Cooper removal and recovery from aqueous solutions by using selected synthetic ion exchange resins (part II)

• Autorzy: Bożęcka Agnieszka , Orlof-Naturalna Monika

Identyfikatory

DOI

10.29227/IM-2020-02-02

Warianty tytułu

EN

Usuwanie i odzysk miedzi z roztworów wodnych przy użyciu wybranych syntetycznych żywic jonowymiennych (część II)

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In paper the possibility of Cu2+ ions removing from aqueous solutions on selected synthetic ion exchange resins (Purolite S 910, S 930, S 940, S 950, C 160) was studied. These processes were described by the Langmuir and Freundlich adsorption models. It was found that the process of Cu2+ ions removing on S 910 and S 930 ion exchangers were the best described by linear equation form of Langmuir isotherm. The fit quality of the Freundlich isotherm is the best for S 940, C 160 and S 950 ion exchangers, which is confirmed by the obtained values of correlation coefficients R. The highest value of the maximum sorption capacity (about 69 mg/g) was obtained for C 160 cation exchange resin with sulfonic groups. For others ion exchange resins the monolayer capacity was decreasing in following order S 940 > S 930 > S 950 > S 910. The S 940 and S 930 ion exchangers were characterized by the highest affinity for Cu2+ ions. The amidoxime polyacrylic chelating resin S 910 was the least efficient. The differences in the affinity of the studied resins towards to Cu2+ ions can be explained by their different chemical or physical structure and particles size. In case of the studied ion exchange resins, the 1/n parameter values of the Freundlich isotherm were in range of 0.21–0.32. Therefore, it can be concluded that energy heterogeneity of the studied sorption system and intensity of Cu2+ ion removal on above ion exchangers are moderate. The K parameter value of the Freundlich equation was also highest for ion exchangers S 930 and S 940.

PL

Wykorzystanie modeli izoterm adsorpcji do opisu procesów usuwania jonów Cu2+ z roztworów wodnych na wybranych syntetycz¬nych żywicach jonowymiennych W pracy zbadano możliwość usuwania jonów Cu2+ z roztworów wodnych za pomocą syntetycznych żywic jonowymiennych firmy Purolite. Do badań wytypowano jonity chelatujące S 910, S 930, S 940, S 950 oraz kationit C 160. Badane procesy opisano za pomocą modelu adsorpcji Langmuira i Freundlicha. Stwierdzono, że liniowa forma równania izotermy Langmuira najlepiej opisuje proces usuwania jonów Cu2+ na jonicie S 910 i S 930. Jakość dopasowania izotermy Freundlicha jest najlepsza w przypadku jonitów S 940; C 160 i S 950 o czym świadczą uzyskane war-tości współczynników korelacji R. Największą wartość maksymalnej pojemności sorpcyjnej (ok. 69 mg/g) uzyskano dla kationitu C 160 z grupami sulfonowymi. Pojemność monowarstwy wyznaczona dla pozostałych jonitów chelatujących malała w szeregu S 940 > S 930 > S 950 > S 910. Największym powinowactwem do jonów Cu2+ cechował się jonit S 940 i S 930. Najmniej skuteczna okazała się amidoksymowa poliakrylowa żywica chelatująca S 910. Zaistniałe różnice w powinowactwie badanych żywic względem jonów Cu2+ można tłumaczyć ich odmienną budową chemiczną, strukturą fizyczną oraz wielkością cząstek. W przypadku badanych żywic jonowymiennych, wartości stałej 1/n izotermy Freundlicha znajdowały się w zakresie 0,21–0,32. Moż¬na zatem stwierdzić, że niejednorodność energetyczna badanego układu sorpcyjnego i intensywność procesu usuwania jonów Cu2+ na ww. jonitach jest umiarkowana. Wartość parametru K równania Freundlicha była najwyższa również dla jonitów S 930 i S 940.

Słowa kluczowe

EN

copper; ion exchange resins; Langmuir isotherm; Freundlich isotherm

PL

miedź; żywice jonowymienne; izoterma Langmuira; izoterma Freundlicha

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Przeróbki Kopalin
• Czasopismo: Inżynieria Mineralna
• Rocznik: 2020
• Tom: no. 2, vol. 2
• Strony: 15--20
• Opis fizyczny: Bibliogr. 28 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Bożęcka Agnieszka

