Characterization of fulvic acids contained in municipal sewage purified with activated sludge

• Autorzy: Anielak A. M. , Kryłów M. , Łomińska-Płatek D.

Identyfikatory

DOI

10.24425/118183

Warianty tytułu

PL

Charakterystyka kwasów fulwowych zawartych w ściekach oczyszczonych osadem czynnym

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

FA discharged from the wastewater treatment plant were extracted from purified effluents for the quantitative and qualitative analysis. The treated sewage from municipal treatment plants was acidified to pH <2 and extracted with ion exchange resins in a laboratory column. After desorption with NH₄OH, the fulvic acids were condensed under vacuum and tested for mass performance, UV-VIS light spectra, IR absorption spectra, elementary composition and other elements. Their structure was analysed and compared to FA present in surface waters and in sewage treated in other sewage treatment plants based on the authors’ own research and the literature data. The concentration of FA in the treated sewage was 5.2 mg/L. There is a high interdependence between the IR spectrum analysis in the visible light and the elementary composition of FA extracted from different environments, confirming the conclusions pertaining to the structure and properties of the acids being tested. The longer sewage is subjected to a biological treatment process, the greater the degree of aromatic condensation and humus maturity of the FA contained within it. FA contained in the sewage treated in the three biological sewage treatment plants have the ratio A₂/A₃ (the ratio of the absorbance of light with the wavelength of 250 and 300 nm) equal to the value 1.7. There is a high interdependence between the IR spectrum analysis in the visible light and the elementary composition of FA extracted from different environments, confirming the conclusions pertaining to the structure and properties of the acids being tested.

PL

W celu określenia jakościowej i ilościowej charakterystyki kwasów fulwowych odprowadzanych z oczyszczalni ścieków komunalnych przeprowadzono ich ekstrakcję ze ścieków oczyszczonych. Oczyszczone ścieki z oczyszczalni miejskiej zakwaszono do pH <2 i ekstrahowano żywicami jonowymiennymi w kolumnie laboratoryjnej. Po desorpcji roztworem NH₄OH, KF zatężano w próżni i badano ich suchą masę, widmo UV-VIS, widmo absorpcji IR, skład elementarny i inne pierwiastki. Na podstawie własnych badań i danych z literatury przeanalizowano strukturę otrzymanych kwasów fulwowych i porównano je z kwasami fulwowymi występującymi w wodach powierzchniowych oraz ściekach oczyszczonych w innych oczyszczalniach ścieków. Stężenie kwasów fulwowych w ściekach oczyszczonych wynosiło 5,2 mg/L. Badania wykazały, że istnieje duża współzależność między analizą widma IR, w świetle widzialnym i składem elementarnym ekstrahowanych kwasów fulwowych z różnych środowisk, potwierdzająca wnioskowania dotyczące budowy i właściwości badanych kwasów. Kwasy fulwowe wyekstrahowane ze ścieków miały zawartość węgla, azotu, wodoru i tlenu, typową dla kwasów fulwowych. Im dłużej ścieki poddawane są procesowi biologicznego oczyszczania, tym większy jest stopień kondensacji aromatycznej i dojrzałości humusowej zawartych w nich kwasów humusowych. Kwasy fulwowe zawarte w ściekach oczyszczonych w trzech różnych biologicznych oczyszczalniach mają iloraz A₂/A₃ (iloraz absorbancji światła o długości fali 250 i 300 nm) równy wartości 1,7. Istnieje duża współzależność między analizą widma IR, w świetle widzialnym i składu elementarnego ekstrahowanych kwasów humusowych z różnych środowisk, potwierdzająca wnioskowania dotyczące budowy i właściwości badanych kwasów.

Słowa kluczowe

EN

fulvic acids; humic substances; sewage treatment plant

PL

kwasy fulwowe; substancje humusowe; oczyszczalnia ścieków

• Wydawca: Institute of Environmental Engineering, Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Environmental Protection
• Rocznik: 2018
• Tom: Vol. 44, no. 1
• Strony: 70--76
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Anielak A. M.

• Cracow University of Technology, Poland

autor

Kryłów M.

• Cracow University of Technology, Poland

autor

Łomińska-Płatek D.

