutma kapasitesi için gerekli olan miktarı hesaplandı . Hazırlanan partiküller hümik asitli çözeltinin ultrafiltrasyonu sonucunda üretilen konsantre organik madde atığı ile etkileşime sokulmuştur. Organik madde toplam organik madde analizi ve UV ile ölçülmüştür. Bu çözeltilerin organik içeriği laboratuvarda hazırlanmış CaCO3 ile etkili bir biçimde arıtılmıştır. Arıtma oranları 60-70% dir. Laboratuvarda üretilmiş CaCO3 tutma kapasitesi seri üretim ve sanayi tipli CaCO3 parçacıkları ile karşılaştırılmıştır. Organik maddenin desoption ı için yapılan deneyler farklı pH ve iyonik güçler için tekrarlanmıştır. Diğer bir çalışmada naopartiküllerin adsorpsiyon ve desorpsiyon karakteristliği membrane filtrasyon tekniğini kullanarak incelendi. Sonuçlardan yola çıkarak, yüksek organik karbon konsantrasyonları daha iyi adaorpsiyon verimi gösterdi ve yaklaşık 2 saat olarak belirlenen organic karbon bileşenini arıttı. Aynı zamanda, yüksek nanoparçacık konsantrasyonu, organik maddenin daha verimli giderilmesine yol açıyor. Bu sistemin dezavantajları, her döngü sonrası yüksek akı kaybı ve membran yüzeyinin tıkanması olarak not edildi. Bu sonuç yüksek organik maddeye sahip membran filtrasyon sistemlerinin yönetilmesi problemine umut vaadeden bir çözüm Sunmaktadır. Son olarakta partiküllerin tekrarlı kullanımdaki giderim verimi ve davranışları incelendi

In this study, adsorption of organic matter onto calcium carbonate (CaCO3) nanoparticles was investigated. CaCO3 nanoparticles were prepared by purging CO2 gas into lime slurry. Progress of the reaction was monitored by online measurement of pH and conductivity. Reaction was completed in approximately 10 minutes. CaCO3 particles were washed and stored as a stock solution. Ca content of this solution was determined by ICP-MS analysis and amounts required for the adsorption studies were calculated. Prepared particles were contacted with concentrated organic matter waste generated from ultrafiltration of humic acid synthetic solutions. Organic matter was measured by conducting total organic carbon analysis and ultraviolet absorption measurements. Organic content of these solutions was effectively removed by adsorption on laboratory prepared CaCO3 nanoparticles. Removal rates were in the range of 60-70%. Adsorption efficiency of laboratory synthesized CaCO3 particles were compared with those obtained with commercial, analytical grade CaCO3 particles. Experiments for the extent of desorption of organic matter were performed at different pH and ionic strengths. Removal rates during adsorption were higher in samples with a high initial organic matter concentration. This result would be a promising solution strategy for the problem of management of concentrated flows of membrane filtration plants which are rich in organic contents.In this research, effect of pre- or simultaneous adsorption of natural organic matter on calcium carbonate particles for membrane filtration was investigated. Results demonstrated that under high organics concentration, 0.25-0.30 mg DOC (dissolved organic carbon) removal per gram of CaCO3 particles can be achieved in less than 2-hour contact time. Re-using the laboratory made calcium carbonate particles and the effect of CaCO3-pretreatment before membrane filtration were also studied.