Red mud-fly ash-based geopolymers as an eco-friendly material for immobilization of toxic pollutants (Pb and Cu) from wastewater

Abstract

The use of waste materials as a precursor for synthesizing geopolymer materials is increasingly being utilized. This research aimed to examine the potential use of red mud-fly ash geopolymers to remove toxic pollutants such as copper and lead ions from wastewater. Samples of different ratios of red mud (RM) and fly ash (FA) were synthesized through alkaline activation. Based on compressive strength a geopolymer (RMFAGP1) with the highest value of 29.54 MPa, was chosen for further research. The physical-chemical characterization of RMFAGP1 in terms of mineral composition and structure was performed using XRD, DRIFT and SEM analysis. BET analysis was used to define porosity, as well as the specific surfaces necessary for efficient adsorption. The batch equilibration method was used to determine the PZC value, which serves as a guide for predicting the adsorption process. The best adsorption efficiency was achieved at pH =4 (88,5%) i.e. at pH=5 (99,4%) for Cu and Pb, respectively. The performed analyses indicate that waste materials, such as red mud and fly ash, can be used as raw materials for obtaining a geopolymer that can effectively immobilize Pb and Cu from wastewater, offering a low-cost and eco-friendly solution.

Употреба отпадних материјала као прекурсора за синтезу геополимерних материјала се све више користи. Ово истраживање је имало за циљ да испита потенцијалну употребу геополимера на бази црвеног муља и летећег пепела за уклањање токсичних загађивача као што су јони бакра и олова из отпадних вода. Алкалном активацијом синтетисани су. узорци различитих односа црвеног муља и летећег пепела. За даља истраживања изабран је геополимер (RMFAGP1) који има највећу вредност притисне чврстоће од 29,54 МPа. Физичкохемијска карактеризација RMFAGP1 извршена је коришћењем XRD, DRIFT i FESEM metoda. BET анализа је коришћена за дефинисање порозности, као и специфичне површине неопходне за ефикасну адсорпцију. За одређивање вредности pHtnn коришћен је метод уравнотежавања посебних проба, који је водич за предвиђање процеса адсорпције. Најбоља ефикасност адсорпције постигнута је при pH =4 (88,5%), односно при pH=5 (99,4%) за Cu и Pb, респективно. Урађене анализе указују да се отпад, попут црвеног муља и летећег пепела, може користити као сировина за добијање геополимера који се може ефикасно користити као економски и еколошки прихватљив материјал за имобилизацију Cu и Pb из отпадних вода