Deodorization of model biogas by means of novel non-ionic deep eutectic solvent

• Autorzy: Słupek Edyta , Makoś Patrycja , Gębicki Jacek

Identyfikatory

DOI

10.24425/aep.2020.132524

Warianty tytułu

PL

Dezodoryzacja modelowego strumienia biogazu z użyciem nowej niejonowej cieczy eutektycznej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents new non-ionic deep eutectic solvent (DES) composed of natural and non-toxic components i.e. guaiacol, camphor and levulinic acid in 1:1:3 molar ratio as a promising absorbent for removal of selected volatile organic compounds (VOCs) including dichloromethane, toluene, hexamethyldisiloxane and propionaldehyde from model biogas. The affinity of DES for VOCs was determined as vapour-liquid coefficients and the results were compared with several well-known DESs based on quaternary ammonium salt as well as n-hexadecane and water. For new DES, the absorption process was carried out under dynamic conditions. The results indicate that non-ionic DES has high affinity and capacity for VOCs being comparable to n-hexadecane. In addition, absorbed VOCs could be easily desorbed from DES using activated carbon and absorbent could be re-use minimum five times without significant loss of absorption capacity.

PL

W pracy przedstawiono nową niejonową ciecz eutektyczną (DES) złożoną z naturalnych i nietoksycznych składników tj. gwajakol, kamfora i kwas lewulinowy w stosunku molowym 1:1:3, jako obiecujący absorbent do usuwania wybranych lotnych związków organicznych w tym dichlorometanu, toluenu, heksametylodisiloksanu oraz aldehydu propionowego. W celu określenia powinowactwa DES do LZO, wyznaczono współczynniki podziału ciecz–para. Uzyskane wyniki porównano z popularnymi DES zawierającymi w strukturze czwartorzędową sól amoniową, a także z n-heksadekanem oraz wodą. Dla nowej DES, proces absorpcji przeprowadzono również w warunkach dynamicznych. Wyniki wykazały, że nowa niejonowa DES charakteryzuje się dużym powinowactwem do wybranych LZO oraz dużą pojemnością sorpcyjną, a parametry te są porównywalne do n-heksadekanu. Dodatkowo, zaabsorbowane LZO mogą być łatwo desorbowane przy użyciu węgla aktywnego. Dzięki temu, absorbent w postaci DES może być użyty minimum pięć razy bez znaczącego zmniejszenia pojemności sorpcyjnej

Słowa kluczowe

EN

biogas; absorption; volatile organic compounds; deep eutectic solvents; deodorization method

PL

biogaz; wchłanianie; lotne związki organiczne; głębokie rozpuszczalniki eutektyczne; metoda dezodoryzacji

• Wydawca: Institute of Environmental Engineering, Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Environmental Protection
• Rocznik: 2020
• Tom: Vol. 46, no. 1
• Strony: 41--46
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Słupek Edyta

• Gdansk University of Technology, Faculty of Chemistry, Department of Process Engineering and Chemical Technology, Gdańsk, Poland

autor

Makoś Patrycja

• Gdansk University of Technology, Faculty of Chemistry, Department of Process Engineering and Chemical Technology, Gdańsk, Poland

autor

Gębicki Jacek

• Gdansk University of Technology, Faculty of Chemistry, Department of Process Engineering and Chemical Technology, Gdańsk, Poland

