Skuteczność usuwania rozpuszczonych związków organicznych z wody o małej wartości absorbancji właściwej na żywicy anionowymiennej MIEX®Gold

• Autorzy: Mołczan M. , Wolska M.

Warianty tytułu

EN

Removal efficacy of dissolved organic compounds with low specific absorbance value from water by an anion-exchange resin MIEX®Gold

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przeprowadzono testy laboratoryjne z nową żywicą anionowymienną MIEX®Gold zastosowaną do oczyszczania wody charakteryzującej się małą wartością absorbancji właściwej w nadfiolecie (2,3 m3/gC-m) oraz niewielką zawartością RWO (4,0 gC/m3). Równolegle przeprowadzono te same testy z użyciem znanej żywicy MIEX®DOC. Stwierdzono niewielkie różnice w skuteczności obu żywic, przy czym nowa żywica miała nieznacznie mniejszą (do 6%) zdolność usuwania organicznych składników wody. Niewielka przewaga żywicy MIEX®Gold polegała na większej skuteczności usuwania prekursorów trójhalometanów. Przy dawce chloru 1,0 gCl2/m3 i krotności wymiany objętości żywicy 100 m3/m3, obie żywice umożliwiły zmniejszenie potencjału tworzenia THM o 45% (MIEX®DOC) oraz 55% (MIEX®Gold), podczas gdy przy krotności wymiany 2000 m3/m3 wartości te były mniejsze i wynosiły odpowiednio 14% i 22%. W wypadku obu żywic ilość THM wytworzona w odniesieniu do 1 grama RWO korelowała z jednostkową dawką chloru ([Cl2]/[RWO]), wykazując tendencję rosnącą. W przypadku żywicy MIEX®Gold stwierdzono nieznacznie mniejsze wartości stosunku [THM]/[RWO], przy czym przy małej krotności wymiany (100 m3/m3) różnica ta była wyraźna (MIEX®DOC:MIEX®Gold: [Cl2]/[RWO]=0,88:0,79 gCl2/gC, [THM]/[RWO]=11,75:8,66 gTHM/gC). Względnie zbliżone efekty pracy obu żywic nie wskazują na zasadność stosowania nowego typu żywicy w oczyszczaniu wód o małej wartości absorbancji właściwej. Różnice w zdolności separacyjnej obu typów żywic nie są dobrze rozpoznane, dlatego rozważanie ich stosowania wymaga każdorazowo weryfikacji doświadczalnej.

EN

Laboratory tests with a new anion-exchange resin MIEX®Gold were carried out for treatment of water with low specific UV absorbance (SUVA) (2.3 m3/gC-m) and low DOC content (4.0 gC/m3). Concurrently, the same tests for the known MIEX®DOC resin were performed. Small differences in efficacy of both resins were demonstrated, with the new one showing slightly lower (up to 6%) ability of organic compound removal from water. A minor advantage of MIEX®Gold was higher trihalomethane (THM) precursor removal efficacy. At a chlorine dose of 1.0 gCl2/m3 and bed volume of 100 dm3/dm3 both resins allowed for reduction in THM formation potential (THMFP), namely by 45% for MIEX®DOC and 55% for MIEX®Gold. However, at a bed volume of 2000 dm3/dm3 those values were lower, i.e. 14% and 22%, respectively. For both resins, amount of THM formed in relation to 1 gram of DOC correlated with a unit chlorine dose ([Cl2]/[DOC]) and a tendency was growing. Slightly lower values of [THM]/[DOC] were demonstrated for MIEX®Gold resin. However, at a low bed volume (100 m3/m3) the difference was significant (MIEX®DOC:MIEX®Gold: [Cl2]/[DOC]=0.88:0.79 gCl2/gC, [THM]/[DOC]=11.75:8.66 gTHM/gC). Relatively similar operating efficacies of both resins do not support new resin type application for treatment of water with low specific absorbance. Differences in separation preferences of the both resin types remain not understood very well. Thus their application would require experimental validation on case by case basis.