• Cracow University of Technology, Poland

Bibliografia

• 1. Adani, F. & Tambone, F. (2005). Long-term effect of sewage sludge application on soil humic acids, Chemosphere, 60, pp. 1214–1221.
• 2. Aiken, G.R., Thurman, E.M., Malcolm, R.L. & Walton, H.F. (1979). Comparison of XAD macroporous resins for the concentration of fulvic acid from aqueous solution, Analytica Chimica Acta, 51, pp. 1799–1803.
• 3. Anielak, A.M., Polus, M., Łomińska, D. & Żaba, T. (2016). Biodegradation of fulvic acids with using activated sludge enriched with archea, Przemysł Chemiczny, 95/1, pp. 110–113.
• 4. Anielak, A.M. & Świderska, R. (2001) The influence of the adsorbents’ electrokinetic potential on the adsorption process of humic substances, Environmental Protection Engineering, 27/1, pp. 23–34.
• 5. Boyd, S.A., Sommers, L.E. & Nelson, W. (1998). Change in the humic acid fraction of soil resulting from sludge application, Soil Science Society of America Journal, pp. 1179–1186.
• 6. Drobnik, M. & Latour, T. (2011). The influence of thermal and chemical processes on the content and structure of humic acids–the basic ingredient of peat preparations, Annals of the National Institute of Hygiene, 62(4), pp. 453–462.
• 7. Kastelan-Macan, M. & Petrovic, M. (1996). The role of fulvic acids in phosphorus sorption and release from mineral particles, Water Science & Technology, 34 (7), pp. 259.
• 8. Klimenko, N.A., Savchina, L.A., Kozyatnik, I.P., Topkin Yu. V. & Polyakova, T.V. (2008). The Impact of Surface Chemistry of Activated Carbon and Its Structure on Adsorption of Fulvic Acids from Aqueous Solutions, Journal of Water Chemistry and Technology, 30, 6, pp. 344–3505.
• 9. Kuĉerík, J., Bursáková, P., Průšová, A., Grebíková, L. & Schaumann, G. (2012). Hydration of humic and fulvic acids studied by DSC, Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 110, pp. 451–459.
• 10. Lawther, J.M., Sun, R. & Banks, W.B. (1996). Fractional characterization of wheat straw lignin components by alkaline nitrobenzene oxidation and DRIFT spectroscopy, Journal of Agricultural and Food Chemistry, 44, pp. 1241–1247.
• 11. Palomino, D. & Stoll, S. (2013). Fulvic acids concentration and pH influence on the stability of hematite nanoparticles in aquatic systems, Journal of Nanoparticle Research, 15, pp. 1428.
• 12. Pempkowiak, J., Obarska-Pempkowiak, H., Gajewska, M. & Ruta, D. (2008). Treated domestic sewage as a source of humic acids in surface waters, Przemysł Chemiczny, 87/5, pp. 542–545.
• 13. See, J.H. & Bronk, D.A. (2005). Changes in C:N ratios and chemical structures of estuarine humic substances during aging, Marine Chemistry, 97 (3), pp. 334.
• 14. Świderska-Dąbrowska, R., Piaskowski, K. & Schmidt, R. (2008). Zastosowanie osadów żelazowych do utleniania ftalanów w procesie Fentona, Przemysł Chemiczny, 87(5), pp. 587–589.
• 15. Trubetskaya, O.E, Trubetskoj, O.A., Voyard, G. & Richard, C. (2013). Determination of hydrophobicity and optical properties of soil humic acids isolated by different method, Journal of Geochemical Exploration, 132, pp. 84–89.
• 16. Udom, B.E., Mbagwu, J.S.C., Adesodun, J.K. & Agbim, N.N. (2004). Distributions of zinc, copper, cadmium and lead in a tropical ultisol after long-term disposal of sewage sludge, Environment International, 30, pp. 467–470.
• 17. Ye, Y.L, Chen, Z.Y., Montavon, G., Jin, Q., Guo, Z.J., & Wu, W.S. (2014). Surface complexation modeling of Eu(III) adsorption on silica in the presence of fulvic acid, Science China Chemistry, 57, 9, pp. 1276–1282.

Uwagi

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