Removal of Zn²⁺ ions from wastewater using iron-containing sorbents

• Autorzy: Sosedko Anastasia , Samchenko Dmitry

Identyfikatory

DOI

10.15199/17.2024.10.4

Warianty tytułu

PL

Usuwanie jonów Zn²⁺ ze ścieków stosowanie sorbentów zawierających żelazo

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The possibility of increasing the level of environmental safety for industrial enterprises as a result of implementation of the latest sorption technologies for the purification of washing wastewater are considered. Analysis of effectiveness of the existing methods of sorption treatment of zinc-containing wastewater was carried out. Magnetic sorbents was obtained by the method of hydrophase ferritization and their structural analysis was studied. The sorption capacity of different phase composition for zinc ions removal from wastewater was fulfilled. The influence of pH value on the purification process of washing wastewater was determined. In this work ultrasound was used to increase the efficiency of wastewater treatment by magnetic sorbents. The most effective results for water purification were achieved using a sorbent containing 61.3% of δ-FeOOH, 38.7% of Fe₃O₄, as well as 100% Fe₃O₄. Application of ultrasound and increasing the pH value to 10 a high level of zinc ions removal is achieved - more than 98.9%. The obtained purified solution meets the current standards for water use in the operations of washing parts in galvanic facilities. Implementation of research results at enterprises will prevent environmental pollution with toxic substances and change outdated wastewater treatment technologies. Spent sorbents are chemically stable and have ferromagnetic properties; they can be recycled into commercial products.

PL

Rozważa się możliwość podniesienia poziomu bezpieczeństwa ekologicznego przedsiębiorstw przemysłowych w wyniku wdrożenia najnowszych technologii sorpcyjnych do oczyszczania ścieków popłucznych. Przeprowadzono analizę skuteczności istniejących metod sorpcyjnego oczyszczania ścieków zawierających cynk. Sorbenty magnetyczne otrzymano metodą ferrytyzacji hydrofazowej i przeprowadzono badania ich analizy strukturalnej. Zdolność sorpcyjna o różnym składzie fazowym do usuwania jonów cynku ze ścieków została spełniona. Określono wpływ wartości pH na proces oczyszczania ścieków po przemywaniu. W pracy wykorzystano ultradźwięki do zwiększenia efektywności oczyszczania ścieków za pomocą sorbentów magnetycznych. Najbardziej efektywne wyniki oczyszczania wody uzyskano stosując sorbent zawierający 61,3% δ-FeOOH, 38,7% Fe₃O₄ i 100% Fe₃O₄. Zastosowanie ultradźwięków i podniesienie wartości pH do 10 pozwala uzyskać wysoki poziom usuwania jonów cynku - ponad 98,9%. Otrzymany oczyszczony roztwór spełnia aktualne normy dotyczące wykorzystania wody w operacjach mycia części w obiektach galwanicznych. Wdrożenie wyników badań w przedsiębiorstwach zapobiegnie zanieczyszczeniu środowiska substancjami toksycznymi i zmieni przestarzałe technologie oczyszczania ścieków. Zużyte sorbenty są stabilne chemicznie i mają właściwości ferromagnetyczne; Można je poddać recyklingowi w produkty komercyjne.

Słowa kluczowe

EN

magnetic sorbents; washing wastewater; zinc ions; ultrasound treatment

PL

sorbenty magnetyczne; ścieki z przemywania; jony cynku; oczyszczanie ultradźwiękowe

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Gaz, Woda i Technika Sanitarna
• Rocznik: 2024
• Tom: Nr 10
• Strony: 26--30
• Opis fizyczny: Bibliogr. 25 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Sosedko Anastasia

