Zastosowanie procesu wymiany jonowej do usuwania naturalnych substancji organicznych z wody

Kabsch-Korbutowicz, M.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Zastosowanie procesu wymiany jonowej do usuwania naturalnych substancji organicznych z wody

Autorzy

Kabsch-Korbutowicz M.

Treść / Zawartość

Pełne teksty:

Pobierz

Identyfikatory

Warianty tytułu

Application of ion exchange to natural organic matter removal from water

Języki publikacji

Abstrakty

Omówiono zastosowanie procesu wymiany jonowej do usuwania z wody naturalnych makrocząsteczek organicznych. Możliwość ta wynika z faktu, iż znaczna część naturalnych substancji organicznych ma charakter makroanionów i stąd mogą być one usuwane na żywicach anionowymiennych. Także frakcja związków organicznych pozbawiona ładunku elektrycznego może zostać usunięta z wody wyniku adsorpcji na jonitach. Wykazano, że o skuteczności usuwania naturalnych substancji organicznych decydują m.in. właściwości fizyczno-chemiczne oczyszczanej wody, właściwości stosowanej żywicy oraz sposób realizacji procesu wymiany jonowej. Korzyści wynikające z wykorzystania wymiany jonowej do usuwania makrocząsteczek organicznych z wody to – oprócz bardzo wysokiej skuteczności – także minimalne wtórne zanieczyszczenie wody oraz bardzo niewielkie ilości odpadów wymagających zagospodarowania. Dodatkowo, coraz częstsze stosowanie tej techniki w układach oczyszczania wody wynika z faktu, iż koszty inwestycyjne i eksploatacyjne procesu wymiany jonowej są porównywalne do kosztów równie skutecznych metod oczyszczania wody ze związków organicznych, np. nanofiltracji lub adsorpcji na węglu aktywnym.

Application of ion exchange process to removal of natural organic matter (NOM) from water was discussed. The majority of natural organic particles show properties of macroions and therefore they may be removed using anion exchange resins. Also, the fraction of organic compounds lacking electric charge may be removed from water using ion exchange adsorption. It was proved that efficiency of NOM removal depends, among others, on the physicochemical properties of water being purified, type and properties of the resin used as well as on the ion exchange method. The advantages of ion exchange process application to NOM separation from water include, apart from very high efficiency, minimum secondary water contamination and low amount of wastes to be disposed. Additionally, an increasing popularity of ion exchange in drinking water treatment results from investment and operating costs being comparable to costs of equally effective water treatment processes like nanofiltration or activated carbon adsorption.

Słowa kluczowe

substancje humusowe żywica anionowymienna MIEX®

humic substances anion exchange resin

Wydawca

Polskie Zrzeszenie Inżynierów i Techników Sanitarnych, Oddział Dolnośląski

Czasopismo

Ochrona Środowiska

Rocznik

2013

Tom

Vol. 35, nr 1

Strony

11--18

Opis fizyczny

Bibliogr. 52 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Kabsch-Korbutowicz M.

malgorzata.kabsch-korbutowicz@pwr.wroc.pl

Politechnika Wrocławska, Wydział Inżynierii Środowiska, Zakład Technologii Oczyszczania Wody i Ścieków, Wybrzeże Stanisława Wyspiańskiego 27, 50-370 Wrocław

