Microsoft Word Ksi\271\277ka abstrakt\363w doc



Yüklə 20,03 Mb.
Pdf görüntüsü
səhifə138/173
tarix17.11.2018
ölçüsü20,03 Mb.
#80416
1   ...   134   135   136   137   138   139   140   141   ...   173

 
 
 
 
 
 
 
XIV
h
 International Conference on Molecular Spectroscopy, Białka Tatrzańska 2017
 
 
289
T5: P–9 
Dyes in cellulose-based sorbends for water pollutants abatement – 
identification and differentiation based on Raman spectroscopy 
 
Damian K. Chlebda
1
, Tomasz Łojewski
2
, and Joanna Łojewska
1
 
 

Faculty of Chemistry, Jagiellonian University, ul. Ingardena 3, 30-060 Kraków, Poland, 
e-mail: damian.chlebda@uj.edu.pl 

Faculty of Materials Science and Ceramics, AGH University of Science and Technology, Al. 
Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland 
 
 
Over  the  past  decade,  novel  and  cheap  adsorbents  dedicated  to  removing  impurities  from 
aqueous  solutions  have  been  attracting  scientific  attention.  Some  of  the  studies  focus  on 
exploiting waste plant materials such as leaves, wood chips, grain husks, straw, banana pith, and 
corncobs  [1,  2].  Researchers  and  technologists  accustomed  to  classic  adsorbents  received  new 
and surprising materials worthy of a broader investigation.  
 
Research  concerning  low-cost  adsorbents  mainly  focuses  on  searching  for  and  testing 
materials to be used for the sorption of water contaminants such as heavy metal ions, or aliphatic 
and  aromatic  hydrocarbons  (pesticides,  dyes,  phenols,  pyrene,  etc.).  Among  this  group  –  dyes 
are  used  widely  in  the  paper,  textile,  rubber,  plastics  and  cosmetics  industry.  The  number  of 
dyes produced every year reaches above 7105 tons and the number of its different forms/colors 
exceeds  100  thousand  that  are  available  in  the  market  [3].  Various  techniques  are  used  to 
remove  dyes  from  wastewater  and  include  adsorption,  nanofiltration,  coagulation,  advanced 
chemical and electrochemical methods, application  of different types  of membranes as well as 
biological processes. Thus biodegradability of those types of contaminants are low, the process 
that utilize the bio-based methods like activated sludge process or biological contractors are not 
effective enough to remove them from the water. Till now adsorption is one of the most efficient 
methods  of  dye  wastewater  treatment  due  to  its  low  initial  costs,  the  simplicity  of  equipment, 
easy operation of equipment and resistance to toxic substances. 
 
A particular aim of this study was to elaborate the method of identification of selected dyes 
adsorbed in low-cost cellulosic sorbents. The analysis is based on the Raman microscopy aided 
with  chemometric  analysis.  The  plant-based  sorbents  are  gaining  more  importance  as  an 
alternative  material  for  the  removal  of  organic  and  inorganic  contaminants  from  wastewater. 
Identification of the dyes can help with the problem of selection of suitable sorbent for removal 
of  toxic  dyes  from  water.  Information  from  Raman  spectra  was  correlated  with  the  sorption 
capacity of particular synthetic dyes: Reactive Blue 81, Reactive Red 120, Direct Black 22 and 
Direct Orange 26 to the ecological plant-based sorbents. The classification results from principal 
component analysis and hierarchical cluster analysis clearly show that information from Raman 
spectroscopy  can  be  enhanced  with  chemometric  analysis  and  simplify  the  differentiation  of 
dyes. 
 
Keywords: Raman spectroscopy, principal component analysis, dyes, water pollutants 
 
Acknowledgment 
Financial  support  for  this  work  was  provided  by  the  National  Science  Centre,  Poland  –  project  no. 
2015/19/N/ST8/00181 
 
References  
[1]  V.K. Gupta, P.J.M. Carrott, M.M.L. Ribeiro Carrott, Crit. Rev. Environ. Sci. Technol. 39 (2009) 783. 
[2]  D. Sud, G. Mahajan, M.P. Kaur, Bioresour. Technol. 99 (2008) 6017. 
[3]  X.S. Wang, Y. Zhou, Y. Jiang, C. Sun, J. Hazard. Mater. 157 (2008) 374. 
 
 


 
 
 
 
 
 
 
XIV
h
 International Conference on Molecular Spectroscopy, Białka Tatrzańska 2017
 
290
T5: P–10 
Raman spectroscopic studies of high-Mn-enriched apatite-supergroup 
minerals from the Szklary pegmatite (Lower Silesia, Poland) 
 
Bożena Gołębiowska
1
, Piotr Jeleń
2
, Adam Pieczka
1
, Magdalena-Dumańska Słowik
1

Maciej Sitarz
2
, Mariola Marszałek
1
, Adam Szuszkiewicz
3
, and Eligiusz Szełęg
4
 
 

AGH University of Science and Technology, Department of Mineralogy, Petrography and Geochemistry, 
30-059 Kraków, Mickiewicza 30, Poland; e-mail: goleb@agh.edu.pl  

AGH University of Science and Technology, Faculty of Materials Science and Ceramics, 30-059 Kraków, 
Mickiewicza 30, Poland 

University of Wrocław, Institute of Geological Sciences, 50-204 Wrocław, pl. M. Borna 9, Poland 

University of Silesia, Faculty of Earth Sciences, Department of Geochemistry, Mineralogy and 
Petrography, 41-200 Sosnowiec, Będzińska 60, Poland 
 
