W artykule scharakteryzowano perowskity oraz przedstawiono ich potencjalne zastosowanie w inżynierii środowiska, jako materiały używane w zaawansowanych metodach oczyszczania wody z zanieczyszczeń organicznych z wykorzystaniem fotokatalizy oraz zaawansowanych procesów utleniania (Advanced Oxidation Processes, AOPs). Poza przykładami degradacji, w obecności perowskitów takich związków jak farmaceutyki, barwniki czy fenole, wskazano także szansę i wyzwania, jakie stoją przed zastosowaniem materiałów perowskitowych w oczyszczaniu wody na dużą skalę.
EN
This paper characterises perovskites and presents their potential application in environmental engineering as materials for advanced methods of water purification from organie pollutants using photocatalysis and advanced oxidation processes (AOPs). In addition to examples of the degradation of compounds such as pharmaceuticals, dyes or phenols in the presence. of perovskites, the opportunities and challenges for the application of perovskite materials in large-scale water purification have been identified.
Zapotrzebowanie społeczne na obiekty rekreacyjne wiąże się z bardzo ważnym aspektem, jakim jest zapewnienie na pływalniach odpowiednich warunków sanitarno-higienicznych. Wraz z rozwijającymi się technologiami oczyszczania wody basenowej zmianie ulegają wymagania dotyczące jakości wody. Nowe technologie i urządzenia do oczyszczania wody mają nie tylko wysoko skuteczne filtry, ale także kompaktową i modułową budową umożliwiającą łatwy transport i montaż urządzeń.
Based on a literature review from the last 3 years, potential applications of hybrid materials based on silsesquoxanes in engineering, catalysis, biomedicine, and drug delivery systems are presented. Methods of synthesis of such materials are also discussed, considering publications from previous years. Silsesquioxanes are characterized by a defined stable three-dimensional structure consisting of an inorganic core (Si-O-Si) and organic substituents. The rigid core and multifunctionality of substituents make silsesquioxanes ideal candidates for use in the synthesis of innovative materials in the areas of chemistry and biomedicine.
PL
Na podstawie przeglądu literaturowego z ostatnich 3 lat przedstawiono potencjalne zastosowania materiałów hybrydowych na bazie silseskwioksanów w inżynierii, katalizie, biomedycynie i systemach podawania leków. Omówiono również metody syntezy tego typu materiałów, biorąc pod uwagę publikacje z wcześniejszych lat. Silseskwioksany charakteryzują się zdefiniowaną stabilną trójwymiarowa strukturą składającą się z nieorganicznego rdzenia (Si-O-Si) oraz organicznych podstawników. Sztywny rdzeń i wielofunkcyjność podstawników czynią silseskwioksany idealnymi kandydatami do stosowania w syntezie innowacyjnych materiałów w obszarach chemii i biomedycyny.
Mikroplastiki określa się mianem zanieczyszczeń budzących niepokój, łatwo dostających się do łańcucha pokarmowego. Występują one w wielu formach i co ważne, przenoszą się każdą możliwą drogą transportu: powietrzem, glebą i oczywiście wodą. W przypadku tworzyw sztucznych, wytwarzane są głównie z dużych, wszechobecnych materiałów, a ich wykrywanie, analiza i usuwanie jest niezwykle istotnym problemem środowiskowym.
Water bodies contaminated with heavy metals have generated significant concern worldwide due to their toxicity, persistence, bioaccumulation, and non-biodegradability. Among these pollutants is Pb (II), which enters water sources primarily as a result of anthropogenic activities. Prolonged exposure to this contaminant can cause neurological disorders, as well as respiratory and urinary issues. This research aims to model an industrial-scale packed column using Computer-Aided Process Engineering (CAPE) to remove Pb (II) from an aqueous solution, using Theobroma cacao L. as bioadsorbent. Using Aspen Adsorption, several simulations were performed on adsorption columns with varying configurations at an industrial scale, evaluating the parametric sensitivity to bed height, inlet flow rate, and initial concentration. The results showed that the simulated adsorption columns achieved removal efficiencies of up to 99%. The optimal simulation conditions for the column simulation included a bed height of 5 m, an initial concentration of 3000 mg/L, and an inlet flow rate of 50 m3/day. It was observed that increasing the inlet flow rate reduced the breakthrough and saturation times of the process, while increasing the bed height extended these times. These findings demonstrate the potential of computational tools as valuable alternatives for predicting the performance of adsorption columns packed with biomass.