Bibliografia

1. D.M. OWEN, G. AMY, Z.K. CHOWDHURY, R. PAODE, G. McCOY, K. VISCOSIL: NOM characterization and treatability. Journal American Water Works Association 1995, Vol. 87. No. 1, pp. 46–63.
2. S. BOOGS, G. LIVERMORE, M.G. SEITZ: Humic macromolecules in natural waters. Journal of Macromolecular Sciences – Reviews in Macromolecular Chemistry and Physics 1985, Vol. C25, pp. 599–613.
3. J. LAWRENCE: Humic acid and related substances in the environment. In: B.K. AFGHAN, A.S.Y. CHAU [Eds.]: Analysis of Trace Organics in the Aquatic Environment, CRC Press, Boca Raton 1989, pp. 313–337.
4. F.J. STEVENSON: Humus Chemistry. Wiley, New York 1982.
5. H. ØDEGAARD, S. ØSTERHUS, E. MELIN, B. EIKEBROKK: NOM removal technologies – Norwegian experiences. Drinking Water Engineering and Science 2010, Vol. 3, pp. 1–9.
6. H.C. KIM, M.J. YU: Characterization of natural organic matter in conventional water treatment process for selection of treatment processes focused on DBPs control. Water Research 2005, Vol. 39, No. 19, pp. 4779–4789.
7. M. ŚWIDERSKA-BRÓŻ, M. WOLSKA: Skuteczność procesów oczyszczania wody powierzchniowej w usuwaniu biodegradowalnych substancji organicznych. Ochrona Środowiska 2011, vol. 33, nr 4, ss. 77–80.
8. H.S.M. THOMPSON: On the absorbent power of soils. Journal of the Royal Agricultural Society of England 1850, Vol. 11, pp. 68–74.
9. J.T. WAY: On the power of soils to absorb manure. Journal of the Royal Agricultural Society of England 1850, Vol. 11, pp. 313–379.
10. B.A. ADAMS, E.L. HOLMES: Absorptive properties of synthetic resins. Journal of the Science of Chemical Industry 1935, Vol. 54, pp. 1–6.
11. A.A. ZAGORODNI: Ion Exchange materials. Properties and applications. Elsevier 2007.
12. J. NAWROCKI [red.]: Uzdatnianie wody. Procesy fizyczne, chemiczne i biologiczne. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2010.
13. C.T. ANDERSON, W.J. MAIER: Trace organics removal by anion exchange resins. Journal American Water Works Association 1979. Vol. 71, No. 5, pp. 278–283.
14. J.-P. CROUÉ, D. VIOLLAEU, C. BODAIRE, B. LEGUBE: Removal of hydrophobic and hydrophilic constituents by anion exchange resin. Water Science and Technology 1999, Vol. 40, No. 9, pp. 207–214.
15. B. BOLTO, D. DIXON, R. ELDRIDGE, S. KING: Removal of THM precursors by coagulation or ion exchange. Water Research 2002, Vol. 36, pp. 5066–5073.
16. H. ØDEGAARD, B. EIKEBROKK, R. STORHAUG: Processes for the removal of humic substances from water – an overview based on Norwegian experiences. Water Science and Technology 1999, Vol. 40, No. 9, pp. 37–46.
17. J.Y. MORRAN, D.B. BURSILL, M. DRIKAS, H. NGUYEN: A new technique for the removal of natural organic matter. Proc. of the AWWA WaterTECH Conference. Sydney (Australia) 1996.
18. M. KABSCH-KORBUTOWICZ, A. KOZAK, B. KRUPIŃSKA: Ion exchange – ultrafiltration integrated process as a useful method in removing natural organic matter from water. Environment Protection Engineering 2008, Vol. 34, No. 2, pp. 79–93.
19. T. H. BOYER: Removal of natural organic matter by anion exchange: Multiscale experimentation and mathematical modeling. PhD dissertation at University of North Carolina, Chapel Hill 2008.
20. N.V. BLESING, B.A. BOLTO, D.L. FORD, R. McNEILL, A.S. MacPHERSON, J.D. MELBOURNE, F. MORT, R. SIUDAK, E.A. SWINTON, D.E. WEISS, D. WILLIS: Some ion exchange processes for partial demineralization. In: Ion Exchange Processes in Pollution Control. Society of Chemical Industry. London 1970, pp. 371–381.
21. B. SANI, E. BASILE, L. ROSSI, C. LUBELLO: Magnetic ion exchange resin treatment for drinking water production. Journal of Water Supply: Research and Technology – AQUA 2009, Vol. 58, No. 1, pp. 41–50.
22. www.pwntechnologies.nl.
23. Y. TAN, J.E. KILDUFF: Factors affecting selectivity during dissolved organic matter removal by anion-exchange resins. Water Research 2007, Vol. 41, No. 18, pp. 4211–4221.
24. P.A. NEALE, A.I. SCHÄFER: Magnetic ion exchange: Is there potential for international development? Desalination 2009, Vol. 248, pp. 160–168.
25. M. MOŁCZAN: Wpływ warunków mieszania na kinetykę usuwania substancji organicznych z wody w procesie magnetycznej wymiany jonowej. Ochrona Środowiska 2012, vol. 34, nr 4, ss. 9–16.
26. M.R.D. MERGEN, B. JEFFERSON, S.A. PARSONS, P. JARVIS: Magnetic ion-exchange resin treatment: Impact of water type and resin use. Water Research 2008, Vol. 42, pp. 1977–1988.
27. D. HONGVE: Anionic exchange as a potential method for removal of humus in drinking water treatment. Science of Total Environment 1989, Vol. 81/82, pp. 249–256.
