Application of Fenton reagent in the textile wastewater treatment under industrial conditions

• Autorzy: Ledakowicz S. , Bilińska L.

Warianty tytułu

PL

Zastosowanie odczynnika fentona do oczyszczania ścieków włókienniczych w warunkach przemysłowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Application of reactive dyes is very popular in textile industry as these dyestuffs are characterized by good fastness properties. Constapel et al estimated the production of this type dyes for over 140,000 Mg/year. The reactive dyes are mostly (50%) employed for coloration of cellulosic fibers, however they can be also applied on wool and nylon. Unfortunately, they possess a low degree of fixation (50÷90%), since the functional groups also bond to water, creating hydrolysis and the excess of dyes applied cause a colored pollution of aqueous environment. Moreover, dyeing process requires the use of: electrolytes in the form of aqueous solutions of NaCl or Na2SO4 in the concentration up to 100 g/dm3, alkaline environment (pH > 10) and textile auxiliary agents (among others detergents). Therefore, the wastewater generated during the reactive dyeing processes are characterized by high salinity, pH value and color, and due to low value of the ratio BOD5/COD are non-biodegradable. The successful methods of the textile wastewater treatment could be an advanced oxidation processes (AOPs), amongst which the Fenton reagent seems to be the most perspective as it is the cheapest and easy in use. Based on the newest literature survey it was found that many successful tests with Fenton reaction were performed mainly in decolorization. However, not enough attention was devoted to decolorization of real industrial wastewater containing dyes, detergents and salts NaCl, or Na2SO4. The experiments carried out in lab scale were focused on the impact of NaCl and textile auxiliary agent (liquid dispersing and sequestring agent) on an inhibition of decolorization process by Fenton reagent. The objects of the investigation were the synthetic mixtures simulating the composition of real textile wastewater as well as the real industrial wastewater generated in the reactive dyeing. The inhibition of the Fenton decolorization in the presence of NaCl and liquid dispersing and sequestering agent was demonstrated.

PL

Barwniki reaktywne wyróżnia szereg cech, które sprawiają, iż są one powszechnie stosowane w praktyce przemysłu włókienniczego. Constapel i in. oszacowali roczną produkcję tego typu barwników na ponad 140 000 Mg. Przy czym barwniki reaktywne są w większości (50%) stosowane do barwienia włókien celulozowych, jednakże mogą one być również stosowane do wełny i poliamidu. Niestety, barwniki reaktywne wyróżnia niski stopień wyczerpania z kąpieli, wynoszący od 50 do 90%. Oznacza to, iż w przemysłowych procesach barwienia używany jest nadmiar barwnika, który nie wiąże się z włóknem i w postaci hydrolizatu trafia do ścieków, stanowiąc obciążenie dla środowiska. Procesy barwienia reaktywnego wymagają użycia elektrolitu w postaci: roztworu NaCl lub Na2SO4 o stężeniu do 100 g/l, wytworzenia silnie alkalicznego pH oraz użycia środków powierzchniowoczynnych - SPC. To sprawia, iż ścieki generowane w procesach barwienia reaktywnego charakteryzuje: wysokie zasolenie i zabarwienie, wysoka wartość pH, obecność SPC. Ponadto te ścieki ze względu na niski stosunek BZT5/ChZT są mało podatne na procesy biologicznego oczyszczania. Alternatywą dla oczyszczania tego typu ścieków mogą być metody AOP, wśród których na uwagę ze względu na niskie koszty i łatwość stosowania zasługuje odczynnik Fentona. Na podstawie przeglądu najnowszych doniesień literaturowych można stwierdzić, iż zostało przeprowadzone wiele udanych prób głównie dekoloryzacji roztworów. Niewiele natomiast uwagi poświęcono odbarwianiu ścieków rzeczywistych czy symulowanych mieszanin zbliżonych składem do ścieków rzeczywistych, czyli zawierających barwniki oraz NaCl, Na2SO4, SPC, (Sun i in. 2009; Arslan-Alaton i in. 2008). Eksperymenty przeprowadzone w skali laboratoryjnej były ukierunkowane na analizę wpływu NaCl i włókienniczych środków pomocniczych (środki dyspergujące i sekwestrujące) na hamowanie procesu odbarwiania odczynnikiem Fentona. Przedmiotem badań były zarówno syntetyczne ścieki symulujące skład rzeczywistych ścieków włókienniczych, jak również rzeczywiste ścieki powstałe w procesie barwienia reaktywnego. Wykazano zjawisko hamowania odbarwiania odczynnikiem Fentona w obecności NaCl, jak i środków dyspergujących i sekwestrujących.