Każde przedsięwzięcie w gospodarce ściekowej musi być poprzedzone oceną ryzyka, aby działania były efektywne i ograniczały błędne decyzje. Ocena ryzyka musi być prowadzona w oparciu o scenariusze przyszłości.
The objective of this study is to enhance the photocatalytic capabilities of kaolin clay to improve its efficiency in environmental remediation. Various techniques were employed to modify kaolin clay, including heat treatment, acid modification, and material integration. These methods aimed to reduce its bandgap and improve its selective adsorption properties, thereby enabling better visible light activation and pollutant removal. The study discovered that modified kaolin-derived nanomaterials exhibit remarkable potential in breaking down pollutants, disinfecting, capturing heavy metals, and eliminating airborne contaminants. These advanced materials have been successfully used in water filtration, air purification, and the development of self-cleaning surfaces. The modifications increased surface area, adsorption capacity, and overall catalytic performance. Unmodified kaolin, with its broad bandgap, has limitations that hinder its ability to be driven by visible light for photocatalytic purposes and to selectively absorb specific pollutants, including heavy metals. The novelty of this research lies in the systematic exploration and optimization of diverse modification strategies for kaolin clay, showcasing its versatility in photocatalytic applications. The tailored modifications of kaolin to address specific environmental needs have the potential to be a cost-effective and eco-friendly solution for sustainable environmental restoration.
The necessity of rational water resource management and reduction of water consumption demands that water utilities address water losses during water treatment. Therefore, the backwash water generated during the filtration process is often the focus of research aimed at its reuse within the water treatment system. The studies outlined here were conducted in a large water treatment plant (100,000 m3), focusing on the backwash water produced from sand bed filter flushing. Prior to its reintroduction into the treatment train, the backwash water underwent pre-treatment using ultrafiltration (UF) process with two different modules: a spiral module with a PVFD (200kDa) membrane and a capillary module with a PES (80kDa) membrane. The effectiveness of the process was evaluated based on the degree of retention of organic substances and microorganisms, which pose health risks in backwash water recirculation. The capillary membrane exhibited greater effectiveness in retaining these contaminants, thereby ensuring the complete elimination of pathogenic microorganisms. The study findings indicate that pre-treating backwash water using UF membranes and reintroducing it into the water treatment system before the ozonation process can lead to a reduction of environmental fees. However, this process results in a 1.5% increase in water treatment costs.
PL
Konieczność ograniczenia zużycia wody oraz racjonalne gospodarowanie zasobami wodnymi wymusza na przedsiębiorstwach wodociągowych konieczność ograniczenia strat wody podczas jej oczyszczania. Dlatego coraz częściej popłuczyny powstające w procesie filtracji stanowią przedmiot badań, których celem jest ponowne ich wykorzystanie w systemie oczyszczania wody. Prezentowane badania prowadzone były w dużym zakładzie oczyszczania wody powierzchniowej o wydajności 100000 m3/d, a ich przedmiotem były popłuczyny powstające z płukania filtrów ze złożem piaskowym. Popłuczyny podczyszczone były w procesie ultrafiltracji na modułach: spiralnym z membraną z PVDF (200 kDa) i kapilarnym z membraną z PES (80 kDa). Skuteczność procesu oceniono na podstawie stopnia retencji substancji organicznych i mikroorganizmów, które stanowiły zagrożenie zdrowotne w przypadku recyrkulacji popłuczyn. Skuteczniejsza w retencji tych wskaźników okazała się membrana kapilarna, która zapewniła całkowitą eliminację mikroorganizmów patogennych. W badaniach wykazano, że koszty podczyszczania popłuczyn i ich zawracanie do układ oczyszczania wody przed proces ozonowania pozwoli na ograniczenie kosztów korzystania ze środowiska oraz zwiększy koszt oczyszczania wody o 1,5%.
