Influence of newly synthesized imidazolium ionic liquids on activated sludge process

• Autorzy: Gendaszewska D. , Liwarska-Bizukojć E. , Maton C. , Stevens C. V.

Identyfikatory

DOI

10.1515/aep-2015-0038

Warianty tytułu

PL

Wpływ nowo syntetyzowanych imidazoliowych cieczy jonowych na pracę osadu czynnego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This study investigates the influence of four imidazolium ionic liquids (ILs) present in wastewater on the activated sludge process. In addition, experiments with inactivated sludge to assess the capacity of this sorbent to remove ILs from the wastewater were conducted. It occurred that the presence of ionic liquids in wastewater reduces biomass growth and size of the sludge flocs. The strongest effect has been found for IL 6 (1-hexyl-2H-3-methyl-4,5-dimethylimidazolium iodide) with the longest alkyl chain length. Also, the degree of ILs removal increases with the alkyl chain length and decreases with the increase of initial concentration of ILs in wastewater. IL 6 reaches the highest degree of ILs removal from wastewater but inhibits the biomass growth and growth of sludge flocs in a greater extent than other tested compounds. Moreover, it was confirmed that newly synthesized ionic liquids can be adsorbed onto inactivated sludge. IL 6 could be adsorbed in a higher degree than other ionic liquids. This adsorption was described by Langmuir isotherm, whereas adsorption of other ionic liquids was described by Freundlich isotherm.

PL

Celem badań było określenie wpływu czterech imidazoliowych cieczy jonowych (CJ) na proces oczyszczania ścieków metodą osadu czynnego. Ustalono, że obecność tych związków w ściekach wpływa negatywnie na przyrost biomasy oraz powoduje zmniejszanie wielkości kłaczków osadu czynnego. Najsilniejszy efekt zaobserwowano dla jodku 1-heksylo-2H-3-metylo-4,5-dimetyloimidazoliowego (CJ 6), posiadającego najdłuższy łańcuch alkilowy. Poza tym odnotowano zależność, że stopień usunięcia CJ wzrasta wraz z wydłużaniem się łańcucha alkilowego w podstawniku kationu oraz maleje wraz ze wzrostem początkowego stężenia cieczy jonowych w ściekach. Pomimo tego, że najwyższy stopień usunięcia CJ ze ścieków zaobserwowano dla CJ 6, to obecność tej cieczy jonowej w ściekach hamowała wzrost biomasy jak i wzrost kłaczków w największym stopniu. Dodatkowo przeprowadzono badania mające na celu zanalizowanie zdolności osadu jako sorbentu do usunięcia CJ ze ścieków. W toku prowadzonych badań wykazano, że nowo syntetyzowane ciecze jonowe mogą być adsorbowane na inaktywowanym osadzie czynnym. Ciecz jonowa CJ 6 uległa adsorpcji w wyższym stopniu niż pozostałe testowane związki. Adsorpcja ta została opisana izotermą Langmuira, natomiast adsorpcja pozostałych cieczy jonowych opisana została za pomocą izotermy Freundlicha.

Słowa kluczowe

EN

imidazolium ionic liquids; activated sludge; morphological parameter; removal; adsorption

PL

ciecz jonowa; imidazoliowe ciecze jonowe; osad czynny; oczyszczanie ścieków; adsorpcja; izoterma adsorpcji

• Wydawca: Institute of Environmental Engineering, Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Environmental Protection
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 41, no. 4
• Strony: 40--48
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Gendaszewska D.

• Lodz University of Technology, Poland Institute of Fermentation Technology and Microbiology

autor

Liwarska-Bizukojć E.

• Lodz University of Technology, Poland Institute of Fermentation Technology and Microbiology

autor

Maton C.

• Ghent University, Belgium Faculty of Bioscience Engineering Department of Sustainable Chemistry and Technology

autor

Stevens C. V.