 
Pieczkaite,  (Mn,Cl)-dominant  analogue  of  apatite  [1]  with  an  extreme  composition  of 
(Mn
4.27
Ca
0.52
Fe
0.19
)
Σ4.98
(PO
4
)
3
(Cl
0.78
OH
0.22
)
Σ1.00
, and a pieczkaite-like phase (Mn < 2.5 Mn apfu and/or Cl < 
0.5  apfu)  of  (Ca
2.68
Mn
2.17
Fe
2+
0.10
Fe
3+
0.01
Mg
0.01
K
0.02
)
Σ4.99
(PO
4
)
3
(Cl
0.37
OH
0.52
F
0.11
)
Σ1.00
,  respectively,  occur  as 
inclusions  with  sizes  from  10  to  200  μm  in  larger  crystals  of  hydroxy-  to  fluorapatites,  beusites  and 
muscovite in the Szklary granitic pegmatite. Locally they are associated with bobfergusonite and fillowite, 
and most often are surrounded by secondary Mn-oxide – smectite aggregates. It is supposed that both Mn-
bearing phosphates crystallized under the influence of Mn-, Cl-, and OH-bearing fluids simultaneously with 
or after beusite formation, and then were replaced by hydroxy- to fluorapatite or completely altered to Mn 
oxides.  
 
The  aim  of  the  study  was  to  provide  the  detailed  Raman  spectroscopy  characteristics  of 
compositionally-varied  pieczkaite  crystals  and  the  pieczkaite-like  phase,  mostly  differing  in 
Mn*/(Mn*+Ca*) ratio (0.50–0.90), where Mn*=Mn+Fe and Ca*=Ca+Sr, and Cl (0.37–0.84 apfu). Raman 
spectra were collected at ambient conditions, using a Horiba Labram HR spectrometer equipped with a laser 
Nd: YAG, 532 nm (10 mW), grating 1800 gr/mm and an Olympus BX 40 confocal microscope. The spectra 
were recorded in backscatter geometry in the range 4000–50 cm
−1
 with a resolution of 0.5 cm
−1
; collection 
times  of  600  s  and  accumulations  of  2  scans  were  chosen.  The  RS  spectra  were  recorded  for  the  spots, 
analysed previously with an electron microprobe. 
 
As  a  result,  a  characteristic  set  of  two  strong  bands  around  960–940  and  1020–1005  cm
−1
  due  to 
phosphate  PO
4
3−
 symmetric  and  antisymmetric  stretching  vibrations (ν
1
  and  ν
3
  mode),  respectively,  were 
observed. Other Raman bands around 650–500 (ν
4
) and 440–420 (ν
2
) cm
−1
 are attributed to PO
4
3−
 bending 
modes. The bands in the region above 3200 cm
−1
 are assigned to water stretching vibrations. In the region 
below 400 cm
−1
 the bands are due to O-metal and external or lattice vibrations [2].  
 
The  Raman  spectra  of  pieczkaite  from  Szklary  with  the  highest  amounts  of  Mn,  corresponding  to 
Mn*/(Mn*+Ca*)=0.90, exhibit strong P–O stretching bands at 943 (ν
1
) and 1007 cm
−1
 (ν
3
). A crystal with 
lower Mn*/(Mn*+Ca*)=0.57 reveals strongest bands at 952 and 1015 cm
−1
. The lowest content of Mn and 
the highest degree of substitution by Ca in a crystal of pieczkaite-like phase with Mn/(Mn+Ca)=0.50 and Cl 
< 0.50 apfu, is responsible for the shift of ν
1
 and ν
3
 bands towards even higher wavenumbers, i.e. at 955 and 
1016  cm
−1
.  We  conclude  that  the  bands  position  of  the  PO
4
3−
  stretching  vibrations  in  pieczkaite  and 
pieczkaite-like phase is a function of crystal structure of the phosphates [3]. The observed differences seem 
to be attributed to quantitative relationship between Ca* and Mn* occupying the M1 and M2 sites in the 
apatite  structure  and  variations  in  atomic  weight  between  these  elements.  The  increasing  amounts  of  Ca 
with  lower  atomic  weight  than  Mn  and  Fe  shifts  ν
1
  and  ν
3
  bands  of  the  Mn-bearing  phosphates  toward 
higher  wavenumbers.  This  may  indicate  that  the  studied  compositions  can  be  a  simple  solid  solution 
between pieczkaite Mn
5
(PO
4
)
3
Cl and hydroxyapatite Ca
5
(PO
4
)
3
OH.  
 
Keywords: pieczkaite; Raman spectroscopy; chemical composition; Szklary; Poland  
 
Acknowledgment 
The work was financially supported by the National Science Centre (Poland) grant 2015/17/B/ST10/03231 to AP 
and AGH UST grant 11.11.140.319. 
 
References  
[1]  K. Tait, N.A. Ball, F.C. Hawthorne, Am. Mineral. 100 (2015) 1047. 
[2]  R.L. Frost, Y. Xi, R. Scholz, A. López, F.M. Belotti, Vib.rational Spectrosc. 66 (2013) 69. 
[4]  V.C. Farmer, The Infrared Spectra of Minerals, Monograph 4, 1st ed., Mineralogical Society, London, 1974. 


Yüklə 20,03 Mb.

Dostları ilə paylaş:
1   ...   134   135   136   137   138   139   140   141   ...   173




Verilənlər bazası müəlliflik hüququ ilə müdafiə olunur ©genderi.org 2024
rəhbərliyinə müraciət

    Ana səhifə