Zanieczyszczenie środowiska wodnego mikroplastikami (MPs) jest obecnie problemem na skalę światową. Aby przeciwdziałać temu zagrożeniu, należy z jednej strony ograniczyć liczbę mikrocząstek tworzyw sztucznych przedostających się do środowiska, z drugiej zaś usunąć cząstki już w nim obecne. Jako jedne z głównych dróg przedostawania się mikroplastików do środowiska wodnego wymienia się oczyszczalnie ścieków. Żadna z obecnie dostępnych technologii oczyszczania ścieków nie jest specjalnie zaprojektowana do usuwania tych zanieczyszczeń, jednakże na tle innych procesów techniki membranowe wykazują w tym zakresie duży potencjał. Ponadto połączenie tych procesów z innymi, jak koagulacja czy procesy biologiczne, pozwala na prawie 100-proc. Usunięcie mikroplastików z matrycy. Najbardziej efektywnym rozwiązaniem w tym zakresie są bioreaktory membranowe (MBR), które łączą proces biologicznego oczyszczania ścieków z separacją membranową, wpisując się jednocześnie w trendy „zielonej chemii”. Niemniej jednak potrzebne są dalsze badania, szczególnie w obszarze zminimalizowania foulingu membran, który stanowi główną wadę w procesach membranowych.
EN
The pollution of the aquatic environment with microplastics (MPs) is currently a global problem. To counteract this threat, it is necessary, on the one hand, to limit the number of plastic microparticles entering the environment and, on the other hand, to remove particles already present in it. Wastewater treatment plants are mentioned as one of the main routes of the passage of microplastics into the aquatic environment. None of the currently available wastewater treatment technologies is specifically designed to remove these contaminants, but membrane techniques have great potential in this field as compared to other processes. Moreover, combining these processes with others, such as coagulation or biological processes, enables almost 100% removal of microplastics from the matrix. The most effective solution in this regard are membrane bioreactors (MBR), which combine the biological wastewater treatment process with membrane separation while being in line with the trends of „green chemistry”. Nevertheless, further research is needed, especially in the area of minimising membrane fouling, which is the main disadvantage in membrane processes.
11
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule opisano charakterystykę procesów oczyszczania wód i ścieków w zakresie usuwania mikroplastików (MPs). Pośród fizycznych metod oczyszczania za najbardziej efektywne w usuwaniu MPs uznaje się procesy membranowe oraz filtrację pospieszną. Metody chemiczne, takie jak: koagulacja, elektrokoagulacja czy zaawansowane utlenianie cechuje zróżnicowana efektywność, jednak są udoskonalane w kierunku poprawy wydajności usuwania MPs. W grupie metod biologicznych najbardziej efektywne są bioreaktory membranowe. Zastosowanie zróżnicowanych i wielostopniowych technologii oczyszczania wód i ścieków daje możliwość eliminacji MPs nawet w zakresie 98-100%. Ograniczeniem zastosowania efektywnej technologii są koszty eksploatacyjne, utylizacja odpadów oraz zapewnienie ograniczenia ponownej migracji MPs do środowiska.
EN
The article presents characteristics of the processes of water and wastewater treatment in the field of microplastics (MPs) removing. Among the physical methods of treatment membrane techniques and rapid filtration are the most effective in MPs eliminating. Chemical methods such as coagulation, electrocoagulation and advanced oxidation are moderately effective, but they are being improved to higher efficiency of MPs removal. In the group of biological methods, membrane bioreactors are the most effective. The use of diversified and multi-stage water and wastewater treatment technologies makes it possible to MPs eliminate even in the range of 98-100%. The application of effective technology is limited by operating costs and the problem of waste disposal, so that the removed MPs are not returned to the environment.
