Usuwanie wybranych związków biogennych z roztworów wodnych z wykorzystaniem metakaolinu i zmodyfikowanego metakaolinu

• Autorzy: Grela A. , Bajda T.

Identyfikatory

DOI

10.12912/23920629/68339

Warianty tytułu

EN

Removal of selected biogenic compounds from aqueous solutions using metakaolin and modified metakaolin

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Celem pracy było dokonanie oceny skuteczności usuwania związków biogennych, jonów NH₄⁺, NO₃^-, PO₄^3- z roztworów jednoskładnikowych (o stężeniach z zakresu 0,3-16,7 mmol/dm³) oraz trójskładnikowych (o sumarycznym stężeniu trzech jonów 0,9-50,1 mmol/dm³). W badaniach wykorzystano metakaolin firmy Rominco (M) oraz produkt modyfikacji metakaolinu, zawierający zeolity (M2, M3). Eksperymenty sorpcji prowadzone były w warunkach statycznych. W roztworach równowagowych oznaczono stężenia NH₄⁺, NO₃^-, PO₄^3-, metodą kolorymetryczną przy użyciu spektrofotometru UV-Vis. Materiał M2 okazał się najbardziej skutecznym w usuwaniu związków biogennych zarówno w przypadku roztworów jedno jak i trójskładnikowych. Wynika to głównie z większej powierzchni właściwej (BET) materiału M2 (328,2 m²/g), niż materiału M (13,2 m²/g). Modyfikacja materiału M spowodowała, że skuteczność usuwania związków biogennych uległa zwiększeniu. Z największą (około 90%) skutecznością usuwane były jony NH₄⁺ zarówno z roztworów jedno jak i trójskładnikowych. Z dużą (około 50%) skutecznością usuwane były jony PO₄^3- zarówno z roztworów jedno jak i trójskładnikowych. Z najmniejszą (10%) skutecznością usuwane był jony NO₃^- z roztworu jednoskładnikowego i ponad 30% skutecznością z roztworu trójskładnikowego.

EN

The main purpose of this paper was to assess the effectiveness of the removal of biogenic compounds, NH₄⁺, NO₃^-, PO₄^3- from single-component solutions (with concentrations ranging from 0,3–16,7 mmol/dm3) and ternary solution (with a total concentration of three of ions 0,9–50,1 mmol/dm³). In the research the Romanico (M) metakaolin was used as well as a product of modification of metakaolin containg zeolites (M2, M3). Sorption experiments were conducted under static conditions. In equilibrium solutions the concentrations of NH₄⁺, NO₃^-, PO₄^3- were determined by colorimetric method using a UV-Vis spectrophotometer. The M2 was the most effective in the removal of nutrients in both solutions (single-component and ternary). This is mainly due to the larger specific surface area (BET) of M2 material (328,2 m²/g) than the material M (13,2 m²/g). Modification of the material M has resulted in increased removal efficiency of nutrients. In most (about 90%) efficiency NH₄⁺ ions (from either single-component and ternary solutions) were removed. With a large (about 50%) efficiency PO₄^3- ions (from either single-component and ternary solutions) were removed. In the lowest (10%) efficiency the NO₃^-ions from the single-component solution were removed and with more than 30% efficiency the ternary solution were removed.

Słowa kluczowe

PL

synteza zeolitów; sorpcja; precypitacja

EN

synthesis of zeolites; sorption; precipitation

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Inżynieria Ekologiczna
• Rocznik: 2017
• Tom: Vol. 18, nr 2
• Strony: 30--38
• Opis fizyczny: Bibliogr. 23 poz., tab., rys.

Twórcy

autor

Grela A.

• Politechnika Krakowska, Wydział Inżynierii Środowiska, ul. Warszawska 24, 31-155 Kraków

autor

Bajda T.

• Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Geologii, Geofizyki i Ochrony Środowiska

Bibliografia

• 1. Alshameri A., Ibrahimd A., Assabri A. M., Lei X., Wang H., Yan Ch.: The investigation into the ammonium removal performance of Yemeni natural zeolite: Modification, ion exchange mechanism, and thermodynamics. Powder Technology, 2014, 258, 20–31.
• 2. Armbruster T., Gunter M.E., Bish D.L., Ming D.W.: Natural Zeolites: Occurrence,
• 3. Properties, Applications. Mineralogy Society of America Reviews in Mineralogy and Geochemistry. 2001, 45, 1–67.
• 4. Baerlocher Ch., McCusker L.B., Olson D.H.: Atlas of Zeolite Framework Types. Elsevier, Amsterdam. 2007.
• 5. Booker N.A., Cooney E.L., Priestly A.J.: Ammonia removal from sewage using natural Australian zeolite. Water Science and Technology, 1996, 34(9), 17–24.
• 6. Ciambelli P., Corbo P., Porcelli C., Rimoli A.: Ammonia removal from wastewater by natural zeolites. Ammonium ion exchange properties of an Italian philipsite tuff. Zeolites, 1985, 5, 184–187.
• 7. Ghobarkar H., Guth U., Schaef O.: Zeolites-from kitchen to space. Progress in Solid State Chemistry, 1999, 27, 2–4, 29–73.
• 8. Gładysz-Płaska A., Kowalska-Ternes M., Majdan M.: Adsorpcja jonów toksycznych metali na zeolitach. Przemysł Chemiczny, 2000, t. 79, nr 9, 298–301.
• 9. Grela A., Bajda T., Mikuła J.: Skład mineralny i właściwości teksturalne zeolitów z metakaolinu. Przemysł Chemiczny, 2015, T. 94, nr 4, 619–622.
• 10. Guan Q., Hub X., Wua D., Shang X., Ye Ch., Kong H.: Phosphate removal in marine electrolytes by zeolite synthesized from coal fly ash. Fuel, 2009, 88, 1643–1649.
• 11. Guaya D., Valderrama C., Farran A., Armijos Ch., Cortina J.L.: Simultaneous phosphate and ammonium removal from aqueous solution by a hydrated aluminum oxide modified natural zeolite. Chemical Engineering Journal, 2015, 271, 204–213.
• 12. Handke M.: Krystalochemia krzemianów. Uczelniane Wydawnictwa Naukowo-Dydaktyczne AGH, Kraków, 2008.
• 13. Kayabali K., Kezer H.: Testing the ability of bentonite-amended natural zeolite (clinoptilolite) to remove heavy metals from liquid waste. Environmental Geology,1998, 34: 95–102.
• 14. Kłapyta Z., Mecki A., Krzyżanowski A., Bajda T.: Sorption propertie of smectite – clinoptilolite shales of theOuter Flysh Carpathians (Poland). European Clay Group Association, Euroclay’99, Krakow, 5–9 September 1999, 102.
• 15. Kwakye-Awuah B., Labik L.K., Nkrumah I., Williams C.: Removal of ammonium ions by laboratory-synthesized zeolite linde type A adsorption from water samples affected by mining activities in Ghana. Journal of Water and Health (1), 2014, 151–160.
• 16. Kyzioł-Komosińska J., Rosik-Dulewska C. Franus M., Antoszczyszyn-Szpicka P., Czupioł J., Krzyżewska I.: Sorption Capacities of Natural and Synthetic Zeolites for Cu(II). Polish Journal of Environmental Studies, 2015, 3(24), 1111–1123.
• 17. Marczenko Z., Balcerzak M.: Spektrofotometryczne metody w analizie nieorganicznej. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 1998, 526.
• 18. Matusik J.: Arsenate, orthophosphate, sulfate, and nitrate sorption equilibria and
• 19. kinetics for halloysite and kaolinites with an induced positive charge. Chemical Engineering Journal, 2014, 246, 244–253.
• 20. Opaliński S., Korczyński M., Kołacz R., Dobrzański Z., Żmuda K.: Zastosowanie wybranych glinokrzemianów jako adsorbentów amoniaku. Przemysł Chemiczny, 2009, 5, 540–543.
• 21. Rondón W., Freire D., de Benzo Z., Sifontes A. B., González Y., Valero M., Brito J.L.: Application of 3A Zeolite Prepared from Venezuelan Kaolin for Removal of Pb (II) from Wastewater and Its Determination by Flame Atomic Absorption Spectrometry. American Journal of Analytical Chemistry, 2013, 4, 584–593.
• 22. Weitkamp J.: Zeolites and catalysis. Solid State Ionics, 2000, 131, 175–188.
• 23. Zhao Y., Zhang B., Zhang X., Wang J., Liu J., Chen R.: Preparation of highly ordered cubic NaA zeolite from halloysite mineral for adsorption of ammonium ions. Journal of Hazardous Materials, 2010, 178(1–3), 658–64.

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).