Słowa kluczowe

PL

oczyszczanie wody; związki organiczne; wymiana jonowa; test wielokrotny; żywica MIEX; absorbancja specyficzna w UV; potencjał tworzenia THM

EN

water treatment; organic compounds; ion exchange; multiple loading jar test; MIEX® resin; SUVA; THMF

• Wydawca: Polskie Zrzeszenie Inżynierów i Techników Sanitarnych, Oddział Dolnośląski
• Czasopismo: Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2016
• Tom: Vol. 38, nr 2
• Strony: 23--27
• Opis fizyczny: Bibliogr. 24 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Mołczan M.

• Politechnika Wrocławska, Wydział Inżynierii Środowiska, Wyb. S. Wyspiańskiego 27, 50-370 Wrocław
• MPWiK SA we Wrocławiu, Centrum Nowych Technologii, ul. Na Grobli 14/16, 50-421 Wrocław

autor

Wolska M.

• Politechnika Wrocławska, Wydział Inżynierii Środowiska, Wyb. S. Wyspiańskiego 27, 50-370 Wrocław
• MPWiK SA we Wrocławiu, Centrum Nowych Technologii, ul. Na Grobli 14/16, 50-421 Wrocław

Bibliografia

• 1. M. SLUNJSKI, H. NGUYEN, M. BALLARD, R. ELDRIDGE, J. MORRAN, M. DRIKAS, B. O’LEARY, P. SMITH: „MIEX® – good research commercialised. Water: Journal of Australian Water Association 2002, Vol. 29, No. 2, pp. 42–47.
• 2. Y. LEE, J. RHO, B. JUNG: Preparation of magnetic ion-exchange resins by the suspension polymerization of styrene with magnetite. Journal of Applied Polymer Science 2003, Vol. 89, No. 8, pp. 2058–2067.
• 3. A. LI, C. SHUANG, L. CHAO, L. FUQIANG, J. WANG, Q. ZHOU, Y. XUE, Y. ZHOU, M. ZHANG, W. YANG, Z. ZHU: Magnetic, acrylic strongly basic anion exchange microsphere resin and the manufacturing method thereof. Patent US 9,183,972 B2, 2015.
• 4. M.Q. WANG, Q. ZHOU, M.C. ZHANG, C.D. SHUANG, Y. ZHOU, A.M. LI: Preparation of a novel magnetic resin for effective removal of both natural organic matter and organic micropollutants. Chinese Chemical Letters 2013, Vol. 24, No. 7, pp. 601–604.
• 5. W. CHEN, Y. LIU I C. LIU: Preparation and use of magnetic poly(glycidyl methacrylate) resin in drinking water treatment. Journal of Applied Polymer Science 2013, Vol. 130, No. 1, pp. 106–112.
• 6. Z. FU, H. LI, L. YANG, H. YUAN, Z. JIAO, L. CHEN, J. HUANG I Y. N. LIU: Magnetic polar post-cross-linked resin and its adsorption towards salicylic acid from aqueous solution. Chemical Engineering Journal 2015, Vol. 273, pp. 240–246.
• 7. Q. ZHOU, Z. LI, C. SHUANG, A. LI, M. ZHANG, M. WANG: Efficient removal of tetracycline by reusable magnetic microspheres with a high surface area. Chemical Engineering Journal 2012, Vol. 210, pp. 350–356.
• 8. Q. ZHOU, M.C. ZHANG, C.D. SHUANG, Z.Q. LI, A.M. LI: Preparation of a novel magnetic powder resin for the rapid removal of tetracycline in the aquatic environment. Chinese Chemical Letters 2012, Vol. 23, No. 6, pp. 745–748.
• 9. T.D. NGUYEN, N.H. PHAN, M.H. DO, K.T. NGO: Magnetic Fe2MO4 (M: Fe, Mn) activated carbons: Fabrication, characterization, and heterogeneous Fenton oxidation of methyl orange. Journal of Hazardous Materials 2011, Vol. 185, No. 2–3, pp. 653–661.
• 10. M.H. DO, N.H. PHAN, T.D. NGUYEN, T.T.S. PHAM, V.K. NGUYEN, T.T.T. VU, T.K.P. NGUYEN: Activated carbon/Fe3O4 nanoparticle composite: Fabrication, methyl orange removal and regeneration by hydrogen peroxide. Chemosphere 2011, Vol. 85, No. 8, pp. 1269–1276.
