Sorbenty stosowane do usuwania B(III) z roztworów wodnych

• Autorzy: Pieńczak J. , Warchoł J.

Warianty tytułu

EN

Absorbents for disposal B(III) from aqueous solutions

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Bor i jego związki są powszechnie stosowane w przemyśle produkcyjnym jako dodatki do szkła borosilikatowego, emalii, kosmetyków, tkanin, farb do drewna, detergentów, środków owadobójczych i dezynfekujących oraz leków. Uwalniane ścieki przemysłowe są głównym źródłem skażenia środowiska naturalnego związkami boru. Bor działa toksycznie na wszystkie rodzaje komórek w organizmie, przy czym najbardziej uszkadza nerki oraz centralny system nerwowy, skórę, błony śluzowe, przewód pokarmowy i wątrobę. Maksymalne stężenie boru w wodzie przeznaczonej do spożycia przez ludzi zalecane przez Światową Organizację Zdrowia wynosi 0,5 mg B/dm3, natomiast wartość ta określona polskimi przepisami – 1,0 mg B/dm3. Obecnie nie ma prostej i w pełni skutecznej metody pozwalającej na usunięcie boru z roztworów wodnych. Większość konwencjonalnych metod oczyszczania wody i ścieków pozwala na redukcję boru, ale nie zapewnia obniżenia jego stężenia do wartości normatywnych. Ze względu na wysoką efektywność i niskie koszty eksploatacyjne najbardziej atrakcyjne wydają się procesy sorpcyjne. W pracy dokonano przeglądu literatury na temat sorpcji jonów B(III) z roztworów wodnych na różnych materiałach sorpcyjnych. Przeprowadzono charakterystykę poszczególnych grup sorbentów, takich jak: węgle aktywne, żywice syntetyczne, popioły lotne, minerały, muł czerwony, biopolimery, ciecze jonowe, pod względem pochodzenia, budowy i mechanizmu sorpcji jonów B(III). W przypadku większości przedstawionych materiałów sorpcyjnych maksymalną efektywność sorpcji uzyskano dla odczynu pH = 9, w którym dominuje anion dwuwartościowy H10(BO3)4 2–.

EN

Boron is an essential element and micronutrient for plants but its essentiality for humans has not yet been convincingly demonstrated. It is commonly found as boric acid or borate ion in the soil and water and an essential element for plant growth and human health. The boron content in drinking, irrigation and wastewater is mostly regulated by the legislation of individual countries. According to WHO standards the maximum boron content in drinking water is limited to 0.3 mg/l. Different processes, such as coagulation, co-precipitation, adsorption, ion exchange, solvent extraction and reverse osmosis, have been proposed and applied for recovering boron from aqueous solutions. As indicated in the literature, there is no evidence that boron compounds could significantly be removed by conventional methods. Therefore, adsorption, ion-exchange and reverse osmosis could be considered as the most appropriate techniques for the boron removal. This review collects the research results obtained for both commercial and alternative adsorption materials for B(III) removal. The structural characteristic and boron binding mechanism was discussed in relation to activated carbons (raw and impregnated), synthetic resins (Amberlite, Purolite, Diaion, Si-MG), polyamine-epichlorohydrin resin (PAE), fly ash, natural minerals (magnesite), red mud, and biopolymers (chitosan, cotton). Alternative, low-cost adsorbents have been found to be highly promising materials for boron removal from contaminated waters.

Słowa kluczowe

PL

zanieczyszczenie środowiska; boran; kwas borowy; sorpcja; węgiel aktywny; żywica jonowymienna; popiół lotny; magnezyt; ciecz jonowa

EN

environment pollution; borates; boric acid; activated carbon; ion-exchange resin; fly ash; magnesite; ionic liquid

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej
• Czasopismo: Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury / Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture
• Rocznik: 2013
• Tom: z. 60, nr 4
• Strony: 139--156
• Opis fizyczny: Bibliogr. 25 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Pieńczak J.

• Politechnika Rzeszowska

autor

Warchoł J.