28. D. HONGVE, J. BAANN, G. BECHER, O. BECKMANN: Experiences from operation and regeneration of an anionic exchanger for natural organic matter (NOM) removal. Water Science and Technology 1999, Vol. 40, No. 9, pp. 215–221.
29. R. FABRIS, E.K. LEE, Ch. CHOW, V. CHEN, M. DRIKAS: Pre-treatments to reduce fouling of low pressure micro-filtration (MF) membranes. Journal of Membrane Science 2007, Vol. 289, pp. 231–240.
30. T.H. BOYER, P.C. SINGER: A pilot-scale evaluation of magnetic ion exchange treatment for removal of natural organic material and inorganic anions. Water Research 2006, Vol. 40, pp. 2865–2876.
31. H. HUMBERT, H. GALLARD, H. SUTY, J.-P. CROUÉ: Performance of selected anion exchange resins for the treatment of high DOC content surface water. Water Research 2005, Vol. 39, pp. 1699–1708.
32. D.A. FEARING, J. BANKS, S. GUYETAND, C. MONFORTE EROLES, B. JEFFERSON, D. WILSON, P. HILLIS, A.T. CAMPBELL, S.A. PARSONS: Combination of ferric and MIEX® for the treatment of a humic rich water. Water Research 2004, Vol. 38, No. 10, pp. 2551–2558.
33. E.R. CORNELISSEN, N. MOREAU, W.G. SIEGERS, A.J. ABRAHAMSE, L.C. RIETVELD, A. GREFT, M. DIGNUM, L.P. WESSELS: Selection of anionic exchange resins for removal of natural organic matter (NOM) fractions. Water Research 2008, Vol. 42, pp. 413–423.
34. B. BOLTO, D. DIXON, R. ELDRIDGE: Ion exchange for the removal of natural organic matter. Reactive & Functional Polymers 2004, Vol. 60, pp. 171–182.
35. M. GOTTLIEB: The reversible removal of naturally occurring organics using resins regenerated with sodium chloride. Ultrapure Water 1996, Vol. 11, pp. 53–58.
36. R.S. KINGBURY, P.C. SINGER: Effect of magnetic ion exchange and ozonation on disinfection by-product formation. Water Research 2013, Vol. 47, pp. 1060–1072.
37. T.V. NGUYEN, R. ZHANG, S. VIGNESWARAN, H.H. NGO, J. KANDASAMY, P. MATHES: Removal of organic matter from effluents by Magnetic Ion Exchange (MIEX®). Desalination 2011, Vol. 267, pp. 96–102.
38. M. KABSCH-KORBUTOWICZ: Zaawansowane metody usuwania naturalnych substancji organicznych z wody. Monografie Komitetu Inżynierii Środowiska PAN 2012, vol. 92.
39. Final Report – Stage 2 DBPR Compliance Plan Evaluation of Advanced Treatment Technologies, Hazen & Sawyer Project No. 32135-001, Charlottesville 2012.
40. J.P. de MOEL, J.Q.J.C. VERBERK, J.C. van DIJK: Drinking water Principles and Practices. World Scientific Publishing Co., Singapore 2006.
41. Highlights of a Busy Year for: Orica Watercare. Employee Profile. MIEX®PRESS 2012, No. 33, pp. 1–2.
42. Carbon Footprint of TOC Removal Technologies. Technical Note V0509 (http://www.miexresin.com).
43. M. EDWARDS, S. TRIANTAFYLLIDOU: Chloride-to-sulfate mass ratio and lead leaching to water. Journal American Water Works Association 2007, Vol. 99, No. 7, pp. 96–109.
44. S. BREESE: Magnetic ion exchange for DOC and colour removal – over-hyped or under-used? Proc. of BCWWA Annual General Meeting, Penticton (British Columbia) 2007.
45. M. BOURKE, M. SLUNJSKI, B. O’LEARY, P. SMITH: Scale-up of the MIEX®DOC process for full scale water treatment plants (http://www.miexresin.com/business/che/watercare/rwpattach.nsf/PublicbySrc/WanAUSAWAFC99.pdf/$file/WanAUSAWAFC99.pdf).
46. A. GREFTE, M. DIGNUM, E.R. CORNELISSEN, L.C. RIETVELD: Natural organic matter removal by ion exchange at different positions in the drinking water treatment lane. Drinking Water Engineering and Science 2013, Vol. 6, pp. 1–10.
47. S. GIBBS: Ion exchange system helps remove DOC, limit DBPs. Water World 2009, Vol.25, No. 11.
48. Nanofiltration treatment of MIEX® process waste (http://www.miexresin.com/files/pdfs/TechNote_Waste_Treatment-NF_V0508.pdf).
49. A.K. SENGUPTA, P. LI, B.J. MURRAY, S.D. HARRISON, G.M. VERO: Process for treating concentrated salt solutions containing DOC. US Patent No. US 7,540,965 B2, 2009.
50. M. KABSCH-KORBUTOWICZ, J. WIŚNIEWSKI, S. ŁAKOMSKA, A. URBANOWSKA: Application of UF, NF and ED in natural organic matter removal from ion-exchange spent regenerant brine. Desalination 2011, Vol. 280, pp. 428–431.
51. EcoRegenTM Ultra Low-Waste MIEX® Regeneration System (www.miexresin.com/files/pdfs/EcoRegen Brochure_R0610.pdf).
52. R. WASIELEWSKI, M. PIECHACZEK: Wpływ odzysku zużytych jonitów w bateriach koksowniczych na zmiany parametrów jakościowych i strukturę koksu. Archiwum Gospodarki Odpadami i Ochrony Środowiska 2010, vol. 12, nr 3, ss. 41–48.

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-5e7122ff-7072-4573-b40b-fd81c7002af9