Chemiczna modyfikacja biosorbentów jako metoda zwiększania efektywności procesu biosorpcji cynku

• Autorzy: Rajczykowski K. , Sałasińska O. , Loska K.

Identyfikatory

DOI

10.2429/proc.2016.10(1)031

Warianty tytułu

EN

Chemical modification of biosorbents as a method of increasing the efficiency of zinc biosorption processes

• Konferencja: ECOpole’15 Conference (14-16.10.2015, Jarnoltowek, Poland)
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Adsorbenty pochodzenia naturalnego, zwane biosorbentami, ze względu na niską cenę, łatwość pozyskiwania i brak właściwości toksycznych coraz powszechniej wykorzystywane są do usuwania metali ciężkich ze środowiska. W pracy analizowano możliwość chemicznego modyfikowania słomy, jako charakterystycznego dla Polski odpadu rolnego, w celu poprawy własności biosorbcyjnych, względem cynku. Stosowana w trakcie badań słoma jęczmienna była rozdrobniona do rozmiarów w zakresie 0,2-1,0 mm, a proces biosorpcji prowadzono dla wodnego roztworu cynku przy pH równym 5. Zastosowano dwie różne modyfikacje biosorbentu, tj. estryfikację przy pomocy metanolu oraz modyfikację kwasem cytrynowym w podwyższonej temperaturze. Uzyskane wyniki wskazują na wyraźną poprawę zdolności sorpcyjnych słomy poddanej modyfikacji z użyciem kwasu cytrynowego w porównaniu ze słomą niemodyfikowaną. W przypadku słomy modyfikowanej metanolem wykazano, że efektywność procesu biosorpcji cynku była nawet dwukrotnie niższa w stosunku do słomy niemodyfikowanej. Na podstawie uzyskanych wyników stwierdzono także, że usunięcie metali następowało przede wszystkim na drodze adsorpcji jonowymiennej, poprzez uwalnianie do roztworu, z powierzchni słomy, jonów wapnia i magnezu.

EN

Biosorbents are the natural origin adsorbents, which popularity in environmental engineering is steadily increasing due to their low price, ease of acquisition and lack of the toxic properties. Presented research aimed to analyse the possibility of chemical modification of the straw, which is a characteristic waste in the Polish agriculture, to improve its biosorption properties in respect to removal of selected metals from aqua solutions. Biosorbents used during the tests was a barley straw, that was shredded to a size in the range of 0.2-1.0 mm. The biosorption process was performed for aqueous solutions of zinc at a pH 5. Two different modifications of straw was analysed: esterification with methanol and modification using the citric acid at elevated temperature. The results, obtained during the research show a clear improvement in sorption capacity of the straw modified by the citric acid. In the case of straw modified with methanol it has been shown that the effectiveness of zinc biosorption process was even a twice lower with respect to the unmodified straw. Moreover it was concluded, that the removal of analysed metals was based mainly on the ion-exchange adsorption mechanism by releasing a calcium and magnesium ions from the straw surface to the solution.

Słowa kluczowe

PL

biosorpcja; cynk; słoma; modyfikacja chemiczna

EN

biosorption; zinc; straw; chemical modification

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Proceedings of ECOpole
• Rocznik: 2016
• Tom: Vol. 10, No. 1
• Strony: 281--288
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., wykr., tab.

Twórcy

autor

Rajczykowski K.

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

autor

Sałasińska O.

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

autor

Loska K.

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

Bibliografia

• [1] Kadirvelu K, Thamaraiselvi K, Namasivayam C. Removal of heavy metals from industrial wastewaters by adsorption onto activated carbon prepared from an agricultural solid waste. Biores Technol. 2001;76(1):63-65. DOI: 10.1016/S0960-8524(00)00072-9.
• [2] Hammani A, Gonzalez F, Ballester A, Blazquez ML, Munoz JA. Biosorption of heavy metals by activated sludge and their desorption characteristics. J Environ Manage. 2007;84(4):419-426. DOI:10.1016/j.jenvman.2006.06.015.
• [3] Battistoni P, Fava G, Ruello ML. Heavy metal shock load in activated sludge uptake and toxic effects. Water Res. 1993;27(5):821-827. DOI: 10.1016/0043-1354(93)90146-9.
• [4] Madoni P, Davoli D, Gorbi G, Vescovi L. Toxic effect of heavy metals on the activated sludge protozoan community. Water Res. 1996;30(1):135-141. DOI: 10.1016/0043-1354(95)00124-4.
• [5] Krauter P, Martinelli R, Williams K, Martins S. Removal of Cr(VI) from ground water by Saccharomyces cerevisiae. Biodegradation. 1996;7:277-286. DOI: 10.1007/BF00115741.
• [6] Lodeiro P, Barriada JL, Herrero R, Vicente MES. The marine macroalga Cystoseira baccata as biosorbent for cadmium(II) and lead(II) removal: kinetic and equilibrium studies. Environ Pollut. 2006;142:264-273. DOI: 10.1016/j.envpol.2005.10.001.
• [7] Farooq U, Ain Khan M, Athar M, Kozinski AJ. Effect of modification of environmentally friendly biosorbent wheat (Triticum aestivum) on the biosorptive removal of cadmium(II) ions from aqueous solution. Chem Eng J. 2011;171:400-410. DOI: 10.1016/j.cej.2011.03.094.
• [8] Nurchi VM, Villaescusa I. Sorption of toxic metal ions by solid sorbents: A predictive speciation approach based on complex formation constants in aqueous solution. Coordin Chem Rev. 2012;256:212-221. DOI: 10.1016/j.ccr.2011.09.002.
• [9] Lesmana SO, Febriana N, Soetaredjo FE, Sunarso J, Ismadji S. Studies on potential applications of biomass for the separation of heavy metals from water and wastewater. Biochem Eng J. 2009;44:19-41. DOI: 10.1016/j.bej.2008.12.009.
• [10] Baran A, Jasiewicz C, Klimek A. Reakcja roślin na toksyczną zawartość cynku i kadmu w glebie. Proc ECOpole. 2008;2(2):417-422. http://tchie.uni.opole.pl/ecoproc08b/BaranJasiewicz_08b.pdf.
• [11] Mahmood S, Hussain A, Saeed Z, Athar M. Germination and seedling growth of corn (Zea mays l.) under varying levels of copper and zinc. Int J Environ Sci Technol. 2005;2(3):269-274. DOI: 10.1007/BF03325886.
• [12] Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 18 listopada 2014 r. w sprawie warunków, jakie należy spełnić przy wprowadzaniu ścieków do wód lub do ziemi, oraz w sprawie substancji szczególnie szkodliwych dla środowiska wodnego (DzU 2014, poz. 1800). http://isap.sejm.gov.pl/DetailsServlet?id=WDU20140001800.