• Politechnika Rzeszowska

Bibliografia

• [1] Rozporządzenie Ministra Zdrowia z 20.04.2010 r. zmieniające rozporządzenie w sprawie jakości wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi. Dz.U. Nr 72, poz. 466 z 29.04.2010 r.
• [2] Joshi M.D., Steyer D.J., Anderson J.L.: Evaluating the complexation behavior and regeneration of boron selective glucaminium- based ionic liquids when used as ex traction solvents. Analytica Chimica Acta, no 740, 2012, pp. 66-73.
• [3] Kluczka J., Trojanowska J., Zolotajkin M., Ciba J., Turek M., Dydo P.: Boron removal from wastewater using adsorbents. Environmental Technolnology, no 28 (1), 2007.
• [4] Xu Y., Jiang J.Q.: Technologies for boron removal. CEHE, Faculty of Engineeing & Physics Science, C5. University of Surrey, Guildford, Surrey GU2 7XH, United Kingdom.
• [5] Rajaković Lj.V., Ristić M.Dj.: Sorption of boric acid and borax by activated carbon impregnated with various compounds. Carbon vol. 34, no 61, 1996, pp. 769-774.
• [6] Winnicki T.: Polimery czynne w inżynierii ochrony środowiska. Arkady, 1978.
• [7] Farmer J.B.: Removal of boron from solution with the boron specific resin amberlite XE-243. Technical Report, 7th December. Borax Technical, London 1977.
• [8] Hanay A., Boncukcuoglu R., Kocakerim M.M., Yilmaz A.E.: Boron removal from geothermal waters by ion exchange in a batch reactor. Fresenius Environmental Bulletin, no 12 (10), 2003.
• [9] Xiao Y., Liao B.Y., Liu W.G., Xiao Y., Swihart G.H.: Ion exchange extraction of boron from aqueous fluids by Amberlite IRA 743 Resin. China Journal of Chemistry, no 21, 2003.
• [10] Bryjak M., Wolska J., Soroko I., Kabay N.: Adsorption-membrane filtration process in boron removal from first stage seawater RO permeate. Desalination, no 241, 2009, 127-132.
• [11] Kabay N., Yilmaz I., Yamac S., Samatya S., Yuksel M., Yuksel U., Arda M., Saglam M., Iwanaga T., Hirowatari K.: Removal and recovery of boron from geothermal wastewater by selective ion exchange resins – I. Laboratory tests. Reactive & Functional Polymers, no 60, 2004, pp. 163-170.
• [12] Kabay N., Yilmaz I., Yamac S., Yuksep M., Yuksel U., Yildirim N., Aydogdu O., Iwanaga T., Hirowatari K.: Removal and recovery of boron from geothermal wastewater by selective ion-exchange resins – II. Field tests. Desalination, no 167, 2004, pp. 427-438.
• [13] Matejko P.: Usuwanie arsenu z roztworów wodnych przy użyciu żywicy poliamino-epichlorohydrynowej. WBiIŚ, Rzeszów 2008 (praca niepublikowana).
• [14] Matejko P.: Usuwanie boru z roztworów wodnych przy użyciu żywicy poliamino-epichlorohydrynowej. WBiIŚ Rzeszów 2008 (praca niepublikowana).
• [15] Warchoł J.: Badanie i modelowanie równowagi sorpcji jonów w układzie ciecz-ciało stałe. Polska Akademia Nauk, Odział w Łodzi, Komisja Ochrony Środowiska, Łódź 2012.
• [16] Yu-Ting W., Yu-Ming Z., Paul Chen J.: Design and fabrication of an innovative and environmental friendly adsorbent for boron removal. Water Research, no 45, 2011, pp. 2297-2305.
• [17] Kaftan Ö., Açikel M., Eroğlu A.E., Shahwan T., Artok L., Ni C.: Synthesis, characterization and application of a novel sorbent, glucamine-modified MCM-41, for the removal/preconcentration of boron from waters. Analytical Chemical Acta, no 547, 2005, pp. 31-41.
• [18] Gazi M., Galli G., Bicak, N.: The rapid boron uptake by multi-hydroxyl functional hairy. Separation Purification Technology, no 62, 2008, pp. 484-488.
• [19] Blissett R.S., Rowson N.A.: A revive of the multi-component utilization of coal fly ash. Fuel, no 97, 2012, pp. 1-23.
• [20] Polat H., Vengosh A., Pankratov I., Polat M.: A new methodology for removal of from water by coal and fly ash. Desalination, no 164, 2004, pp. 173-188.
• [21] Polowczyk I., Ulatowska J., Koźlecki T., Bastrzyk A., Sawiński W.: Studies on removal of boron from aqueous solution by fly ash agglomerates. Desalination, no 310, 2013, pp. 93-101.
• [22] Kipςk I., Ōzdemir M.: Removal of boron from aqueous solution using calcined magnesite tailing. Chemical Engineering Journal, no 189-190, 2012, pp. 68-74.
• [23] Cengeloglu Y., Tor A., Guslin A., Ersoz M., Gezgin S.: Removal of boron from aqueous solution by using neutralized red mud. Journal of Hazardous Materials, no 142, 2007, pp. 412-417.
• [24] Gazi M., Shahmohammadi S.: Removal of boron from aqueous solution using im inobis-(propylene glycol) modified chitosan beads. Reactive & Functional Polymers, no 72, 2012, pp. 680-686.
• [25] Liu R., Ma W., Jia C.Y., Wang L., Li H.Y.: Effect of pH on biosorption of boron onto cotton cellulose. Desalination, no 207, 2007, pp. 257-267.