Możliwości sorpcyjne biowęgla w usuwaniu zanieczyszczeń ze środowiska wodnego

• Autorzy: Ślęzak Ewelina , Poluszyńska Joanna

Warianty tytułu

EN

The sorption possibilities of the biochar as a decontaminating agent from aquatic environment

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Biowęgiel jest materiałem, który zyskuje coraz większą uwagę jako opłacalny sorbent do oczyszczania roztworów wodnych z toksycznych dla środowiska jonów metali ciężkich (As, Cr, Pb, Cu, Zn i Cd). Brakuje jednak informacji na temat mechanizmów sorpcji dla różnych jonów metali. Niniejsze opracowanie prezentuje kluczowe czynniki oraz proponowane mechanizmy adsorpcji w celu wyjaśnienia zachowania adsorpcyjnego biowęgla. Artykuł podsumowuje charakterystyczne właściwości biowęgla (np. pole powierzchni, porowatość, pH, ładunek powierzchniowy, grupy funkcyjne i składniki mineralne) oraz główne mechanizmy regulujące sorpcję. Własności biowęgla różnią się znacznie między sobą w zależności od rodzaju materiału wsadowego oraz zastosowanej temperatury pirolizy. W wyższej temperaturze wytwarzany jest biowęgiel o większej powierzchni, porowatości, pH i zawartości minerałów, ale o mniejszej liczbie grup funkcyjnych. W niniejszej pracy zaprezentowano biowęgiel jako materiał wykazujący duży potencjał skutecznego zwalczania zanieczyszczeń ze środowiska wodnego, biorąc pod uwagę szeroką dostępność surowca, korzystne fizyczne i chemiczne właściwości powierzchni.

EN

The biochar is a material which gaining more attention as a effective sorbent for the purification toxic metals ions (As, Cr, Pb, Cu, Zn and Cd) from environmentally aqueous solutions. However, there is not so many information about sorption mechanisms of metals ions. In this paper presented factors and proposed mechanisms of adsorption to explain about behavior of adsorption by the biochar. The article summarized the characteristic of the biochar (eg. surface area, porosity, pH, surface charge, and functional groups minerals) and mechanism which that can be regulate sorption. Biochar has much different properties, which depending at the type of feed material and temperature of pyrolysis. In the higher temperatures we can produce biochar with larger surface area, porosity, pH and mineral content, but less functional groups. This paper present the biochar as a material which demonstrating a large potential for effective control by the pollution of aquatic environment, taking the wide availability of materials and favorable physical and chemical properties.

Słowa kluczowe

PL

biowęgiel; sorpcja; jony metali; toksyna; środowisko wodne; ochrona środowiska

EN

biochar; sorption; metal ions; toxins; water environment; environmental protection

• Wydawca: Wydawnictwo Instytut Śląski Sp. z o.o.
• Czasopismo: Prace Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych
• Rocznik: 2018
• Tom: R. 11, nr 33
• Strony: 62--72
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Ślęzak Ewelina

• Instytut Ceramiki i Materiałów Budowlanych, Warszawa, Oddział Inżynierii Materiałowej, Procesowej i Środowiska, Opole

autor

Poluszyńska Joanna

• Instytut Ceramiki i Materiałów Budowlanych, Warszawa, Oddział Inżynierii Materiałowej, Procesowej i Środowiska, Opole

