Adsorptiomekanismit terästeollisuuden sivuvirroista valmistetuilla materiaaleilla

Abstract

Yhteiskunnan nopea kehitys on kiihdyttänyt luonnonvarojen kulutusta sekä lisännyt syntyvän jätteen määrää. Teräskuona on terästeollisuuden sivuvirtana syntyvää kiinteää jätettä, jota syntyy vuosittain 190–290 miljoonaa tonnia ja josta suurin osa päätyy jätteeksi kaatopaikoille. Teollisuus hyödyntää teräskuonaa rakennusmateriaalina ja nykytutkimus pyrkii löytämään teräskuonalle myös muita hyötykäyttökohteita.

Yhteiskunnan nopea kehitys ja kasvava väestö ovat heikentäneet vesien laatua. Adsorptio on yleinen vedenpuhdistusmenetelmä, jossa kiinteään materiaaliin eli adsorbenttiin kiinnittyy erilaisia epäpuhtauksia, adsorbaatteja. Adsorbenttimateriaalina käytetään yleisesti aktiivihiiltä, alumiinioksidia, silikageeliä ja zeoliitteja. Myös erilaisista luonnonmateriaaleista voidaan valmistaa biosorbenteiksi kutsuttuja adsorbentteja. Nykytutkimus on pyrkinyt löytämään terästeollisuuden sivuvirroille sovelluksia myös adsorbenttimateriaaliksi.

Tämän pro gradu -tutkielman aiheena on terästeollisuuden sivuvirroista valmistetut adsorbentit ja niiden adsorptiomekanismit. Tutkielmassa perehdytään adsorptioon ja erilaisiin adsorbentin ominaisuuksiin, kuten pinnan funktionaalisuuteen. Tutkielmassa syvennytään tarkemmin teräskuonasta valmistettuihin adsorbentteihin ja niiden ominaisuuksiin. Lopuksi tutkielmassa esitellään erilaiset adsorptiomekanismit, jotka voidaan karkeasti jakaa fysikaaliseen ja kemialliseen adsorptioon, mutta tarkemmin tarkasteltuna mekanismeja on useampia. Teräskuonan soveltuvuutta adsorbenttimateriaaliksi on tutkittu, mutta tutkimuksissa harvoin otetaan yksityiskohtaisesti kantaa siihen, millä mekanismilla adsorptio tapahtuu. Usein mekanismi tapahtuu usean mekanismin kombinaationa ja on vaikea määrittää spesifisti.