• 11. Y. TANG, S. LIANG, S. YU, N. GAO, J. ZHANG, G. HAICHENG, Y. WANG: Enhanced adsorption of humic acid on amine functionalized magnetic mesoporous composite microspheres. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects 2012, Vol. 406, pp. 61–67.
• 12. Z. LIU, X. WANG, Z. LUO, M. HUO, J. WU, H. HUO, W. YANG: Removing of disinfection by-product precursors from surface water by using magnetic graphene oxide. PLoS ONE, doi:10.1371/journal 2015, Vol. 10, No. 12.
• 13. M. MERGEN, O. ZHAO, M. RAYMOND, A. GIBSON: Enhanced DOC removal with novel MIEX(R) resin in high SUVA waters. Proc. of IWA Natural Organic Matter Research Conference, Perth (WA) 2013.
• 14. A. GIBSON, S. GOLUBOVIC: MIEX Gold resin: Demonstration at Aireys Inlet. Water: Journal of Australian Water Association 2015, Vol. 42, No. 2, pp. 50–52.
• 15. MIEX®Gold: A new generation resin for the drinking water industry. Orica Watercare (http://miexresin.com/index.asp?page=159), 22-03-2016.
• 16. A.K. JHA, A. BOSE, J.P. DOWNEY: Removal of As(V) and Cr(VI) ions from aqueous solution using a continuous, hybrid field-gradient magnetic separation device. Separation Science and Technology 2006, Vol. 41, No. 15, pp. 3297–3312.
• 17. C. SHUANG, M. WANG, Q. ZHOU, M. ZHANG, Y. ZHOU: Quaternized magnetic microspheres for the efficient removal of reactive dyes. Water Research 2012, Vol. 46, pp. 4417–4426.
• 18. M. DRIKAS, J.Y. MORRAN, D. COOK, D.B. BURSILL: Operating the MIEX® process with microfiltration or coagulation. Proc. of AWWA Water Quality Technology Conference, Philadelphia (PA) 2003.
• 19. K. SHORROCK, B. DRAGE: A pilot plant evaluation of the Magnetic Ion Exchange® process for the removal of dissolved organic carbon at Draycote water treatment works. Water and Environmental Journal, 2006, Vol. 20, No. 2, pp. 65–70.
• 20. M. KITIS, T. KARANFIL, J.E. KILDUFF, A. WIGTON: The reactivity of natural organic matter to disinfection by-products formation and its relation to specific ultraviolet absorbance. Water Science and Technology 2001, Vol. 43, No. 2, pp. 9–16.
• 21. M. KITIS, T. KARANFIL, A. WIGTON, J.E. KILDUFF: Probing reactivity of dissolved organic matter for disinfection by-product formation using XAD-8 resin adsorption and ultrafiltration fractionation. Water Research 2002, Vol. 36, No. 15, pp. 3834–3848.
• 22. J.L. WEISHAAR, G.R. AIKEN, B.A. BERGAMASCHI, M.S. FRAM, R. FUJII, K. MOPPER: Evaluation of specific ultraviolet absorbance as an indicator of the chemical composition and reactivity of dissolved organic carbon. Environmental Science and Technology 2003, Vol. 37, No. 20, pp. 4702–4808.
• 23. D.A. FEARING, J. BANKS, S. GUYETAND, C.M. EROLES, B. JEFFERSON, D. WILSON, P. HILLIS, A.T. CAMBELL, S.A. PARSONS: Combination of ferric and MIEX® for the treatment of a humic rich water. Water Research 2004, Vol. 38, No. 10, pp. 2551–2558.
• 24. M. MOŁCZAN: Wpływ zjawiska pęcznienia na pomiar dawki żywicy jonowymiennej MIEX® (Influence of swelling phenomenon on MIEX® ion exchange resin dose accuracy). Ochrona Środowiska 2013, vol. 35, nr 2, ss. 9–13.