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Mining and Geoengineering

autor

Orlof-Naturalna Monika

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Mining and Geoengineering

Bibliografia

• 1. Ahmad A.L., Ooi B.S., 2010. A study on acid reclamation and copper recovery using low pressure nanofiltration membrane, Chemical Engineering Journal, 156, 257–263
• 2. Al-Saydeha S.A., El-Naasa M.H., Zaidib S.J., 2017. Copper removal from industrial wastewater: A comprehensive review, Journal of Industrial and Engineering Chemistry, 56, 35–44
• 3. Atkins P.W., 2012. Physical chemistry, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa
• 4. Bożęcka A., Bożęcki P., Sanak-Rydlewska S., 2017. Use of models of sorption isotherms for describing the removal of Pb2+ and Cd2+ ions from aqueous solution on organic sorbents, Przemysł Chemiczny, 96, 3, 575–579
• 5. Bożęcka A., Sanak-Rydlewska S., 2018. The use of ion exchangers for removing cobalt and nickel ions from water solutions, Archives of Mining Sciences, 63, 3, 633-646
• 6. Bulai P., Balan C., Bîlba D., Macoveanu M., 2009. Study of the copper (II) removal from aqueous solutions by chelating resin Purolite S930, Environmental Engineering and Management Journal, 8, 213–218
• 7. Dil E.A., Ghaedi M., Ghezelbash G.R., Asfaram A., Purkait M.K., 2017. Highly efficient simultaneous biosorption of Hg2+, Pb2+ and Cu2+ by Live yeast Yarrowia lipolytica 70562 following response surface methodology optimization: Kinetic and isotherm study, Journal of Industrial and Engineering Chemistry, 48, 162–172
• 8. Edebali, S., Pehlivan E., 2016. Evaluation of chelate and cation exchange resins to remove copper ions. Powder Technology, 301, 520–525
• 9. Greluk M., Hubicki Z., 2011. Acrylic anion exchangers modified by SPANDS as chelating resins in preconcentration of metal ions, Przemysł Chemiczny, 90, 1, 104–111
• 10. Gurnule W.B., Dhote S.S., 2012. Preparation, Characterization and Chelating Ion-exchange Properties of copolymer Resin Derived from 2,4-Dihydroxy Benzoic acid, Ethylene Diamine and Formaldehyde, Der Pharma Chemica, 4, 791–799
• 11. Hu H., Li X., Huang P., Zhang Q., Yuan W., 2017. Efficient removal of copper from wastewater by using mechanically activated calcium carbonate, Journal of Environmental Management, 203, 1–7
• 12. Jack F., Bostock J., Tito D., Harrison B., Brosnan J., 2014. Electrocoagulation for the removal of copper from distillery waste streams, Journal of the Institute of Brewing, 120, 60–64
• 13. Li J., Wang X., Wang H., Wang S., Hayat T., Alsaedi A., Wang X., 2017. Functionalization of biomass carbonaceous aerogels and their application as electrode materials for electro-enhanced recovery of metal ions, Environmental Science: Nano, 4, 1114–1123
• 14. Lin L.Ch., Juang R.S., 2007. Ion-exchange kinetics of Cu(II) and Zn(II) from aqueous solutions with two chelating resins, Chemical Engineering Journal, 132, 205–213
• 15. Lundström M., Liipo J, Taskinen P., Aromaa J., 2016. Copper precipitation during leaching of various copper sulfide concentrates with cupric chloride in acidic solutions, Hydrometallurgy, 166, 136–142
• 16. Kołodyńska D., 2009. Chelating ion exchange resins in removal of heavy metal ions from waters and wastewaters in presence of a complexing agent, Przemysł Chemiczny, 88, 2, 182–189
• 17. Ogórek M., Gąsior Ł, Pierzchała O., Daszkiewicz R., Lenartowicz M., 2017. Role of copper in the process of spermatogenesis, Postępy Higieny i Medycyny Doświadczalnej, 71, 662–680
• 18. Piontek M., Fedyczak Z., Łuszczyńska K., Lechów H., 2014. Toxicity of some trace metal, Zeszyty Naukowe Uniwersytetu Zielonogórskiego, 155, 70–83
• 19. Prakash N., Arungalai Vendan S., 2016. Biodegradable polymer based ternary blends for removal of trace metals from simulated industrial wastewater, International Journal of Biological Macromolecules, 83, 198–208
• 20. Purolite, 2019. Product data sheets: C 160, S 910, S 930, S 940, S 950, www.purolite.pl (07.05.2019)
• 21. Regulation of the Minister of Heath from 11 December 2017 on the quality of water intended for human consumption. Dz.U. 2017. 2294
• 22. Regulation of the Minister of Environment from 18 of November 2014 on the conditions to be met when introducing sewage into waters or to land, and on substances particularly harmful to the aquatic environment. Dz.U. 2014. 1800
• 23. Rincón G.J., La Motta E.J., 2014. Simultaneous removal of oil and grease, and heavy metals from artificial bilge water using electro-coagulation/flotation, Journal of Environmental Management, 144, 42–50
• 24. Rudnicki P., Hubicki Z., Kołodyńska D., 2014. Evaluation of heavy metal ions removal from acidic waste water streams, Chemical Engineering Journal, 252, 362–373
• 25. Seńczuk W. red., 2017. Contemporary toxicology, Wydawnictwo Lekarskie PZWL, Warszawa
• 26. Shahamirifard S.A.R., Ghaedi M., Rahimi M.R., Hajati S., Montazerozohori M., Soylak M., 2016. Simultaneous extraction and preconcentration of Cu2+, Ni2+ and Zn2+ ions using Ag nanoparticle-loaded activated carbon: Response surface methodology, Advanced Powder Technology, 27, 426–435
• 27. Tran A.T.K., Zhang Y., Jullok N., Meesschaert B., Pinoy L., Van der Bruggen B., 2012. RO concentrate treatment by a hybrid system consisting of a pellet reactor and electrodialysis, Chemical Engineering Science, 79, 228–238
• 28. Yuanfeng, W., Lei Z., Jianwei M., Shiwang, L., Jun H., Yuru Y., Lehe M., 2016. Kinetic and thermodynamic studies of sulforaphane adsorption on macroporous resin. Journal of Chromatography B 1028, 231–236

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).