Module also offered within study programmes:
General information:
Name:
Mineral sorbents in environmental engineering
Course of study:
2015/2016
Code:
BIS-2-202-IM-s
Faculty of:
Geology, Geophysics and Environmental Protection
Study level:
Second-cycle studies
Specialty:
Minerals Engineering
Field of study:
Environmental Engineering
Semester:
2
Profile of education:
Academic (A)
Lecture language:
Polish
Form and type of study:
Full-time studies
Course homepage:
 
Responsible teacher:
dr hab. inż. Bajda Tomasz (bajda@geol.agh.edu.pl)
Academic teachers:
dr hab. inż. Bajda Tomasz (bajda@geol.agh.edu.pl)
dr hab. inż. Matusik Jakub (jmatusik@agh.edu.pl)
Module summary

Description of learning outcomes for module
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Connections with FLO Method of learning outcomes verification (form of completion)
Social competence
M_K001 Student ma świadomość ważności i rozumie pozatechniczne aspekty i skutki działalności inżyniera środowiska, szczególnie jej wpływ na środowisko naturalne oraz związaną z tym odpowiedzialność za podjęte decyzje IS2A_K07 Report
Skills
M_U001 Student potrafi wykonać syntezę niektórych kompozytów organiczno-mineralnych oraz zaproponować prostą metodę polepszenia ich właściwości sorpcyjnych IS2A_W09, IS2A_W07, IS2A_U16, IS2A_U09, IS2A_U08 Examination,
Report
M_U002 Student umie zaprojektować i wykonać eksperyment syntezy modyfikatów sorbentów mineralnych IS2A_U09, IS2A_U08 Report
M_U003 Student potrafi zaprojektować i wykonać eksperyment sorpcji wybranych pierwiastków i związków chemicznych IS2A_U09, IS2A_U08 Report
M_U004 Student potrafi interpretować wyniki badań właściwości sorpcyjnych sorbentów naturalnych i modyfikowanych IS2A_U11, IS2A_U15, IS2A_U12 Report
Knowledge
M_W001 Student ma podstawową wiedzę na temat rodzajów sorbentów mineralnych i organicznych wykorzystywanych w problematyce inżynierii środowiska IS2A_W05, IS2A_W09, IS2A_W08, IS2A_W07, IS2A_W06 Examination
M_W002 Student zna rodzaje surowców wykorzystywanych do produkcji sorbentów IS2A_W09, IS2A_W08, IS2A_W07 Examination
M_W003 Student ma ogólną wiedzę na temat własności fizykochemicznych i powierzchniowych sorbentów mineralnych oraz metod ich analizy IS2A_W09, IS2A_W08, IS2A_W07 Examination
M_W004 Student potrafi opisać przyczyny i mechanizmy sorpcji IS2A_W09, IS2A_W07 Examination
M_W005 Student zna metody otrzymywania i modyfikacji właściwości powierzchniowych sorbentów mineralnych wpływających na ich zdolności sorpcyjne IS2A_W09, IS2A_W07 Examination
M_W006 Student potrafi ocenić przydatność sorbentów mineralnych w metodach remediacji skażonego środowiska IS2A_W09, IS2A_W08, IS2A_W07 Examination
FLO matrix in relation to forms of classes
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Form of classes
Lecture
Audit. classes
Lab. classes
Project classes
Conv. seminar
Seminar classes
Pract. classes
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Others
E-learning
Social competence
M_K001 Student ma świadomość ważności i rozumie pozatechniczne aspekty i skutki działalności inżyniera środowiska, szczególnie jej wpływ na środowisko naturalne oraz związaną z tym odpowiedzialność za podjęte decyzje - - + - - - - - - - -
Skills
M_U001 Student potrafi wykonać syntezę niektórych kompozytów organiczno-mineralnych oraz zaproponować prostą metodę polepszenia ich właściwości sorpcyjnych + - + - - + - - - - -
M_U002 Student umie zaprojektować i wykonać eksperyment syntezy modyfikatów sorbentów mineralnych - - + - - - - - - - -
M_U003 Student potrafi zaprojektować i wykonać eksperyment sorpcji wybranych pierwiastków i związków chemicznych - - + - - - - - - - -
M_U004 Student potrafi interpretować wyniki badań właściwości sorpcyjnych sorbentów naturalnych i modyfikowanych - - + - - - - - - - -
Knowledge
M_W001 Student ma podstawową wiedzę na temat rodzajów sorbentów mineralnych i organicznych wykorzystywanych w problematyce inżynierii środowiska + - - - - + - - - - -
M_W002 Student zna rodzaje surowców wykorzystywanych do produkcji sorbentów + - - - - + - - - - -
M_W003 Student ma ogólną wiedzę na temat własności fizykochemicznych i powierzchniowych sorbentów mineralnych oraz metod ich analizy + - - - - + - - - - -
M_W004 Student potrafi opisać przyczyny i mechanizmy sorpcji + - - - - + - - - - -
M_W005 Student zna metody otrzymywania i modyfikacji właściwości powierzchniowych sorbentów mineralnych wpływających na ich zdolności sorpcyjne + - - - - + - - - - -
M_W006 Student potrafi ocenić przydatność sorbentów mineralnych w metodach remediacji skażonego środowiska + - - - - + - - - - -
Module content
Lectures:

1. Klasyfikacja i ogólna charakterystyka sorbentów mineralnych (sorbenty krzemionkowe, żelaziste, ilaste, zeolity) i organicznych (4 godziny)
2. Charakterystyka surowców ze złóż Polski i świata, do produkcji sorbentów mineralnych (2 godziny)
3. Własności fizykochemiczne i powierzchniowe sorbentów mineralnych: rodzaje centrów aktywnych, zdolność wymiany jonowej (kationów i anionów), mikrostruktura, porowatość, powierzchnia właściwa, właściwości kwasowe, właściwości katalityczne (4 godzin)
4. Metody badania aktywności powierzchniowej sorbentów, ich porowatości, mikrostruktury, powierzchni rozwiniętej, pojemności jonowymiennej (2 godziny)
5. Przyczyny i mechanizmy sorpcji pierwiastków i związków chemicznych z fazy ciekłej i gazowej na różnych rodzajach sorbentów (4 godziny)
6. Metody otrzymywania, modyfikacji i uszlachetniania własności różnych grup sorbentów, przy użyciu chemicznych i fizycznych sposobów aktywacji: aktywacja kwasowa – chemizm procesu, własności kwasowe, zastosowanie; modyfikacja związkami alkalicznymi – transformacja struktury; aktywacja termiczna (4 godziny)
7. Modyfikacja właściwości powierzchniowych sorbentów mineralnych: fluoropochodne sorbentów – metody syntezy, wymiana jonowa, interkalacja smektytów polikationami hydroksymetalicznymi (2 godziny)
8. Synteza kompozytów organiczno-mineralnych o własnościach adsorpcyjnych i ich zastosowanie (4 godziny)
9. Materiały węglowe: sposób przetwarzania surowców zasobnych w węgiel organiczny, otrzymywanie węgli aktywnych (2 godziny)
10. Analiza przydatności i zastosowań sorbentów w remediacji środowisk naturalnych oraz technologiach realizowanych w inżynierii środowiska (2 godziny)

Laboratory classes:

Prace laboratoryjne nad otrzymywaniem materiałów mineralnych o własnościach adsorpcyjnych: (1) Synteza aktywowanych kwasowo minerałów – oznaczanie kwasowych centrów aktywnych; (2) Otrzymywanie materiałów o własnościach adsorpcyjnych poprzez tzw. „podpieranie” struktur minerałów ilastych; badanie właściwości fizykochemicznych tego rodzaju adsorbentów; (3) Synteza sorbentów modyfikowanych przy użyciu związków organicznych; (4) Eksperymenty sorpcji wybranych pierwiastków i związków chemicznych.