• Ghent University, Belgium Faculty of Bioscience Engineering Department of Sustainable Chemistry and Technology

Bibliografia

• [1] APHA-AWWA-WPCF. (1995). Standard methods for the examination of water and wastewater (19th ed.). Washington 1996.
• [2] Beaulieu, J.J., Tank, J.L. & Kopacz, M. (2008). Sorption of imidazolium-based ionic liquids to aquatic sediments, Chemosphere, 70, pp. 1320–1328.
• [3] Docherty, K.M., Dixon, J.K. & Kulpa, C.F. (2007). Biodegradability of imidazolium and pyridinium ionic liquids by an activated sludge microbial community, Biodegradation, 18, pp. 481–493.
• [4] Eikelboom, D.H. & van Buijsen, H.J.J. (1999). Handbook for microbiological investigation of sludge, Seidel-Przywecki Sp. z o.o., Szczecin 1999. (in Polish)
• [5] Giles, C.H., Smith, D. & Huitson, A. (1974). A general treatment and classification of the solute adsorption isotherm. I. Teoretical, Journal of Colloid and Interface Science, 47, pp. 766.
• [6] Gathergood, N., Scammells, P.J. & Garcia, M.T. (2005). Biodegradable ionic liquids. Part II. Effect of the anion and toxicology, Green Chemistry, 7, pp. 9–14.
• [7] Gendaszewska, D. & Liwarska-Bizukojć, E. (2013). Comparison of imidazolium ionic liquids and traditional organic solvents: effect on activated sludge process, Water Science and Technology, 68, 12, pp. 2654–2660.
• [8] Gorman-Lewis, D.J. & Fein, J.B. (2004). Experimental study of the adsorption of an ionic liquid onto bacterial and mineral surfaces, Environmental Science and Technology, 38, pp. 2491–2495.
• [9] Liwarska-Bizukojć, E., Maton, C., Stevens, Ch.V. & Gendaszewska, D. (2013). Biodegradability and kinetics of the removal of new peralkylated imidazolium ionic liquids, Journal of Chemical Technology and Biotechnology, 89, 5, pp.763–768.
• [10] Liwarska-Bizukojć, E. (2008). Adsorption of selected anionic and nonionic surfactants on the activated sludge, Przemysł Chemiczny, 87, 5, pp. 506–508. (in Polish)
• [11] Luis, P., Ortiz, I., Aldaco, R. & Irabien, A. (2007). A novel group contribution method in the development of a QSAR for predicting the toxicity (Vibrio fischeri EC50) of ionic liquids, Ecotoxicology and Environmental Safety, 67, pp. 423–429.
• [12] Markiewicz, M., Jungnickel, C., Markowska, A., Szczepaniak, U., Paszkiewicz, M. & Hupka, J. (2009). 1-Methyl-3-octylimidazolium chloride—sorption and primary biodegradation analysis in activated sewage sludge, Molecules, 14, pp. 4396–4405.
• [13] Mrozik, W., Kotłowska, A., Kamysz, W. & Stepnowski, W. (2012). Sorption of ionic liquids onto soils: Experimental and chemometric studies. Chemosphere, 88, pp. 1202–1207.
• [14] Paderewski, M. (1999). Adsorption processes in chemical engineering, Wydawnictwo Naukowo Techniczne, Warszawa 1999. (in Polish)
• [15] Palomar, J., Lemus, J., Gilarranz, M.A. & Rodriguez, J.J. (2009). Adsorption of ionic liquids from aqueous effluents by activated carbon, Carbon, 47, 7, pp. 1846–1856.
• [16] Polish Standard (PN): Water and wastewater PN 72/C-04550. (in Polish)
• [17] Stępnowski, P. (2005). Preliminary assessment of the sorption of some alkyl imidazolium cations as used in ionic liquids to soils and sediments, Australian Journal of Chemistry, 58, pp. 170–173.
• [18] Studzińska, S., Sprynskyy, M. & Buszewski, B. (2008). Study of sorption kinetics of some ionic liquids on different soil types, Chemosphere, 71, pp. 2121–2128.