Certain contaminants are termed as emerging (Contaminants of Emerging Concern, CEC) since all aspects of these pollutants are not known and their regulation is not ununiform across the nations. The CECs include many classes of compounds that are used in various industries, plant protection chemicals, personal care products and medicines. They accumulate in waterbodies, soils, organisms including humans. They cause deleterious effects on plant animal and human health. Therefore, alternative greener synthesis of these chemicals, sustainable economic methods of waste disposal, scaling up and circular methods using sludge for removing the contaminants are innovative methods that are pursued. There are several improvements in chemical waste treatments using electro-oxidation coupled with solar energy, high performing recycled granular activated charcoal derived from biomass are few advances in the field. Similarly, use of enzymes from microbes for waste removals is a widely used technique for bioremediation. The organisms are genetically engineered to remove hazardous chemicals, dyes, and metals. Novel technologies for mining economically the precious and rare earth elements from e-waste can improve circular economy. However, there is additional need for participation of various nations in working towards greener Earth. There should be pollution awareness in local communities that can work along with Government legislations.
Environmental contamination is an urgent topic to be solved for sustainable society. Among various pollutants, microorganisms are believed to be the most dangerous and difficult to be completely inactivated. In this research, a new hybrid photoreactor assisted with rotating magnetic field (RMF) has been proposed for the efficient removal of two types of bacteria, i.e., gram-negative Escherichia coli and gram-positive Staphylococcus epidermidis. Three self-synthesized photocatalysts were used, based on commercial titanium(IV) oxide – P25, homogenized and then modified with copper by photodeposition, as follows: 0.5 Cu@HomoP25, 2.0 Cu@HomoP25 and 5.0 Cu@HomoP25 containg 0.5, 2.0 and 5.0 wt% of deposited copper, respectively. The response surface methodology (RSM) was employed to design the experiments and to deteremine the optimal conditions. The effects of various parameters such as copper concentration [% w/w], and treatment time [h] and frequency of RMF [Hz] were studied. Results: analysis of variance (ANOVA), revealed a good agreement between experimental data and proposed quadratic polynomial model (R2 = 0:86 for E. coli and R2 = 0:69 for S. epidermidis). Experimental results showed that with increasing copper concentration, time and decreasing of frequency of RMF, the removal efficiency was increased. Accordingly, the water disinfection efficiency of 100% in terms of the independent variables was optimized, including copper concentration c = 5% and 2.5% w/w, time t = 3 h and 1.3 h and frequency of rotating magnetic field f = 50 Hz and 26.6 for E.coli and S. epidermidis, respectively. This study showed that response surface methodology is a useful tool for optimizing the operating parameters for photocatalytic disinfection process.
W jaki sposób mobilni dostawcy uzdatniania wody mogą pomóc zakładom przemysłowym w ochronie ich licencji na prowadzenie działalności i zmniejszaniu wpływu na środowisko, gdy konieczna jest szybka reakcja?
This study mainly focused on the current situation of antibiotic pollution in coastal wetlands by screening for four common antibiotics (norfloxacin – NOR, ofloxacin – OFL, azithromycin – AZM, and roxithromycin – RXM) and two coastal wetland plants (Suaeda and Nelumbo nucifera), to determine the removal of antibiotic pollution by phytoremediation technology and its mechanism. We aimed to provide ideas for the remediation of antibiotics in coastal wetlands and their mechanisms of action in the context of intensive farming. The results showed that both plants had remediation effects on all four antibiotics, the phytoremediation of NOR and OFL was particularly significant, and the remediation effect of N. nucifera was better than that of Suaeda . The removal rates of the four antibiotics by Suaeda and N. nucifera at low antibiotic concentrations (10–25 μg/L) reached 48.9–100% and 77.3–100%, respectively. The removal rates of the four antibiotics at high antibiotic concentrations (50–200 μg/L) reached 7.5–73.2% and 22–84.6%, respectively. Moreover, AZM was only detected in trace amounts in the roots of N. nucifera, and RXM was not detected in either plant body.
