Physicochemical properties of modified with iron ions zeolite

Abstract

W dobie wzrastającego zanieczyszczenia środowiska naturalnego istotne jest poszu-kiwanie coraz efektywniejszych metod ich usuwania. W szczególności zastosowanie tanich i łatwo dostępnych katalizatorów "proekologicznych" - naturalnych zeolitów, pozwala na intensyfikację wielu procesów, a ponadto nie są wnoszone do środowiska dodatkowe zanieczyszczenia. Szerokie zastosowanie naturalnych zeolitów - uwodnionych glinokrzemianów, wynika z ich wyjątkowej struktury przestrzennej, nadającej im właściwości molekularno-sitowe, jonowymienne i sorpcyjne oraz dużą aktywność katalityczną. Ich powierzchnię można łatwo modyfikować jonami metali. Stąd mogą one być z powodzeniem stosowane jako heterogeniczny katalizator w procesie Fentona, do utleniania zanieczyszczeń organicznych w wodzie i ściekach. W pracy opisano właściwości fizykochemiczne zeolitu naturalnego modyfikowanego jonami żelaza (II), który następnie poddano prażeniu w temperaturze 450°C. W wyniku modyfikacji ziarna zeolitu pokryte zostały czerwonobrunatnymi tlenkami żelaza (III), które stanowiły ok. 5% masy zeolitu. Powstała powłoka była stabilna mechanicznie i chemicznie - do roztworu przechodziły niewielkie ilości Fe, nie przekraczające 70 /<g/g przy pH 3. Obserwacja struktury zeolitu pod elektronowym mikroskopem skaningowym wykazała obecność licznych spękań na powierzchni, zwiększających jego porowatość. Ponadto obniżył się potencjał elektrokinetyczny zeolitu, na którego wartość miało wpływ pH roztworu i rodzaj tworzących się w tych warunkach na powierzchni zeolitu hydrokso-kompleksów Fe(III). Właściwości fizykochemiczne otrzymanego zeolitu modyfikowanego nie wykluczają jego zastosowania w reakcji foto-Fentona.Currently, when the pollution of natural environment increases, the search for more effective methods of pollutant removal is essential. Application of cheap and easy to get pro-ecological catalysts - natural zeolites - allows to intensify many processes. These minerals do not bring any additional pollutant to the environment. Wide application of natural zeolites, the hydrated alumino-silicates results from their unique spatial structure. Such structure of zeolites gives them molecular sieve properties, ionic exchange and sorption properties, and high catalytic activity. The surface of zeolites can be easily modified with metal ions, therefore they can be used as heterogeneous catalyst in the Fenton process. In this paper physicochemical properties of natural zeolites modified with Fe(II) ions, calcinated at 450°C are presented. As a result of modification, zeolite grains were covered by red-seal iron (III) oxides, which were about 5% of zeolite mass. Coating was mechanically and chemically stable -from zeolite to solution leached only small amounts of Fe, not exceeding 70 /<g/g at pH 3. Observation of zeolite structure using SEM revealed the presence of numerous cracks on the surface, increasing its porosity. In addition, electrokinetic potential of zeolite decreased. Its value was affected by solution pH and the type of hydroxocomplexes of Fe (III), which formed under such conditions on the surface of zeolite. Physicochemical properties of obtained modified zeolite do not preclude its use for photo-Fenton reaction