Removal of organic compounds from wastewater originating from the production of printed circuit boards by UV-Fenton method

• Autorzy: Thomas M. , Białecka B. , Zdebik D.

Identyfikatory

DOI

10.1515/aep-2017-0044

Warianty tytułu

PL

Usuwanie związków organicznych ze ścieków pochodzących z produkcji obwodów drukowanych metodą UV-Fentona

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The possibility of removing organic compounds from wastewater originating from the photochemical production of printed circuit boards by use of waste acidification and disposal of precipitated photopolymer in the first stage and the UV-Fenton method in a second stage has been presented. To optimize the process of advanced oxidation, the RSM (Response Surface Methodology) for three independent factors was applied, i.e. pH, the concentration of Fe(II) and H₂O₂ concentration. The use of optimized values of individual parameters in the process of wastewater treatment caused a decrease in the concentration of the organic compounds denoted as COD by approx. 87% in the first stage and approx. 98% after application of both processes. Precipitation and the decomposition of organic compounds was associated with a decrease of wastewater COD to below 100 mg O₂/L whereas the initial value was 5550 mg O₂/L. Decomposition of organic compounds and verification of the developed model of photopolymers removal was also carried out with use of alternative H₂O₂ sources i.e. CaO₂, MgO₂, and Na₂CO₃·1,5H₂O₂.

PL

Przedstawiono możliwość usuwania związków organicznych ze ścieków pochodzących z fotochemicznej produkcji obwodów drukowanych przez zastosowanie w pierwszym etapie zakwaszania ścieków i usuwaniem wytrąconego fotopolimeru, a w drugim etapie metody UV-Fentona. Do optymalizacji procesu pogłębionego utleniania zastosowano metodę powierzchni odpowiedzi dla trzech czynników niezależnych, tj.: pH, stężenia Fe(II) oraz stężenia H₂O₂. Zastosowanie zoptymalizowanych wartości poszczególnych parametrów w procesie oczyszczania ścieków spowodowało zmniejszenie stężania związków organicznych oznaczanych jako COD o ok. 87% w pierwszym etapie oraz ok. 98% po zastosowaniu obu procesów. Wytrącanie oraz rozkład związków organicznych związane były ze zmniejszeniem się COD ścieków do poniżej 100 mg O₂/L, przy początkowej wartości wynoszącej 5550 mg O₂/L. Rozkład związków organicznych oraz weryfi kację opracowanego modelu procesu usuwania fotopolimerów przeprowadzono także z zastosowaniem alternatywnych źródeł H₂O₂, tj.: CaO₂, MgO₂, i Na₂CO₃·1,5H₂O₂.

Słowa kluczowe

EN

advanced oxidation process; response surface methodology; printed circuits board; wastewater; UV-Fenton

PL

zaawansowany proces utleniania; metodologia powierzchni odpowiedzi; płyta z obwodami drukowanymi; ścieki; UV-Fenton

• Wydawca: Institute of Environmental Engineering, Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Environmental Protection
• Rocznik: 2017
• Tom: Vol. 43, no. 4
• Strony: 39--49
• Opis fizyczny: Bibliogr. 34 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Thomas M.

• Chemiqua Company, Poland

autor

Białecka B.

• Central Mining Institute, Department of Water Protection, Poland

autor

Zdebik D.

