Studium vlivu pH na účinnost sorpce makrobiogenních iontů dusíku a fosforu na biochar pomocí spektrofotometrických metod

Abstract

This bachelor thesis focuses on the study of sorption and release properties of biochar towards selected inorganic ions in aqueous solutions. Specifically, the interactions of biochar with nitrate, nitrite, ammonium, and phosphate ions were investigated as a function of pH and the type of biochar activation (non-activated, air-activated, CO₂-activated, and HCl-activated). The experiments were carried out as batch tests, and ion concentrations were determined spectrophotometrically using colorimetric methods. The results showed that the sorption behavior of biochar strongly depends on the chemical nature of the ions. Nitrate and nitrite ions exhibited low sorption efficiency and were often released from the material, whereas ammonium ions showed higher sorption affinity due to electrostatic interactions and ion exchange mechanisms. The highest sorption efficiency was observed for phosphate ions, which can form specific bonds and low-solubility compounds with metal components present in the biochar. The results were also significantly influenced by pH, affecting both the surface charge of biochar and the speciation of the ions. In some cases, the interpretation of the data was limited by low analyte concentrations and the inherent heterogeneity of biochar. The study demonstrates the potential of...

Tato bakalářská práce se zabývá studiem sorpčních a uvolňovacích vlastností biocharu vůči vybraným anorganickým iontům ve vodném prostředí. Konkrétně byla sledována interakce biocharu s dusičnanovými, dusitanovými, amonnými a fosforečnanovými ionty v závislosti na pH prostředí a způsobu aktivace biocharu (neaktivovaný, aktivovaný vzduchem, CO₂ a HCl). Experimenty byly provedeny formou dávkových testů, přičemž koncentrace iontů byly stanovovány spektrofotometricky pomocí kolorimetrických metod. Získané výsledky ukázaly, že sorpční chování biocharu je výrazně závislé na chemické povaze jednotlivých iontů. Zatímco v případě dusičnanových a dusitanových iontů byla sorpce nízká a často doprovázená jejich uvolňováním z materiálu, amonné ionty vykazovaly vyšší sorpční afinitu v důsledku elektrostatických interakcí a iontové výměny. Nejvýraznější sorpce byla pozorována u fosforečnanových iontů, což souvisí s jejich schopností tvořit specifické vazby a málo rozpustné sloučeniny s kovovými složkami biocharu. Výsledky byly dále ovlivněny pH prostředí, které ovlivňuje jak povrchový náboj biocharu, tak chemickou formu jednotlivých iontů. Interpretace dat byla v některých případech limitována nízkými koncentracemi analytů a heterogenitou biocharu jako materiálu. Práce ukazuje potenciál biocharu jako sorbentu...