Bibliografia

• [1] Tripathi M., Sahu J., Ganesan P., Effect of process parameters on production of biochar from biomass waste through pyrolysis: A review, „Renewable Sustainable Energy Reviews” 2016, Vol. 55, s. 467–481.
• [2] Järup L., Hazards of heavy metal contamination, „British Medical Bulletin” 2003, Vol. 68, s. 167–182.
• [3] Demirbas A., Heavy metal sorption onto agro-based waste materials: a review, „Journal of Hazardous Materials” 2008, Vol. 157, No. 2/3, s. 220–229.
• [4] Medyńska-Juraszek A., Biowęgiel jako dodatek do gleb, „Soil Science Annual” 2016, Vol. 67, No. 3, s. 151–157.
• [5] Tan X., Liu Y., Zeng G., Wang X., Hu X., Gu Y., Yang Z., Application of biochar for the removal of pollutants from aqueous solutions, „Chemosphere” 2015, Vol. 125, s. 70–85.
• [6] Shen Z., Zhang Y., McMillan O., Jin F., Al-Tabbaa A., Characteristics and mechanisms of nickel adsorption on biochars produced from wheat straw pellets and rice husk, „Enviromental Science and Pollution Research” 2017, Vol. 24, No. 14, s. 12809–12819.
• [7] Hansen J., http://fingerlakesbiochar.com/markets-for-biochar/, „Markets for Biochar” 2015 (20.07.2018).
• [8] Wang D., Min Y., Yu Y., Facile synthesis of wheat bran-derived honeycomb like hierarchical carbon for advanced symmetric supercapacitor applications, „Journal of Solid State Electrochemistry” 2015, Vol. 19, No. 2, s. 577–584.
• [9] Wang Y., Liu R., Comparison of characteristics of twenty-one types of biochar and their ability to remove multi-heavy metals and methylene blue in solution, „Fuel Process Technology” 2017, Vol. 160, s. 55–63.
• [10] Marris E., Putting the carbon back: black is the new green, „Nature” 2006, Vol. 442, s. 624–626.
• [11] Li H., Dong X., da Silva E., De Oliveira L., Chen Y., Ma L.Q., Mechanisms of metal sorption by biochars: Biochar characteristics and modifications, „Chemosphere” 2017, Vol. 178, s. 466–478.
• [12] Wiedner K., Fischer D., Walther S., Criscuoli I., Favilli F., Nelle O., Glaser B., Acceleration of biochar surface oxidation during composting?, „Journal of Agricultural and Food Chemistry” 2015, Vol. 63, s. 3830–3837.
• [13] Oleszczuk P., Jośko J., Futa B., Pasieczna-Patkowska S., Pałys E., Kraska P., Effect of pesticides on microorganisms, enzymatic activity and plant in biochar-amended soil, „Geoderma” 2014, Vol. 214/215, s. 10–18.
• [14] Dong X., Ma L.Q., L i Y., Characteristics and mechanisms of hexavalent chromium removal by biochar from sugar beet tailing, „Journal Hazardous Materials” 2011, Vol. 190, No. 1/3, s. 909–915.
• [15] Sun J., Lian F., Liu Z., Zhu L., Song Z., Biochars derived from various crop straws: characterization and Cd (II) removal potential, „Ecotoxicology Environmental Safety” 2014, Vol. 106, s. 226–231.
• [16] Xu X., Cao X., Zhao L., Wang H., Yu H., Gao B., Removal of Cu, Zn, and Cd from aqueous solutions by the dairy manure-derived biochar, „Environmental Science and Pollution Research” 2013, Vol. 20, No. 1, s. 358–368.
• [17] Samsuri A., Sadegh-Zadeh F., Seh-Bardan B., Characterization of biochars produced from oil palm and rice husks and their adsorption capacities for heavy metals, „International Journal of Environmental Science and Technology” 2014, Vol. 11, No. 4, s. 967–976.
• [18] Pulido-Novicio L., Kurimoto Y., Aoyama M., Seki K., Doi S., Hata T., Ishihara S., Imamura Y., Adsorption of mercury by sugi wood carbonized at 1000°C, „Journal of Wood Science” 2001, Vol. 47, No. 2, s. 159–162.
• [19] Yuan J.H., Xu R.K., Zhang H., The forms of alkalis in the biochar produced from crop residues at different temperatures, „Bioresource Technology” 2011, Vol. 102, No. 3, s. 3488–3497.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).