• Central Mining Institute, Department of Environmental Monitoring, Poland

Bibliografia

• [1]. Azami, M., Bahram, M., Nouri, S. & Naseri, A. (2012). A central composite design for the optimization of the removal of the azo dye, methyl orange, from wastewater using the Fenton reaction, Journal of the Serbian Chemical Society, 77, 2, pp. 235-246.
• [2]. Barbusiński, K. (2009). Fenton Reaction-controversy concerning the chemistry, Ecological Chemistry and Engineering S, 16, 3, pp. 347-358.
• [3]. Barbusiński, K. (2004). The intensification of wastewater treatment and stabilization of excess sludge using Fenton’s reagent, Zeszyty Naukowe Politechniki Śląskiej, Gliwice. (in Polish)
• [4]. Barbusiński, K. & Majewski, M. (2003). Discoloration of azo dye Acid Red 18 by Fenton reagent in the presence of iron powder, Polish Journal of Environmental Studies, 12, 2, pp. 151-155.
• [5]. Barbusiński, K. (2006). Modification of the Fenton reaction using calcium and magnesium peroxides, Wydawnictwo GIG, Katowice 2006. (in Polish)
• [6]. Barbusinski, K. & Fajkis, S. (2011). Optimization of the Fenton oxidation of wastewater generated by rape oil soapstock splitting, Environmental Progress & Sustainable Energy, 30, 4, pp. 620-631.
• [7]. Cao, X., Lou, H., Wei, W. & Zhu, L. (2014). Treatment of tetrahydrofuran wastewater by the Fenton process: response surface methodology as an optimization tool, Water Science and Technology, 69, 5, pp. 1080-1087.
• [8]. Coombs, C.F. & Holden, H.T. (1996). Printed Circuits Handbook. Fourth Edition, McGraw-Hill, New York 1996.
• [9]. Dunford, H.B. (2002). Oxidations of iron (II)/(III) by hydrogen peroxide: from aquo to enzyme, Coordination Chemistry Reviews, 233-234, pp. 311-318.
• [10]. LaDou, J. (2006). Printed circuit board industry, International Journal of Hygiene and Environmental Health, 209, pp. 211-219.
• [11]. Lou, J-Ch., Huang, Y-J. & Han, J-Y. (2009). Treatment of printed circuit board industrial wastewater by Ferrite process combined with Fenton method, Journal of Hazardous Materials, 170, 2, 3, pp. 620-626.
• [12]. Maha, Z.B. & Tony, A. (2014). Experimental design of photo-Fenton reactions for the treatment of car wash wastewater effluents by Response Surface Methodological Analysis, Advances in Environmental Chemistry, pp. 1-8.
• [13]. Michalski, J. (1992). Technology and assembly of printed circuit boards, Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa 1992. (in Polish)
• [14]. Mika, M. (1983). Printed circuits board, Wydawnictwo Komunikacji i Łączności, Warszawa 1983. (in Polish)
• [15]. Hartinger, L. (1991). Handbook of wastewater and recycling technology for the metalworking industry, Carl Hanser Verlag, Muenchen, Wien 1991. (in German)
• [16]. Gliklich, T., Gliklich, B., Pęciak, G., Stohryn, T. & Kapko, T. (2006). The project of wastewater treatment plant, pp. 1-15. INSTER Tychy 2006. (in Polish).
• [17]. Shipley Company LLC (1994). Procedure WT 94-5 wastewater treatment of spent sodium hydoxide stripper for use with PEPR2400 PHOTORESIST, pp. 1-3.
• [18]. Grychtolik, E., Gryglewicz, A., Gryglewicz, T., Sładki, A. & Kuryatto, M. (1990). Wastewater treatment RISTON III, Zakład Elektroniki Górniczej, Tychy, pp. 1-8. (in Polish)
• [19]. Keller, R. & Goosey, M. (1999). The printed circuit board industry an environmental best practice guide, PCIF, London 1999.
• [20]. Parson, S. (2004). Advanced Oxidation Processes for Water and Wastewater Treatment, IWA Publishing, London 2004.
• [21]. PN-EN ISO 10523:2012 Water Quality. Determination of pH.
• [22]. PN-EN ISO 7027-1:2016-09 Water Quality. Determination of turbidity.
• [23]. PN-ISO 15705:2005 Water Quality. Determination of the Chemical Oxygen Demand Index. Small-scale. Sealed-tube Method.
• [24]. PN-EN 1484:1999 Water Analysis. Guidelines for the determination of Total Organic Carbon (TOC) and Dissolved Organic Carbon (DOC).
• [25]. PN ISO 9297:1994 Water Quality. Determination of Chloride. Silver nitrate titration with chromate indicator (Mohr’s method).
• [26]. PN ISO 9280: 2002 Water Quality. Determination of sulfate. Gravimetric method using barium chloride.
• [27]. PN-EN ISO 11885:2007 Water Quality. Determination of selected elements by inductively coupled plasma optical emission spectrometry (ICP-OES).
• [28]. BN-89/6191-04 Reagents. Hydrogen peroxide 30% solution.
• [29]. Pouran, S.R., Aziz, A.R.A. & Daud, W.M.A.W. (2015). Review on the main advances in photo-Fenton oxidation system for recalcitrant wastewaters, Journal of Industrial and Engineering Chemistry, 21, pp. 53-69.
• [30]. Stasinakis, A.S. (2008). Use of selected advanced oxidation processes (AOPs) for wastewater treatment-a mini review, Global NEST Journal, 10, 3, pp. 376-385.
• [31]. Thomas, M., Białecka, B. & Zdebik, D. (2016). Treatment of wastewater from the photochemical production of printed circuit boards by using Fenton reagent after addition of calcium percarbonate, Przemysł Chemiczny, 11, pp. 134-139. (in Polish)
• [32]. Thomas, M., Białecka, B. & Zdebik, D (2015). Treatment of wastewater from the photochemical production of printed circuit boards by using Fenton reagent after addition of disodium percarbonate, Przemysł Chemiczny, 94, 6, pp. 924-929. (in Polish)
• [33]. Talinli, I. & Anderson, G.K., (1992). Interference of hydrogen peroxide on the standard COD test, Water Research, 26, 1, pp. 107-110.
• [34]. Zieliński, R. (2007). Application of experimental design method in optimization of glucose-based surfactant production process, Towaroznawcze Problemy Jakości, 4, pp. 73-80.

Uwagi

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