Metody analizy, izolacji i frakcjonowania substancji humusowych naturalnie występujących w środowisku wodnym

• Autorzy: Urbanowska A. , Kabsch-Korbutowicz M.

Warianty tytułu

EN

Analysis, isolation and fractionation methods of humic substances present in natural water

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Głównym składnikiem naturalnej materii organicznej są wielkocząsteczkowe substancje humusowe. Są to związki, które stanowią złożone heterogeniczne polimery kwasowe o barwie żółtej lub brązowej. Powstają w wyniku mikrobiologicznych reakcji, będących rezultatem rozkładu martwych tkanek roślinnych i zwierzęcych. Aby określić skład pierwiastkowy substancji humusowych przeprowadza się analizę elementarną. Ze względu na chemiczną złożoność tych związków uzyskane wyniki analizy elementarnej dają jedynie ogólny pogląd na ich strukturę i pochodzenie. Aby uzyskać bardziej szczegółowe informacje stosuje się inne techniki analityczne, np. chromatografię wykluczenia, spektroskopię UV-VIS. Prowadzenie kompleksowych badań nad strukturą i właściwościami substancji humusowych wymaga ich zatężania i wyizolowania z matrycy wodnej. W tym celu najczęściej wykorzystuje się adsorpcję na żywicach polimerowych oraz procesy membranowe.

EN

Macromolecules of humic substances are the main component of natural organic matter. Humic substances are complex heterogeneous acidic polymers, yellow or brown, created in microbiological reactions during decomposition of plant and animal remains. Elemental analysis is used in order to determine humic substances elemental composition, but because of their chemical complexity the results gives only overall view of their structure and origin. To obtain more specific data other techniques have to be employed, e.g. size-exclusion chromatography, UV-VIS spectroscophy. Extensive examination of humic substances structure and properties requires their concentration and isolation from water. Polymeric resin adsorption and membrane processes are the most often used for this purpose.

Słowa kluczowe

PL

naturalne substancje organiczne; substancje humusowe; izolacja; frakcjonowanie

EN

natural organic matter; humic substances; isolation; fractionation

• Wydawca: Ośrodek Informacji "Technika instalacyjna w budownictwie''
• Czasopismo: Instal
• Rocznik: 2016
• Tom: nr 10
• Strony: 51--56
• Opis fizyczny: Bibliogr. 37 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Urbanowska A.

• Politechnika Wrocławska, Wydział Inżynierii Środowiska, Katedra Technologii Oczyszczania Wody i Ścieków, Wrocław

autor

Kabsch-Korbutowicz M.

• Politechnika Wrocławska, Wydział Inżynierii Środowiska, Katedra Technologii Oczyszczania Wody i Ścieków, Wrocław