Słowa kluczowe

EN

Fenton's reagent; textile wastewater; decolorization; inhibition

PL

odczynnik Fentona; ścieki włókiennicze; odbarwianie; inhibicja

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Proceedings of ECOpole
• Rocznik: 2012
• Tom: Vol. 6, No. 1
• Strony: 13--20
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., wykr., rys.

Twórcy

autor

Ledakowicz S.

• Faculty of Process & Environmental Engineering, Technical University of Lodz, ul. Wólczańska 213, 90-924 Łódź, phone [phone]

autor

Bilińska L.

• Faculty of Process & Environmental Engineering, Technical University of Lodz, ul. Wólczańska 213, 90-924 Łódź, phone [phone]

Bibliografia

• [1] Czajkowski W. Nowoczesne barwniki dla włókiennictwa. Łódź: Wyd Polit Łódzkiej; 2006.
• [2] Constapel M, Schellentrager M, Marzinkowski JM, Gab S. Degradation of reactive dyes in wastewater from the textile industry by ozone: Analysis of the products by accurate masses. Water Res. 2009;43:733-743.DOI: 10.1016/j.watres.2008.11.006.
• [3] Ahmed Nahed SE, El-Shishtawy Reda M. The use of new technologies in coloration of textile fibers. J Mater Sci. 2010;45:1143-1153. DOI: 10.1007/s10853-009-4111-6.
• [4] Xu H, Zhang D, Xu W. Monitoring of decolorization kinetics of Reactive Brilliant Blue X-BR by nline pectrophotometric method in Fenton oxidation process. J Hazard Mater. 2008;158:445-453. DOI:10.1016/j.jhazmat.2008.01.109.
• [5] Papić S, Vujević D., Koprivanac N, Sinko D. Decolourization and mineralization of commercial reactive des by using homogeneous and heterogeneous Fenton and UV/Fenton processes. J Hazard Mater. 2009;164:1137-1145. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2008.09.008.
• [6] Kusić H, Loncarić BA, Koprivanac N, Papić S. Fenton type processes for minimization of organic content in coloured wastewaters. Part II: Combination with zeolites. Dyes Pigments. 2007;74:388-395. DOI: 10.1016/j.dyepig.2006.01.050.
• [7] Tantak NP, Chaudhari S. Degradation of azo dyes by sequential Fenton’s oxidation and aerobic biological treatment. J Hazard Mater. 2006;B136:698-705. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2005.12.049.
• [8] Arslan-Alaton I, Gursoy Betul H, Schmidt JE. Advanced oxidation of acid and reactive dyes: Effect of Fenton treatment on aerobic, anoxic and anaerobic processes. Dyes Pigments. 2008;78:117-130. DOI: 10.1016/j.dyepig.2007.11.001.
• [9] Wang S. A comparative study of Fenton and Fenton-like reaction kinetics in decolourisation of wastewater. Dyes Pigments. 2008;76:714-720. DOI: 10.1016/j.dyepig.2007.01.012.
• [10] Gulkaya I, Surucu GA, Dilek FB. Importance of H2O2/Fe2+ ratio in Fenton’s treatment of a carpet dyeing wastewater. J Hazard Mater. 2006;B136:763-769. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2006.01.006.
• [11] Bianco B, De Michelis I, Vegliň F. Fenton treatment of complex industrial wastewater - Optimization of
• process conditions by surface response method. J Hazard Mater. 2011;186:1733-1738. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2010.12.054.
• [12] Alnuaimi Maitha M, Rauf MA, Ashraf S. A comparative study of Neutral Red decoloration by photo-Fenton and photocatalytic processes. Dyes Pigments. 2008;76:332-337. DOI: 10.1016/j.dyepig.2006.08.051.
• [13] Riga A, Soutsas K, Ntampegliotis K, Karayannis V, Papapolymerou G. Effect of system parameters and of inorganic salts on the decolorization and degradation of Procion H-exl dyes. Comparison of H2O2/UV, Fenton, UV/Fenton, TiO2/UV and TiO2/UV/H2O2 processes. Desalination. 2007;211:72-86. DOI: 10.1016/j.desal.2006.04.082.
• [14] Arslan-Alaton I, Tureli G, Olmez-Hanci T. Treatment of azo dye production wastewaters using Photo Fenton-like advanced oxidation processes - Optimization by response surface methodology. J Photoch Photobio A. 2009;202:142-153. DOI: 10.1016/j.jphotochem.2008.11.019.
• [15] Ledakowicz S, Maciejewska R, Gębicka L, Perkowski J. Kinetics of the decolorisation by Fenton’s reagent. Ozone Sci Eng. 2000;22:195-205. DOI: 10.1080/01919510008547220.