Wpływ twardości wody i pH roztworów na efektywność sonosorpcji substancji humusowych na węglu aktywnym

• Autorzy: Olesiak P. , Stępniak L.

Warianty tytułu

EN

Influence of Water Hardness and pH Solutions on the Efficiency of Sono-sorption of Humic Substances on Activated Carbon

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Badania miały na celu określenie wpływu twardości i pH wody na skuteczność sorpcji substancji humusowych (SH) prowadzonej w układzie klasycznym oraz po ultradźwiękowej modyfikacji roztworu SH. W przypadku sonosorpcji istotne było wykazanie, jak podane parametry (twardość i pH) wpływają na skuteczność ultradźwiękowego wspomagania sorpcji klasycznej. Jako sorbent zastosowano granulowany węgiel aktywny ROW 08 Supra. Adsorbat stanowił wodny roztwór SH o stężeniu 20 mg/dm3. Roztwór SH na bazie wody dejonizowanej sporządzono z preparatu soli sodowej kwasów humusowych. Proces sorpcji prowadzono w warunkach statycznych. Badano skuteczność procesów sorpcji i sonosorpcji z wodnych roztworów SH o pięciu stopniach twardości wody. Badania procesu sonosorpcji polegały na modyfikacji ultradźwiękowej roztworu SH przed sorpcją w układzie klasycznym. Do sonifikacji badanych próbek wykorzystano dezintegrator ultradźwiękowy VCX 750 o częstotliwości 20 kHz i mocy 750 W. Zastosowano następujące parametry ultradźwiękowe: czas nadźwiękawiania 5 minut, amplituda drgań 114 μm. Natężenie pola ultradźwiękowego wynosiło około 60 W/cm2 i było wystarczające do utworzenia się w roztworze pęcherzyków kawitacyjnych i generowania wolnych rodników. Dla oceny skuteczności procesu sorpcji i sonosorpcji SH badano zmiany zawartości rozpuszczonego węgla organicznego (RWO) i absorbancji UV254. Na podstawie przeprowadzonych badań stwierdzono, że zawartość jonów Ca2+ poprawia skuteczność sorpcji SH. Skuteczność procesu wyrażona poprzez zmiany RWO i absorbancji UV254 była najwyższa dla wody o V stopniu twardości. Odnotowano w tym przypadku skuteczność sorpcji SH wynoszącą 78% (dla RWO). Skuteczność metody ultradźwiękowej do wspomagania sorpcji SH w znacznym stopniu zależy od twardości wody. Zawartość jonów Ca2+ zmniejsza skuteczność oddziaływania ultradźwięków na SH i w konsekwencji efekty sorpcji. Wzrost skuteczności procesu był najwyższy dla wody dejonizowanej (dla RWO 20%). Przy wysokiej twardości wody notowano niekorzystny wpływ modyfikacji ultradźwiękowej SH. Sorpcja SH zachodziła z najwyższą skutecznością (potwierdzoną obniżeniem RWO i absorbancji UV254) przy niskim pH = 2,5. Wzrost pH zmniejsza skuteczność stosowania metody ultradźwiękowej do wspomagania sorpcji SH.

EN

The use of activated carbons (AC) to remove impurities from water with its treatment brings many benefits, hence the growing interest for the use of AC water purification stations. Among the substances which benefit many difficulties in their removal are included humic substances (HS), among which the most numerous are the sodium salts of humic acids. Studies were conducted to evaluate the effectiveness adsorption of sodium of humic acids with varying hardness and varying pH solutions. In order to assess the influence on the sorption HS sonochemistry in variable hardness and pH, some of the test solutions was subjected to ultrasonic modification. There was used ultrasonic disintegrator Sonics VCX 750 with a capacity of 20 kHz. The study included a process of adsorption on activated carbon pollution, symbol ROW 08 Supra. The process was carried out in dynamic conditions, with a two-hour agitation, and the HS sample solution twenty two-hour atoms and static contact. For the analysis of the sorption tests the following parameters were used: analysis of dissolved organic carbon (DOC) and UV254 absorbance. The obtained results show that the highest levels of water hardness which is the largest Ca2+ content affect a significant reduction in HS out of the water. Test pH equal to 2.5 and in particular 10 also have a positive effect on the efficiency of the process. Intensification of the process through the influence of ultrasonic field has a positive influence on the sorption of HS from the water.