Seminar classes:

Dyskusja zagadnień poruszanych na wykładach. Referaty z zakresu właściwości sorpcyjnych i zastosowań sorbentów mineralnych i organicznych względem wybranych pierwiastków, związków nieorganicznych i organicznych

Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 147 h
Module ECTS credits 5 ECTS
Participation in lectures 28 h
Participation in laboratory classes 28 h
Participation in seminar classes 14 h
Preparation for classes 25 h
Preparation of a report, presentation, written work, etc. 25 h
Realization of independently performed tasks 25 h
Examination or Final test 2 h
Additional information
Method of calculating the final grade:

ocena końcowa = 0,4 × ocena z egzaminu + 0,3 × ocena z seminarium + 0,3 x ocena z ćwiczeń laboratoryjnych

Prerequisites and additional requirements:

Znajomość podstaw mineralogii i chemii nieorganicznej

Recommended literature and teaching resources:

Fijał J., Kłapyta Z., Żabiński W., Żyła M. 1980. Właściwości powierzchniowe minerałów ilastych i możliwości ich modyfikacji. Prace Mineralogiczne, 65, 6-48.
Jankowska H., Świątkowski A., Starostin L., Ławrynienko-Omiecyńska J. 1991. Adsorpcja jonów na węglu aktywnym. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa.
Kłapyta Z., Żabiński W. (red.). 2008. Sorbenty mineralne Polski (praca zbiorowa). Uczelniane Wydawnictwo Naukowo-Dydaktyczne AGH, Kraków.
Ościk J. 1973. Adsorpcja. PWN, Warszawa.
Ratajczak T., Rzepa G., Bajda T. (red.) 2013. Sorbenty Mineralne – Surowce, Energetyka, Ochrona Środowiska, Nowoczesne Technologie. Wydawnictwo AGH, Kraków.

Scientific publications of module course instructors related to the topic of the module:

Bajda T., Klojzy-Karczmarczyk B., Rzepa G., Fijał J., Mazurek J. Sorpcja Cu(II), Zn(II) i Hg(II) na naturalnych i modyfikowanych rudach darniowych. Gospodarka Surowcami Mineralnymi, 20 (z. spec. 2), 83–98.
Bajda T., Kłapyta Z. 2006. Sorption of chromate by clinoptilolite modified with alkylammonium surfactants.
Mineralogia Polonica, 37(2), 93–99.
Bajda T., Kłapyta Z. 2013. Adsorption of chromate from aqueous solutions by HDTMA-modified linoptilolite,
glauconite and montmorillonite. Applied Clay Science, 86, 169–173.
Bajda T., Mozgawa W., Manecki M., Flis J. 2011. Vibrational spectroscopic study of mimetite-pyromorphite
solid solutions. Polyhedron, 30(15), 2479–2485.
Bajda T., Szmit E., Manecki M. 2005. Removal of As(V) from solutions by precipitation of mimetite Pb5(AsO4)3Cl. W: Pawłowski L., Dudzińska M., Pawłowski A. (red.). Environmental engineering: proceedings of the second national congress of Environmental engineering, Lublin, Poland, 4–8 September 2005. Taylor & Francis, London, s. 119–124.
Grela A., Bajda T., Mikuła J. 2015. Skład mineralny i właściwości teksturalne zeolitów z metakaolinu — The mineral composition and textural properties of zeolites with metakaolin. Przemysł Chemiczny, 94(4), 619–622.
Kleszczewska A., Manecki M., Figuła A., Bajda T. 2009. Immobilization of Pb2+ using new generation glass fertilizers. Fresenius Environmental Bulletin, 18(7a), 1205–1209.
Król M., Mozgawa W., Barczyk K., Bajda T., Kozanecki M. 2013. Changes in the vibrational spectra of zeolites due to sorption of heavy metal cations. Journal of Applied Spectroscopy, 80(5), 644–650.
Matusik J., Bajda T. 2013. Immobilization and reduction of hexavalent chromium in the interlayer space of positively charged kaolinites. Journal of Colloid and Interface Science, 398, 74–81.
Matusik J., Bajda T., Manecki M. 2012. Aqueous cadmium removal by hydroxylapatite and fluoroapatite. Geology, Geophysics & Environment, 38(4), 427–438.
Matusik J., Bajda T., Manecki M. 2008. Immobilization of aqueous cadmium by addition of phosphates. Journal of Hazardous Materials, 152, 1332–1339.
Matusik, J. 2014. Arsenate, orthophosphate, sulfate, and nitrate sorption equilibria and kinetics for halloysite and kaolinites with an induced positive charge. Chemical Engineering Journal, 246, 244-253.
Matusik, J., Matykowska, L. 2014. Behaviour of kaolinite intercalation compounds with selected ammonium
salts in aqueous chromate and arsenate solutions. Journal of Molecular Structure, 1071, 52-59.
Matusik, J., Wścisło, A. 2014. Enhanced heavy metal adsorption on functionalized nanotubular halloysite
interlayer grafted with aminoalcohols. Applied Clay Science, 100, 50-59.
Matykowska, L., Matusik, J. 2013. Interkalaty kaolinitu z solami amoniowymi i ich zdolność do usuwania chromianów z roztworów wodnych. Pp. 297-310. In T. Ratajczak, G. Rzepa, and T. Bajda, Eds. Sorbenty mineralne : surowce, energetyka, ochrona środowiska, nowoczesne technologie, Wydawnictwa AGH, Kraków.
Mozgawa W., Bajda T. 2006. Application of vibrational spectra in the studies of cation sorption on zeolites.
Journal of Molecular Structure, 792–793, 170–175.
Mozgawa W., Bajda T. 2005. Spectroscopic study of heavy metals sorption on clinoptilolite. Physics and
Chemistry of Minerals, 31, 706–713.
Mozgawa W., Król M., Bajda T. 2009. Application of IR spectra in the studies of heavy metal cations immobilization on natural sorbents. Journal of Molecular Structure, 924–926, 427–433.
Mozgawa W., Król M., Bajda T. 2011. IR spectra in the studies of anion sorption on natural sorbents.
Journal of Molecular Structure, 993(1–3), 109–114.
Szala B., Bajda T., Jeleń A. 2015. Removal of chromium(VI) from aqueous solutions using zeolites modified
with HDTMA and ODTMA surfactants. Clay Minerals, 50, 103–115.
Szala B., Bajda T., Matusik J., Zięba K., Kijak B. 2015. BTX sorption on Na-P1 organo-zeolite as a process
controlled by the amount of adsorbed HDTMA. Microporous and Mesoporous Materials, 202, 115–123.
Szala B., Turek P., Bajda T., Matusik J. 2013. Optymalizacja procesu syntezy organo-zeolitu. W: Szychowski
D. (red.). Młodzi dla techniki: wybrane problemy naukowo-badawcze chemii i technologii chemicznej.
Politechnika Warszawska. Wydział Budownictwa, Mechaniki i Petrochemii. P.P.-H. „DRUKARNIA” Sp.z o.o.,
s. 109–118.
Szala B., Turek P., Jeleń A., Bajda T. 2013. Synteza i właściwości sorpcyjne organo-zeolitów. Zeszyty Naukowe, Uniwersytet Zielonogórski, nr 150, Inżynieria Środowiska, 30, 5–12.
Szala, B., Turek, P., Bajda, T., Matusik, J., Odrzywolski, A., Czerwiński, J., Franus, W., Manecki, M. 2013. Sorpcja BTX na organozeolicie. Pp. 471-482. In T. Ratajczak, G. Rzepa, and T. Bajda, Eds. Sorbenty mineralne : surowce, energetyka, ochrona środowiska, nowoczesne technologie,Wydawnictwa AGH, Kraków.
Wścisło, A., Matusik, J. 2013. Sorpcja kadmu na modyfikowanym haloizycie. Pp. 559-572. In T. Ratajczak,
G. Rzepa, and T. Bajda, Eds. Sorbenty mineralne : surowce, energetyka, ochrona środowiska, nowoczesne
technologie,Wydawnictwa AGH, Kraków.

Additional information:

None