Odbarwianie roztworów zawierających Acid Green 16 za pomocą odczynnika Fentona z nadtlenkiem wapnia

• Autorzy: Płonka I. , Pieczykolan B. , Barbusiński K. , Magiera A. , Kocot A.

Identyfikatory

DOI

10.2429/proc.2017.11(1)027

Warianty tytułu

EN

Discoloration of solutions containing Acid Green 16 using of Fenton's reagent with calcium peroxide

• Konferencja: ECOpole’16 Conference (5-8.10.2016 ; Zakopane, Poland)
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Barwniki należą do organicznych związków chemicznych i są zbudowane z pochodnych aromatycznych benzenu, naftalenu, antracenu i związków heterocyklicznych posiadających luźno związane z cząsteczką elektrony π. Kolor zawdzięczają występowaniu podstawników, np. chromoforów. Barwnik Acid Green 16 wykorzystywany jest do celów przemysłowych. Posiada zastosowanie do barwienia drewna, jedwabiu naturalnego, wełny i skóry, a także w środkach wykorzystywanych w gospodarstwie domowym. Barwniki występujące w ściekach przemysłowych sprawiają wiele problemów ze względu na swoją toksyczność, niską podatność na biodegradację oraz intensywny kolor. Dlatego tego typu ścieki są oczyszczane z wykorzystaniem metod pogłębionego utleniania chemicznego (Advanced Oxidation Processes - AOPs), w których generowane są rodniki hydroksylowe - OH^•, charakteryzujące się bardzo wysoką reaktywnością w stosunku do większości zanieczyszczeń organicznych. Przeprowadzono badania nad odbarwianiem roztworu zawierającego barwnik Acid Green 16, stosując modyfikację klasycznej reakcji Fentona. W badaniach wykorzystano alternatywne źródło nadtlenku wodoru, jakim jest nadtlenek wapnia - Ixper^® 75C. Dodatkowo proces był wspomagany promieniowaniem UV przy użyciu nisko- i średniociśnieniowej lampy UV. Efektywność odbarwiania oceniano na podstawie analizy stężenia barwnika Acid Green 16. W trakcie badań ustalano wpływ poszczególnych parametrów procesu: dawki nadtlenku wapnia, wartości pH, stosunku Fe²⁺ / Ixper^® oraz czasu naświetlania. Uzyskane wyniki badań wykazały, że proces modyfikacji odczynnika Fentona umożliwił efektywne odbarwienie roztworu. W przypadku zastosowania lampy niskociśnieniowej najlepsze efekty odbarwienia otrzymano dla dawki nadtlenku wapnia wynoszącej 250 mg Ixper^® 75C /dm³, stosunku Fe²⁺ / Ixper^® wynoszącego 0,4, przy czasie naświetlania 10 minut oraz odczynie pH = 3. Wówczas w roztworze barwę zredukowano w 98,5% do poziomu 1,50 mg/dm³. Z kolei dla lampy średniociśnieniowej i najkorzystniejszych parametrów prowadzenia procesu odbarwiania obniżono stężenie barwnika w roztworze do 0,80 mg/dm³ dla dawki Ixper^® 75C wynoszącej 200 mg/dm³ i uzyskano redukcję w 99,2% (stosunek Fe²⁺/ Ixper^® = 0,4, czas naświetlania t = 10 min, pH = 2).