Słowa kluczowe

PL

ultradźwięki; adsorpcja; substancje humusowe

EN

adsorption; humic substances; ultrasound

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Inżynieria i Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2013
• Tom: T. 16, nr 3
• Strony: 405--415
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz.

Twórcy

autor

Olesiak P.

• Politechnika Częstochowska, Instytut Inżynierii Środowiska ul. Brzeźnicka 60a, 42-200 Częstochowa

autor

Stępniak L.

• Politechnika Częstochowska, Instytut Inżynierii Środowiska ul. Brzeźnicka 60a, 42-200 Częstochowa

Bibliografia

• [1] Filip Z., Demnerova K., Humic substances as natural factor lowering ecological risk in estuaries, Environmental Security in Harbors and Coastal Areas 2007, 4, 343-353.
• [2] Pąprowicz J.T., Zastosowanie węgli aktywnych do uzdatniania wód powierzchniowych, Mat. konf. Węgiel aktywny w ochronie środowiska, Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej, Częstochowa 2002, 224-237.
• [3] Świderska R., Anielak A.M., The significance of electrocinetic potential in the adsorption process of humic substances, Rocznik Ochrony Środowiska 2004, 6, 31-49.
• [4] Szlachta M., Adamski W., Wykorzystanie adsorpcji na pylistym węglu aktywnym do usuwania rozpuszczonych substancji organicznych z wody, Ochrona Środowiska 2009, 31, 61-66.
• [5] Guochen Z., Tao W., Yujiang L., Xinghai H., Yan W., Guopeng W., Sorption of humic acid to organo layered double hydroxides in aqueous solution, Chemical Engineering Journal 2012, 191, 306-313.
• [6] Lach J., Wolny L., Zawieja I., Wolski P., Effect of the Joule heat-based WG-12 active carbon modification process on the sorption of Cr(III), Desalination and Water Treatment 2009, 7, 257- -262.
• [7] Świderska R., Anielak A.M., Koagulacja wód powierzchniowych z udziałem substancji wspomagających, Rocznik Ochrony Środowiska 2004, 6, 139-158.
• [8] Yan W., Bao-You G., Xiu-Ming X., Wei-Ying X., The effect of total hardness and ionic strength on the coagulation performance and kinetics of aluminium salts to remove humic acid, Chemical Engineering Journal 2010, 160, 150-156.
• [9] Kowalski T., Analiza zjawisk zachodzących podczas oczyszczania wód powierzchniowych w procesie koagulacji solami żelazowymi i filtracji przez złoże dolomitowe, Ochrona Środowiska 1993, 1-2, 45-51.
• [10] Bob M., Walker H.W., Enhanced adsorption of natural organic matter on calcium carbonate particles through surface charge modification, Colloids and Surfaces 2001, 191, 17-25.
• [11] Kaleta J., Substancje powierzchniowo czynne w środowisku wodnym, Inżynieria i Ochrona Środowiska 2005, 8, 99-116.
• [12] Anielak A.M., Maluarte D.J., Adsorption of acid dyes on active carbon, Rocznik Ochrony Środowiska 2002, 4, 527-543.
• [13] Chemat F., Teunissen P.G.M., Chemat S., Bartel P.V., Sono-oxidation treatment of humic substances in drinking water, Ultrasonics Sonochemistry 2001, 8, 247-250.
• [14] Mason T.J., Sonochemistry and sonoprocessing: the link, the trends and (probably) the future, Ultrasonics Sonochemistry 2003, 10, 175-179.
• [15] Mason T.J., Joyce E., Phull S.S., Lorimer J.P., Potential uses of ultrasound in the biological decontamination of water, Ultrasonics Sonochemistry 2003, 10, 319-323.
• [16] Breitbach M., Bathen D., Influence of ultrasound on adsorption process, Ultrasonics Sonochemistry 2001, 8, 277-283.
• [17] Stępniak L., Zastosowanie pola ultradźwiękowego do wspomagania procesu koagulacji w uzdatnianiu wody, Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej, Częstochowa 2006.
• [18] Stępniak L., Kępa U., Stańczyk-Mazanek E., Influence of a high-intensity field on the removal of natural organic compounds from water, Desalination and Water Treatment 2009, 5, 29-33.
• [19] Kowalski T., Zjawiska fizyczno-chemiczne towarzyszące koagulacji zanieczyszczeń wód powierzchniowych solami glinu i żelaza, Ochrona Środowiska 2000, 77, 15-19.