Bibliografia

• 1. Abbott, A.P., Capper, G., Davies, D.L., Rasheed, R.K. & Tambyrajah, V. (2003). Novel Solvent Properties of Choline Chloride/Urea Mixtures. Chemical Communication, 0, 1, pp. 70-71, DOI: 10.1021/ja048266j.
• 2. Baena-Moreno, F. M., Rodríguez-Galán, M., Vega, F., Vilches, L. F. & Navarrete, B. (2019). Review: recent advances in biogas purifying technologies. International Journal of Green Energy, 16, 5, pp. 401-412, DOI: 10.1080/15435075.2019.1572610.
• 3. Chen, Y., Yu, D., Chen, W., Fu, L. & Mu, T. (2019). Water absorption by deep eutectic solvents. Physical Chemistry Chemical Physics, 21, 5, pp. 2601-2610, DOI: 10.1039/c8cp07383j.
• 4. Duan, X., Gao, B., Zhang, C. & Deng, D. (2019). Solubility and thermodynamic properties of NH3 in choline chloride-based deep eutectic solvents. The Journal of Chemical Thermodynamics, 133, 79-84, DOI: 10.1016/J.JCT.2019.01.031.
• 5. Kozłowski, K., Dach, J., Lewicki, A., Malińska, K., Do Carmo, I.E.P. & Czekała, W. (2019). Potential of biogas production from animal manure in Poland. Archives of Environmental Protection, 45, 3, pp. 99-108, DOI: 10.24425/aep.2019.128646.
• 6. Liu, F., Chen, W., Mi, J., Zhang, J.Y., Kan, X., Zhong, F.Y., Huang, K., Zheng, A. & Jiang, L. (2019). Thermodynamic and molecular insights into the absorption of H2S, CO2, and CH4 in choline chloride plus urea mixtures. AIChE Journal, 65, 5, pp. 1-10, DOI: 10.1002/aic.16574.
• 7. Makoś, P., Fernandes, A., Przyjazny, A. & Boczkaj, G. (2018). Sample preparation procedure using extraction and derivatization of carboxylic acids from aqueous samples by means of deep eutectic solvents for gas chromatographic-mass spectrometric analysis. Journal of Chromatography A, 1555, pp. 10-19, DOI: 10.1016/J.CHROMA.2018.04.054.
• 8. Makoś, P., Przyjazny, A. & Boczkaj, G. (2018). Hydrophobic deep eutectic solvents as “green” extraction media for polycyclic aromatic hydrocarbons in aqueous samples. Journal of Chromatography A, 1570, pp. 28-37, DOI: 10.1016/J.CHROMA.2018.07.070.
• 9. Miller, U., Sówka, I. & Adamiak, W. (2018). The application of Brij 35 in biofiltration of the air polluted with toluene vapours. E3S Web of Conferences, 44, pp. 1-8, DOI: 10.1051/e3sconf/20184400113.
• 10. Miller, U., Sówka, I. & Adamiak, W. (2019). The effect of betaine on the removal of toluene by biofiltration. SN Applied Sciences, 1, 9, pp. 1-8, DOI: 10.1007/s42452-019-0832-6.
• 11. Moura, L., Moufawad, T., Ferreira, M., Bricout, H., Tilloy, S., Monflier, E., Gomes, M.F.C., Landy, D. & Fourmentin, S. (2017). Deep eutectic solvents as green absorbents of volatile organic pollutants. Environmental Chemistry Letters, 15, 4, pp. 747-753, DOI: 10.1007/s10311-017-0654-y.
• 12. Noorain, R., Kindaichi, T., Ozaki, N., Aoi, Y. & Ohashi, A. (2019). Biogas purification performance of new water scrubber packed with sponge carriers. Journal of Cleaner Production, 214, pp. 103-111, DOI: 10.1016/J.JCLEPRO.2018.12.209.
• 13. Rasi, S., Veijanen, A. & Rintala, J. (2007). Trace compounds of biogas from different biogas production plants. Energy, 32, 8, pp. 1375-1380, DOI:10.1016/J.ENERGY.2006.10.018.
• 14. Romero, A., Santos, A., Tojo, J. & Rodríguez, A. (2008). Toxicity and biodegradability of imidazolium ionic liquids. Journal of Hazardous Materials, 151, 1, pp. 268-273, DOI: 10.1016/J.JHAZMAT.2007.10.079.
• 15. Szulczyński, B., Wasilewski, T., Wojnowski, W., Majchrzak, T., Dymerski, T., Namiésnik, J. & Gębicki, J. (2017). Different ways to apply a measurement instrument of E-nose type to evaluate ambient air quality with respect to odour nuisance in a vicinity of municipal processing plants. Sensors (Switzerland), 17, 11, pp. 2671-2690, DOI: 10.3390/s17112671.
• 16. Tang, B., Zhang, H. & Row, K. H. (2015). Application of deep eutectic solvents in the extraction and separation of target compounds from various samples. Journal of Separation Science, 38, 6, pp. 1053-1064, DOI:10.1002/jssc.201401347.
• 17. Wieczorek, A. & Przybulewska, K. (2012). Examination of the biofiltration of air polluted with methyl isobutyl ketone. Environment Protection Engineering, 38, 1, pp. 51-58.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).