Functional polymers are increasingly being used as materials with a range of unique properties. Due to their structure and relatively high flexibility in a synthetic context, they are becoming highly relevant in a variety of applications. One of the numerous examples of the use of functional polymers is water treatment. Using the adsorption phenomenon, it is possible to remove or reduce the amount of harmful organic compounds and heavy metal ions in the water. This review provides information on both the synthesis methods and characterization of functional polymers in terms of their adsorption properties. Among others, this paper presents the results of research on functional polymers carried out by Professor Schroeder's research group. The research was mainly focused on the selective adsorption of dyes and heavy metal ions, which are significant water pollutants. The overall results show that the adsorption of the synthesized polymer materials is high influenced by parameters such as pH, temperature, contact time of the adsorbent with the adsorbate and the initial adsorbate concentration. In the case of the adsorption phenomenon, the Langmuir or Freundlich isotherm turned out to be the most appropriate model for the tested materials, while in the case of kinetic models, the highest R2 coefficient was usually obtained using the pseudo-second-order equation.
Woda przeznaczona do spożycia przez ludzi powinna spełniać wymagania bezpieczeństwa dla zdrowia ludzi oraz być odpowiedniej jakości pod względem wyglądu, zapachu i smaku. Współczesne metody uzdatniania wody wykorzystują różnorodne procesy chemiczne i biologiczne, uzupełniane często procesami typowo fizycznymi.
W ciągu ostatnich lat światowa produkcja tworzyw sztucznych szybko się rozwinęła, a powstające z tych tworzyw śmieci stały się jednocześnie jednym z najszybciej rosnących strumieni odpadów komunalnych na świecie. Rozkład tworzyw sztucznych do mikro- i nanodrobin pogłębia dodatkowo problem zanieczyszczenia środowiska tymi materiałami. Ze względu na małą gęstość i mały rozmiar tych cząstek są one łatwo odprowadzane do kanalizacji ściekowej, a następnie do oczyszczalni ścieków, które są ich głównymi odbiorcami przed zrzutem do zbiorników wodnych. Żadna ze stosowanych obecnie technologii oczyszczania ścieków czy uzdatniania wody nie jest przeznaczona do usuwania cząstek tworzyw sztucznych. Efektywność usunięcia mikroplastików z zastosowaniem różnych metod, w tym fizycznych, chemicznych czy biologicznych, daje zróżnicowane wyniki. Najlepsze efekty w zakresie usunięcia mikroplastiku z wody i ścieków uzyskuje się, stosując technologie hybrydowe czy zaawansowane procesy oczyszczania trzeciego stopnia w technologii oczyszczania ścieków.
EN
In recent years, the global production of plastics has developed rapidly, and the waste generated from them has also become one of the fastest growing municipal waste streams in the world. The decomposition of plastics into micro- and nanoparticles additionally aggravates the problem of environmental pollution with these materials. Due to the low density and small size of these particles, they are easily discharged into the sewage system, and then to the wastewater treatment plants, which are their main recipients before discharging them into water reservoirs. Among various wastewater and water treatment technologies that are in use today, none is designed to remove plastic particles. The effectiveness of microplastics removal using a variety of methods, including physical, chemical and biological ones, produces varying results. The best effects in terms of removing microplastics from water and wastewater are achieved by using hybrid technologies or advanced tertiary treatment processes in wastewater treatment technology.
Artykuł ten jest kontynuacją zapoczątkowanej w poprzednim numerze tematyki. Pierwsza część dotyczyła problemów związanych z aeracją wody, a niniejsza obejmie budowę filtrów i relacje między różnymi rozwiązaniami konstrukcyjnymi, a warunkami i problemami eksploatacyjnymi. Kolejne części będą dotyczyły warunków technologicznych i hydraulicznych pracy złóż odżelaziających i odmanganiających, a czwarta warunków płukania filtrów.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.