Ocena skuteczności procesu adsorpcji w usuwaniu substancji humusowych z wody

• Autorzy: Kaleta J. , Puszkarewicz A. , Papciak D.

Identyfikatory

DOI

10.12912/23920629/74968

Warianty tytułu

EN

Evalution of the adsorption process efficiency in removing humic substances from water

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań laboratoryjnych dotyczących możliwości wykorzystania węgli aktywnych produkcji polskiej (WD-ekstra, WG-12, WG-15, AG-5 i DTO) do usuwania substancji humusowych z wody. Celem przeprowadzonych badań było ilościowe sformułowanie procesu adsorpcji, oraz ustalenie wpływu różnych czynników na jego przebieg. Nakreślone w celu pracy zadania próbowano rozwiązać posługując się modelowymi układami doświadczalnymi. Jako adsorptyw stosowano roztwór modelowy zawierający substancje humusowe w ilości 20 mg/dm³. Procesy adsorpcji prowadzone w układzie porcjowym najlepiej opisywały izotermy Freundlicha. Na podstawie izoterm wyliczono zdolność adsorpcyjną testowanych węgli aktywnych. Warunki przepływowe realizowano metodą filtracji kolumnowej. Na podstawie uzyskanych wyników sporządzono krzywe przebicia–izoplany, które posłużyły do wyznaczenia pojemności adsorpcyjnych w warunkach przepływowych. Największe wartości pojemności sorpcyjnych wyznaczone zarówno w warunkach nieprzepływowych jak i przepływowych posiadały węgle WD – ekstra (7,71 mg/g) i DTO (7,40 mg/g). Krzywe wyjścia (izoplany) wykorzystano również do określenia strefy przenikania masy (wysokości frontu adsorpcji) oraz do obliczenia prędkości przesuwania się strefy wymiany masy.

EN

The paper presents the results of laboratory tests on possibility of utilizing active carbons produced in Poland (WD-ekstra, WG-12, WG-15, AG-5 and DTO) for removing humic substances from water. The objective of the tests was to arrive at a quantitative formulation of the adsorption process, as well as determine the effect of various factors on process course. An attempt was made to solve the tasks set in the study purpose using model experimental setups. A model solution with humic substances in the concentration of 20 mg/dm3 was employed. The processes of adsorption conducted in a batch mode were best described by Freundlich isotherms. The adsorption capacity of the tested active carbons was calculated on the basis of the isotherms. The flow conditions were created with columnar filtration method. On the basis of the obtained results, the breakthrough curves, so-called iso-planes, were prepared and served to determine the adsorption capacities in flow conditions. The WD-extra (7.71 mg/g) and DTO (7.40 mg/g) carbons exhibited the highest values of adsorption capacities, as determined in both non-flow and flow conditions. The exit curves (iso-planes) were also utilized to determine the mass penetration zone (the adsorption front height), as well as to calculate the rate of mass-exchange zone advance.

Słowa kluczowe

PL

substancje humusowe; usuwanie; proces adsorpcji; węgle aktywne

EN

humic substances; removal; adsorption process; activated carbons

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Inżynieria Ekologiczna
• Rocznik: 2017
• Tom: Vol. 18, nr 4
• Strony: 107--115
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., tab., rys.

Twórcy

autor

Kaleta J.

• Zakład Oczyszczania i Ochrony Wód, Wydział Budownictwa, Inżynierii Środowiska i Architektury, Politechnika Rzeszowska im. I. Łukaszewicza, al. Powstańców Warszawy 6, 35-959 Rzeszów

autor

Puszkarewicz A.

• Zakład Oczyszczania i Ochrony Wód, Wydział Budownictwa, Inżynierii Środowiska i Architektury, Politechnika Rzeszowska im. I. Łukaszewicza, al. Powstańców Warszawy 6, 35-959 Rzeszów

autor

Papciak D.