Bibliografia

• [1] Havelcova M., Mizera J., Sykorova I., Pekar M., Sorption of metal ions on lignite and the derived humic substances, Journal of Hazardous Materials 161 (2009) 559-564
• [2] Gobat J.-M., Willy M., Aragno M., The living soil: fundamentals of soil science and soil biology, Science Publishers, Enfield, NH, USA, 2004
• [3] Steinberg C. E. W., Ecology of Humic Substances in Freshwaters, Determinants from Geochemistry to Ecological Niches, Springer, Berlin, 2003
• [4] Stevenson F. J., Humus chemistry: Genesis, Composition, Reactions, 2nd Edition, John Wiley & Sons, 1994
• [5] Nawrocki J., Uzdatnianie wody. Procesy fizyczne, chemiczne i biologiczne, T. 1, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, 2010
• [6] Moriguchi T., Nakagawa S., Adsorbability and photo-Fenton reactivity of aquatic humic substances with Fe(III)-treated hydroxyapatites in water, Phosphorus Research Bulletin 29 (2014) 11-20
• [7] Langlais, B., Reckhow, D. A., Brink, D. R., Ozone in Water Treatment, Application and Engineering; Lewis Publishers, Chelsea, U.K., 1991
• [8] Zimoch I., Ryzyko zmian jakości wody w sieci wodociągowej w funkcji generowania THM-ów, Instal 10 (2008) 64-67
• [9] Leenheer J. A., Croue J.-P., Characterizing aquatic dissolved organic matter, Environmental Science & Technology 37 (2003) 18A-26A
• [10] Abbt-Braun G., Lankes U., Hammel F., Structural characterization of aquatic humic substances – The need for a multiple method approach, Aquatic Science 66 (2004) 151-170
• [11] Tan K. H., Humic Matter in Soil and the Environment: Principles and Controversies, CRC Press, Boca Raton, USA, 2014
• [12] He M., Shi Y., Lin C., Characterization of humic acids extracted from the sediments of the various rivers and lakes in China, Journal of Environmental Sciences 20 (2008) 1294-1299
• [13] Xiaoli C., Shimaoka T., Qiang G., Youcai Z., Characterization of humic and fulvic acids extracted from landfill by elemental composition, 13C CP/MAS NMR and TMAH-Py-GC/MS, Waste Management 28 (2008) 896-903
• [14] Piccolo A., Conte P., Tagliatesta P., Increased conformational rigidity of humic substances by oxidative biomimetic catalysis, Biomacromolecules 6 (2005) 351-358
• [15] Matilainen A., Gjessing E., Lahtinen T., Hed L., Bhatnagar A., Sillanpaa M., An overview of the methods used in the characterisation of natural organic matter (NOM) in relation to drinking water treatment, Chemosphere 83 (2011) 1431-1442
• [16] Korshin G., Chow C. W. K., Fabris R., Drikas M., Absorbance spectroscopy-based examination of effects of coagulation on the reactivity of fractions of natural organic matter with varying apparent molecular weights, Water Research 43 (2009) 1541-1548
• [17] Han L., Liu W., Chen M., Zhang M., Liu S., Sun R., Fei X., Comparison of NOM removal and microbial properties in up-flow/down-flow BAC filter, Water Research 47 (2013) 4861-4868
• [18] Kang S., Xing B., Humic acid fractionation upon sequential adsorption onto goethite, Langmuir 24 (2008) 2525-2531
• [19] Kukkonen J, Effects of lignin and chlorolignin in pulp-mill effluents on the binding and bioavailability of hydrophobic organic pollutants, Water Research 26 (1992) 1523-1532
• [20] Campitelli P. A, Velasco M. I., Ceppi S. B., Chemical and physicochemical characteristics of humic acids extracted from compost, soil and amended soil, Talanta 69 (2006) 1234-123
• [21] Hudson N., Baker A., Ward D., Reynolds D.M., Brunsdon C., Carliell-Marquet C., Browning S., Can fluorescence spectrometry be used as a surrogate for the biochemical oxygen demand (BOD) test in water quality assessment? An example from South West England, Science of Total Environment 391 (2008) 149-158
• [22] Song H., Orr O., Hong Y., Karanfil T., Isolation and fractionation of natural organic matter: evaluation of reverse osmosis performance and impact of fractionation parameters, Environmental Monitoring and Assessment 153 (2009) 307-321
• [23] Roccaro P., Vagliasindi F. G. A., Differential vs. absolute UV absorbance approaches in studying NOM reactivity in DBPs formation: Comparison and applicability, Water Research 43 (2009) 744-750
• [24] Chow C. W. K., Fabris R, Drikas M., A rapid fractionation technique to characterise natural organic matter for the optimisation of water treatment processes, Journal of Water Supply: Research and Technology – AQUA 53 (2004) 85-92
• [25] Vieira R. F., Berenguel A. T., Silva M. A., Vilaca J. S., Domingues V. F., Figueiredo S. A., Natural organic matter fractionation along the treatment of water for human consumption, Global NEST Journal 14 (2012) 399-406
• [26] Boyer T. H., Singer P. C., Aiken G. R., Removal of dissolved organic matter by anion exchange: Effect of dissolved organic matter properties, Environmental Science & Technology 42 (2008) 7431-7437
• [27] Maeng S. K., Timmes T. C., Kim H.-C., Characterization of EfOM fraction responsible for short-term fouling in ultrafiltration, Separation Science and Technology 50 (2015) 2697-2707
• [28] Lehtonen T., Peuravuori J., Pihlaja K., Characterisation of lake-aquatic humic matter isolated with two different sorbing solid techniques: tetramethylammonium hydroxide treatment and pyrolysis-gas chromatography/mass spectrometry, Analytica Chimica Acta 424 (2000) 91-103
• [29] Malaisamy R., Talla-Nwafo A., Jones K., Polyelectrolyte modification of nanofiltration membrane for selective removal of monovalent anions, Separation and Purification Technology 77 (2011) 367-374
• [30] Honokis J., Valero-Freitag S., Caporgno M. P., Patzold C., Removal of nitrate and fluoride by nanofiltration – a comparative study, Desalination and Water Treatment 30 (2011) 278-288
• [31] Zazouli M. A., Nasseri S., Mahvi A. H., Gholami M., Mesdaghinia A. R., Younesian M., Retention of humic acid from water by nanofiltration membrane and influence of solution chemistry on membrane performance, Journal of Environmental Health Science & Engineering 5 (2008) 11-18
• [32] Koltuniewicz A. B., Drioli E., Membranes in Clean Technologies, Theory and Practice, WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, 2008
• [33] Li R., Yue D., Liu J., Nie Y., Size fractionation of organic matter and heavy metals in raw and treated leachate, Waste Management 29 (2009) 2527-2533
• [34] Urbanowska A., Kabsch-Korbutowicz M., The properties of NOM particles removed from water in ultrafiltration, ion exchange and integrated processes, Desalination and Water Treatment 57 (2016) 13453-13461
• [35] Zhao R., Novak J. T., Goldsmith C. D., Evaluation of on-site biological treatment for landfill leachates and its impact: A size distribution study, Water Research 46 (2012) 3837-3848
• [36] Kennedy M. D., Kamangi J., Heijman B. G. J., Amy G., Colloidal organic matter fouling of UF membranes: role of NOM composition and size, Desalination 220 (2008) 200-213
• [37] Kitis M., Karanfil T., Wigton A., Kilduff J. E., Probing reactivity of dissolved organic matter for disinfection by-product formation using XAD-8 resin adsorption and ultrafiltration fractionation, Water Research 36 (2002) 3834-3848

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).