Toxic Heavy Metal Ions and Metal-Complex Dyes Removal from Aqueous Solutions Using an Ion Exchanger and Titanium Dioxide

Wołowicz, A.; Wawrzkiewicz, M.; Hubicki, Z.

doi:10.5604/01.3001.0010.5748

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Toxic Heavy Metal Ions and Metal-Complex Dyes Removal from Aqueous Solutions Using an Ion Exchanger and Titanium Dioxide

Autorzy

Wołowicz A. , Wawrzkiewicz M. , Hubicki Z.

Treść / Zawartość

Pełne teksty:

17_wolowicz_wawrzkiewicz_hubicki_fibres_2018_2.pdf

Pobierz

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0010.5748

Warianty tytułu

Usuwanie toksycznych jonów metali ciężkich oraz metalobarwników z roztworów wodnych z wykorzystaniem jonitu oraz tlenku mineralnego

Języki publikacji

Abstrakty

The aim of the study was to compare the removal efficiency of toxic heavy metal ions: chromium(VI), nickel(II) and copper(II) as well as metal-complex dyes from aqueous solution using Lewatite VPOC 1065 and AdsorbsiaTM As500. The point of zero charge (pHPZC) of both sorbents and the influence of the initial concentration on the sorption process of Ni(II), Cu(II), Cr(VI), C.I. Acid Red 183 (AR183), C.I. Reactive Blue 21 (RB21) and nickel(II) phthalocyanine-tetrasulfonic acid tetrasodium salt (NiPc-TSATSS) were studied to determine the maximum sorption capacity. Kinetic studies were also carried out for the most effective sorbent-sorbate systems. The concentration effect of both hydrochloric acid and auxiliaries on the removal yield was also taken into account. As was found, Lewatit VPOC 1065 can be successfully applied for the treatment of textile wastewaters containing metal complex dyes and heavy metal ions. The highest sorption capacity, qe = 816.1 mg/g, was found for C.I. Acid Red 183.

Wśród zanieczyszczeń środowiska na szczególną uwagę zasługują metale ciężkie oraz metalobarwniki, które emitowane są do środowiska z różnych gałęzi przemysłu. Z uwagi na ich negatywny wpływ na organizmy żywe niezwykle istotnym jest ich usuwanie z wód i ścieków z wykorzystaniem różnych metod, wśród których adsorpcja odgrywa istotną rolę. Celem pracy było porównanie efektywności usuwania toksycznych jonów metali ciężkich: Cr(VI), Ni(II), Cu(II) oraz metalobarwników :C.I. Acid Red 183, C.I. Reactive Blue 21, soli tetrasodowej kompleksu nikluikwasu ftalocyjanino-tetrasulfonowego z roztworów wodnych z wykorzystaniem jonitu Lewatit VPOC 1065 oraz tlenku AdsorbsiaTM As500. Wyznaczono pHPZC obu sorbentów oraz zbadano wpływ stężenia początkowego na proces sorpcji badanych sorbatów oraz kinetykę procesu sorpcji dla najbardziej efektywnego układu sorbent-sorbat. W badaniach uwzględniono także wpływ stężenia kwasu chlorowodorowego oraz wpływ substancji pomocniczych na proces sorpcji.

Słowa kluczowe

dyes heavy metals removal ion exchangers titanium dioxide

barwniki metale ciężkie usuwanie wymieniacze jonowe dwutlenek tytanu

Wydawca

Sieć Badawcza Łukasiewicz - Łódzki Instytut Technologiczny

Czasopismo

Fibres & Textiles in Eastern Europe

Rocznik

2018

Tom

Vol. 26, no. 2 (128)

Strony

108--114

Opis fizyczny

Bibliogr. 30 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Wołowicz A.

annamyrta@poczta.onet.pl

Maria Curie Sklodowska University, Faculty of Chemistry, Department of Inorganic Chemistry, M. Curie-Sklodowska Sq. 2, 20-031 Lublin, Poland

autor

Wawrzkiewicz M.

Maria Curie Sklodowska University, Faculty of Chemistry, Department of Inorganic Chemistry, M. Curie-Sklodowska Sq. 2, 20-031 Lublin, Poland

autor

Hubicki Z.

Maria Curie Sklodowska University, Faculty of Chemistry, Department of Inorganic Chemistry, M. Curie-Sklodowska Sq. 2, 20-031 Lublin, Poland