• Zakład Oczyszczania i Ochrony Wód, Wydział Budownictwa, Inżynierii Środowiska i Architektury, Politechnika Rzeszowska im. I. Łukaszewicza, al. Powstańców Warszawy 6, 35-959 Rzeszów

Bibliografia

• 1. Bob M., Walker H.W. 2001. Enhanced adsorption of natural organic matter on calcium carbonate particles though surface charge modification, Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 191, 17–25.
• 2. Dąbrowska L. 2016. Removal of organic matter from surface water using coagulants with various basicity. Journal of Ecological Engineering. 17 (3), 66–72.
• 3. Dębska B., Magdalena Banach-Szott M., Ewa Rosa E. 2014. Soil pollution of selected pahs as a factor affecting the properties of humic acids. Journal of Ecological Engineering, 15(1), 67–73.
• 4. Han S., Kim S., Lim H., Choi W., Park H., Yoon J., Hyeon T. 2003. New nanoporous carbon materials with high adsorption capacity and rapid adsorption kinetics for removing humic acids. Microporous and Mesoporous Materials 58, 131–135.
• 5. Kaleta J. 2006 a. Oczyszczanie wód podziemnych z zastosowaniem modyfikowanego zeolitu naturalnego. Gaz, Woda i Technika Sanitarna, 4, 15–18.
• 6. Kaleta J., 2006 b. Removal of phenol aqueous solution by adsorption. Canadian Journal of Civil Engineering, 33, 546–551.
• 7. Kaleta J., Elektorowicz M. 2009. Removal of humic substances from aqueous solutions by the coagulation process. Environmental Technology, 30/2, 119–127.
• 8. Kołodziej A., Lorenc-Grabowska E., Gryglewicz G. 2008. Wpływ warunków procesu na adsorpcję kwasów huminowych na węglu aktywnym. Węgiel aktywny w ochronie środowiska i przemyśle, 289 – 298.
• 9. Krupińska I. 2012. Problemy związane z występowaniem substancji humusowych w wodach podziemnych, Uniwersytet Zielonogórski, Zeszyty Naukowe 148(28), 57–72.
• 10. Lorenc-Grabowska E., Gryglewicz G. 2004. Adsorpcja kwasów huminowych z roztworów wodnych na mezoporowatych węglach aktywnych. Mat. Konf. „Węgiel aktywny w ochronie środowiska” Wyd. Pol. Częstochowskiej, Częstochowa, 280–289.
• 11. Nawrocki J., Biłozor St. 2010. Uzdatnianie wody procesy chemiczne i biologiczne. Wyd. Naukowe PWN, Warszawa–Poznań.
• 12. Oleksiak P., Stępniak L. 2013. Wpływ twardości wody i pH roztworów na efektywność sonosorpcji substancji humusowych na węglu aktywnym. Inżynieria i Ochrona Środowiska, 16, (3), 405–415.
• 13. Perchuć M., Ziółkowska T. 1995. Badania nad uzdatnianiem barwnych wód podziemnych. Ochrona Środowiska, 4(59), 23–28.
• 14. Perchuć M. 2003. Żelazo i kwasy humusowe w barwnych wodach podziemnych. Gaz, Woda i Technika Sanitarna, 11, 394–397.
• 15. Pisarek I., Głowacki M. 2015. Quality of groundwater and aquatic humic substances from main reservoire of ground water. Journal of Ecological Engineering,16(5), 46–53.
• 16. Smeck N.E., Novak J.M. 1994. Weathering of soil clays with dilute acid as influenced by sorbed humic substances, Geoderma 63, 63–76.
• 17. Świderska R., Anielak A.M. 2004. The significance of electrokinetic potential in the adsorption process of humic substances. Annual Set The Environment Protection, Koszalin, 6, 32–49.
• 18. Świderska-Bróż M., Kowal A.L. 2009. Oczyszczanie wody. Wyd. Naukowe PWN, Warszawa, wyd.6.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).