EN

Dyes are organic chemicals and are made up of aromatic derivatives of benzene, naphthalene, anthracene and heterocyclic compounds having π electrons which are loosely bounded with a molecule. Dyes owe their color from occurring substituents eg. chromophores. Acid Green 16 dye is used for industrial purposes. It is intended for coloring wood, natural silk, wool and leather, as well as the means used in the household. Dyes occurring in industrial wastewater cause a lot of problems due to its toxicity, low biodegradability and intense color. For this reason, this type of wastewater is treated using the methods of advanced chemical oxidation (Advanced Oxidation Processes - AOPs) in which hydroxyl radicals are generated - OH^• having a very high reactivity of most of organic contaminants. Studies have been performed in order to discolor wastewater containing Acid Green 16 using a modification of the classical Fenton reaction. During the study an alternative source of hydrogen peroxide was used (calcium peroxide, which is - Ixper^® 75C). Additionally, the process was assisted by UV radiation using medium and low pressure UV lamp. The efficiency of wastewater treatment was assessed by analyzing the concentration of the dye Acid Green 16. During the tests the influence of individual parameters of the process on the discoloration effectiveness was determined: the dose of calcium peroxide, pH, ratio Fe²⁺ / Ixper^® 75C and the irradiation time. The results obtained showed that the modifications of Fenton reagent enabled effective discoloration of wastewater. In the case of the process by the low-pressure lamp the best results of discoloration obtained with a dose of calcium peroxide - Ixper^® 75C 250 mg/dm³, ratio Fe²⁺ / Ixper^® 75C equaled to 0.4, a irradiation time of 10 minutes and pH = 3. Then, the treated the concentration of Acid Green 16 in wastewater was reduced in 98.5% (up to 1.50 mg/dm³). While in the case of the medium-pressure lamp dye concentration was reduced in 99.2% (up to 0.80 mg/dm³). It was obtained when the following parameters were used: the dose of calcium peroxide of 200 mg/dm³, the ratio of Fe2+/Ixper^® 75C = 0.4, t = 10 min, pH = 2.

Słowa kluczowe

PL

barwniki; odbarwianie; odczynnik Fentona; procesy pogłębionego utleniania

EN

dye; discoloration; Fenton's reagent; advanced oxidation processes

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Proceedings of ECOpole
• Rocznik: 2017
• Tom: Vol. 11, No. 1
• Strony: 249--258
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., wykr.

Twórcy

autor

Płonka I.

• Wydział Inżynierii Środowiska i Energetyki, Politechnika Śląska, ul. S. Konarskiego 18, 44-100 Gliwice, tel. [phone], fax [phone]

autor

Pieczykolan B.

• Wydział Inżynierii Środowiska i Energetyki, Politechnika Śląska, ul. S. Konarskiego 18, 44-100 Gliwice, tel. [phone], fax [phone]

autor

Barbusiński K.

• Wydział Inżynierii Środowiska i Energetyki, Politechnika Śląska, ul. S. Konarskiego 18, 44-100 Gliwice, tel. [phone], fax [phone]

autor

Magiera A.

• Wydział Inżynierii Środowiska i Energetyki, Politechnika Śląska, ul. S. Konarskiego 18, 44-100 Gliwice, tel. [phone], fax [phone]

autor

Kocot A.

• Wydział Inżynierii Środowiska i Energetyki, Politechnika Śląska, ul. S. Konarskiego 18, 44-100 Gliwice, tel. [phone], fax [phone]

Bibliografia

• [1] Barbusiński K. Modyfikacja zastosowania reakcji Fentona z zastosowaniem nadtlenków wapnia i magnezu. Monografia nr 869. Katowice: Prace Naukowe Głównego Instytutu Górnictwa; 2006.
• [2] El-Ghenymy A, Centellas F, Rodríguez RM, Cabot PL, Garrido JA, Sirés I, et al. Electrochim Acta. 2015;182:247-256. DOI: 10.1016/j.electacta.2015.09.078.
• [3] Ozcan A, Gençten M. Chemosphere. 2016;146:245-252. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2015.12.013.
• [4] Ayodele OB, Togunwa OS. Appl Catalysis A: General. 2014;470:285-293. DOI: 10.1016/j.apcata.2013.11.013.
• [5] Bauer R, Fallmann H. The photo - Fenton oxidation - a cheap and efficient wastewater treatment method. Res Chem Intermediates. 1997;23:341-354. DOI: 10.1163/156856797X00565.
• [6] Barbusiński K. Toxicity of industrial wastewater treated by Fenton’s reagent. Polish J Environ Stud. 2005;14(1):11-16. http://www.pjoes.com/abstracts/2005/Vol14/No01/02.html.
• [7] http://rzemioslo.com.pl.
• [8] Kang YW, Hwang KY. Effects of reaction conditions on the oxidation efficiency in the Fenton process. Water Res. 2000;34(10):2786-2790. DOI: 10.1016/S0043-1354(99)00388-7.
• [9] www.solvay.com/en/markets-and-products/featured-products/ixper.html.

Uwagi

PL

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