Bibliografia

1. Reddy DHK., Lee S.-M. Application of magnetic chitosan composites for the removal of toxic metal and dyes from aqueous solutions. Adv. Colloid Inter. Sci. 2013; 201–202: 6893.
2. Fu F, Wang Q. Removal of heavy metal ions from wastewaters: A review. J. Environ. Manage. 2011; 92: 407-418.
3. Granato MA, Gaspar TM, Alves AF. Ulson de Souza, Selene A A, Ulson de Souza M A G. Reuse of wastewaters on dyeing of polyester fabric with encapsulated disperse dye. Environ. Technol. 2017; DOI.org/10.1080/09593330.2017.1393017.
4. Vucurovic V.M., Razmovski R.N., Tekic M.N. Methylene blue (cationic dye) adsorption onto sugar beet pulp: equilibrium isotherm and kinetic studies. J. Taiwan Inst. Chem. Eng. 2012; 43:108–111.
5. Yagub MT, Sen TK, Afroze S, Ang HM. Dye and its removal from aqueous solution by adsorption: A review. Adv. Colloid Inter. Sci. 2014; 209:172-184.
6. Ristić N, Ristić I. Cationic Modification of Cotton Fabrics and Reactive Dyeing Characteristics. J. Eng. Fibers Fabrics. 2012; 7:113-121.
7. Mielicki J. Zarys chemicznej obróbki wyrobów włókienniczych, Warszawa: Wydawnictwo Naukowo-Techniczne; 1991 (in Polish).
8. Lisiak-Kucińska A. Walidacja metod i niepewność wyników w badaniach zawartości metali ciężkich w wyrobach włókienniczych. Przegląd włókienniczy – Włókno, Odzież, Skóra 2012; 1: 21-24.
9. Dima JB, Sequeiros C, Zaritzky NE. Hexavalent chromium removal in contaminated water using reticulated chitosan micro/nanoparticles from seafood processing wastes. Chemosphere 2015; 14:110-111.
10. Balistrieri LS, Murray JW. The surface chemistry of goethite (alpha FeOOH) in major ion seawater. Am. J. Sci. 1981; 281: 788–806.
11. Kosmulski M. The significance of the difference in the point of zero charge between rutile and anatase. Adv. Colloid Inter. Sci. 2002; 99: 255-264.
12. Bouazizi A, Breida M, Achiou B, Ouammou M, Calvo J I, Aaddane A. Removal of dyes by a new nano–TiO2 ultrafiltration membrane deposited on low-cost support prepared from natural Moroccan bentonite. App. Clay Sci. 2017; 149: 127-135.
13. Stöhr C, Horst J, Höll WH. Application of the surface complex formation model to ion exchange equilibria Part V. Adsorption of heavy metal salts onto weakly basic anion exchangers. React. Funct. Polym. 2001; 49: 117–132.
14. Harland C.E., Ion Exchange: Theory and Practice, 2nd ed., Cambridge: Royal Society of Chemistry; 1994.
15. Yagub MT, Sen TK, Afroze A, Ang HM. Dye and its removal from aqueous solutions by adsorption: A review. Adv. Colloid Interface Sci. 2014; 209: 172-184.
16. Crini G, Badot P-M. Sorption Processes and Pollution: Conventional and Nonconventional Sorbents for pollutant removal from wastewaters, Presses Univ. FrancheComté; 2010.
17. Wołowicz A, Hubicki Z. The use of the chelating resin of a new generation Lewatit MonoPlus TP-220 with the bis-picolylamine functional groups in the removal of selected metal ions from acidic solutions. Chem. Eng. J. 2012; 197: 493-508.
18. Barrera-Díaz CE, Lugo-Lugo V, Bilyeu B. Effect of pH on the removal of Cr(III) and Cr(VI) from aqueous solution by modified polyethyleneimine. J. Hazard. Mater. 2012; 223–224: 1-12.
19. Wójcik G, Hubicki Z. Sorption and reduction of chromate(VI) ions on Purolite A 830. Sep. Sci. Theory and Practice 2015; 51: 15-16.
20. Bhutani MM, Kumari R, Mitra AK. Feasibility study of aqueous adsorption of Cr(VI) on titanium dioxide. J. Radioanal. Nucl. Chem. 1992; 159:343-351.
21. Konstantinou M, Pashalidis I. Competitive sorption of Cu(II), Eu(III) and U(VI) ions on TiO2 in aqueous solutions – a potentiometric study. Colloid Surf. A: Physicochem. Eng. Aspects 2008; 324: 217-221.
22. Wawrzkiewicz M, Wiśniewska M, Gun'ko VM, Zarko V I. Adsorptive removal of acid, reactive and direct dyes from aqueous solutions and wastewater using mixed silica– alumina oxide. Powder Technol. 2015; 278: 306–315.
23. Wawrzkiewicz M. Anion-exchange resins for C.I. Direct Blue 71 removal from aqueous solutions and wastewaters: effects of basicity and matrix composition and structure. Ind. Eng. Chem. Res. 2014; 53: 11838–11849.
24. Kaušpėdienė D. Kazlauskienė E, Česūnienė R, Gefenienė A, Ragauskas R, Selskienė A. Removal of the phthalocyanine dye from acidic solutions using resins with the polystyrene divinylbenzene matrix. Chemija 2013; 24: 171–181.
25. Kaušpėdienė E, Gefenienė A, Kazlauskienė E, Ragauskas R, Selskienė A. Simultaneous Removal of Azo and Phthalocyanine Dyes from Aqueous Solutions Using Weak Base Anion Exchange Resin. Water Air Soil Poll. 2013; 224: 1769-1776.
26. Kaušpėdienė D, Kazlauskienė E, Gefenienė A, Binkienė R. Comparison of the efficiency of activated carbon and neutral polymeric adsorbent in removal of chromium complex dye from aqueous solutions. J. Hazard. Mater. 2010; 179: 933-939.
27. Wawrzkiewicz M, Hubicki Z. Anion exchange resins as effective sorbents for removal of acid, reactive and direct dyes from textile wastewaters in Ion Exchange: Studies and Applications (ed. A. Kilislioglu), Rijeka: InTech Publishers; 2015: 37-72.
28. Wawrzkiewicz M, Hubicki Z, Polska-Adach E. Strongly basic anion exchanger Lewatit MonoPlus SR-7 for acid, reactive, and direct dyes removal from wastewaters. Sep. Sci. Technol. (Philadelphia). 2017; 1-11, http://dx.doi.org/10.1080/01496395.2017.1293098.
29. https://www.lenntech.com/Data-sheets/Lewatit-VP-OC-1065-L.pdf
30. http://msdssearch.dow.com/PublishedLiteratureDOWCOM/dh_02be/0901b803802be230. pdf?filepath=liquidseps/pdfs/noreg/177-02163.pdf

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-2d93cd44-feb9-460a-a3ff-7951d4bbfcb2