• Kyiv National University of Construction and Architecture

• https://orcid.org/0000-0003-4644-7302

autor

Samchenko Dmitry

• Kyiv National University of Construction and Architecture

• https://orcid.org/0000-0003-3305-8180

Bibliografia

• [1] Ahmadi A., Heidarzadeh S., Harouni H. A. Optimization of Heavy Metal Removal from Aqueous Solutions by Maghemite (γ-Fe2O3) Nanoparticles Using Response Surface Methodology. J. Geochem. Explor. 2014. No. 147. P. 151-158.
• [2] Aredes S., Klein B., Pawlik M. The Removal of Arsenic from Water Using Natural Iron Oxide Minerals. J. Clean. Prod. 2012. No. 29. P. 208-213.
• [3] Asadi R., Abdollahi H., Gharabaghi M., Boroumand Z. Effective Removal of Zn (II) Ions from Aqueous Solution by the Magnetic MnFe2O4 and CoFe2O4 Spinel Ferrite Nanoparticles with Focuses on Synthesis, Characterization, Adsorption, and Desorption. Adv. Powder Technol. 2020. No. 31. P. 1480-1489.
• [4] Bernatska N. Establishing optimal conditions for water purification using ultrasound. East European Journal of Advanced Technologies ISSN 1729-3774. 4/10 (76) 2015. P. 8-12.
• [5] Dontsova T. A. Metal oxide nanomaterials and nanocomposites for environmental purposes: monograph / T.A. Dontsova. - Kyiv: "Polytechnic". 2021. - 323 p.
• [6] Habila M. A., Alothman Z. A., Soylak M. Synthesis and Application of Fe3O4@SiO2@TiO2 for Photocatalytic Decomposition of Organic Matrix Simultaneously with Magnetic Solid Phase Extraction of Heavy Metals Prior to ICP-MS Analysis. Talent. 2016. No. 154.S. 539-547
• [7] Hrubyak A. B., Kotsyubynskyi V. O., Moklyak V. V. Methods of synthesis of nanodispersed iron oxides. Solid state physics and chemistry. 2015. No. 16 (1). P. 193 - 201.
• [8] Justin, J. M. On Generalized Variance Functions for Sample Means and Medians. JSM 2018 - Survey Research Methods Section. 2018. P. 584 - 594.
• [9] Karami H. Heavy Metal Removal from Water by Magnetite Nanorods. Chem. Eng. J. 2013. No. 219. P. 209-216.
• [10] Klymenko M. O., Bedunkova O. O. Cycle of heavy metals in aquatic ecosystems: monograph. Rivne: NUVHP. 2008. 216 p.
• [11] Kochetov G., Samchenko D., Lastivka O. Determining the rational parameters for processing spent etching solutions by ferritization using alternating magnetic fields. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2022. No. 3 (10). P. 21-28.
• [12] Kochetov H. M., Samchenko D. M. Improvement of the ferritization technology of wastewater treatment: electromagnetic impulse activation of the process. Water supply and drainage. 2015. Issue 3. P. 20-26.
• [13] Plyatsuk L. D., Melnyk O. S. Analysis of galvanic wastewater treatment technologies in Ukraine. Bulletin of Sumy State University. 2008. No. 2. P. 51-56.
• [14] Puzanov A., Samchenko D., Kochetov G., Sosedko A., Yemchura B. Research on purification of washing wastewater from zinc ions by magnetic sorbents. Problems of water supply, drainage and hydraulics. 2023, Issue 43. P. 64-73.
• [15] Ren Y., Abbood H. A., He F., Peng H., Huang K. Magnetic EDTA-Modified Chitosan/SiO2/Fe3O4 Adsorbent: Preparation, Characterization, and Application in Heavy Metal Adsorption. Chem. Eng. J. 2013. No. 226. P. 300-311.
• [16] Roy A., Bhattacharya J., Removal of Cu (II), Zn (II) and Pb (II) from Water Using Microwave-Assisted Synthesized Maghemite Nanotubes. Chem. Eng. J. 2012. No. 211-212. P. 493-500.10
• [17] Samchenko D. M., Kochetov G. M., Derecha D. O., Skirta Y. B. Sustainable approach for galvanic waste processing by energy-saving ferritization with AC-magnetic field activation. Cogent Engineering. 2022. No. 9(1), 2143072.
• [18] Shaker M. A. Adsorption of Co (II), Ni (II) and Cu (II) Ions onto Chitosan-Modified Poly (Methacrylate) Nanoparticles: Dynamics, Equilibrium and Thermodynamics Studies. J. Taiwan Inst. Chem. Eng. 2015. No. 57. P. 111-122.
• [19] Tadic M., Trpkov D., Panjan M. Hydrothermal Synthesis of Hematite (α-Fe2O3) Nanoparticle Forms: Synthesis Conditions, Structure, Particle Shape Analysis, Cytotoxicity and Magnetic Properties. J. Alloy. Compd. 2019. No. 792. P. 599-609.
• [20] Wadhawan S., Jain A., Nayyar J., Mehta S. K. Role of Nanomaterials as Adsorbents in Heavy Metal Ion Removal from WasteWater: A Review. J. Water Process Eng. 2020. No. 33. 101038.
• [21] WHO/UNICEF Progress on Sanitation and Drinking-Water - Update 2013. Available online: https://apps.who.int/iris/handle/10665/81245 (accessed on 28 August 2022).
• [22] Yang X. et al. Surface functional groups of carbon-based adsorbents and their roles in the removal of heavy metals from aqueous solutions: a critical review. Chem. Eng. J. 2019. No. 366. P. 608-621.
• [23] Kochetov G., Samchenko D., Lastivka O. Determining the rational parameters for processing spent etching solutions by ferritization using alternating magnetic fields. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2022. No. 3 (10). P. 21-28.
• [24] Zhao J., Liu J., Cui F. Highly Efficient Removal of Bivalent Heavy Metals from Aqueous Systems by Magnetic Porous Fe3O4-MnO2: Adsorption Behavior and Process Study. Chem. Eng. J. 2016. No. 304. P. 737-746.
• [25] Zia M., Phull A. R., Ali J. S. Challenges of Iron Oxide Nanoparticles. Powder Technol. 2016. No. 7. P. 49-67.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr POPUL/SP/0154/2024/02 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki II" - moduł: Popularyzacja nauki (2025).