Ultrasound enhanced sorption of humic acids from water

• Autorzy: Stępniak L. , Kusiak M. , Okoniewska E.

Warianty tytułu

PL

Ultradźwiękowe wspomaganie sorpcji kwasów humusowych z wody

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

PL

Procesy usuwania związków organicznych, w tym substancji humusowych (SH), oraz ich intensyfikacja zajmuje ważne miejsce w technologii wody. Prowadzone są badania nad możliwością podniesienia skuteczności usuwania SH w konwencjonalnych procesach jej uzdatniania jak: koagulacja, sorpcja czy utlenianie. Badania te dotyczą m.in. tzw. procesów pogłębionego utleniania (AOP), w których stosowane są kombinacje czynników fizycznych (promieniowanie UV, ultradźwięki) lub chemicznych (reakcja Fentona) z klasycznym procesem. Do usuwania naturalnej materii organicznej lub intensyfikacji tego procesu, mogą być stosowane ultradźwięki (UD) Uważa się, że UD powodują sonochemiczne utlenianie związków humusowych w pęcherzykach kawitacyjnych, jak również fizyczną dekompozycję lub agregację fragmentów SH. Ze względu na niską skuteczność sonochemicznego utleniania związków o strukturach aromatycznych, badano również metody łączące UD z UV czy O3. Celem przedstawionych badań była ocena możliwości zastosowania energii ultradźwiękowej do intensyfikacji procesu sorpcji kwasów humusowych (KH). Ultradźwięki generowano przy użyciu dezintegratora VCX 750 Sonics & Materials (20 kHz, 750 W), stosując czas sonifikacji 1 i 5 minut (UD 1, UD 5) oraz amplitudę drgań 23–114 µm. Proces sorpcji KH z roztworu (20 mg/dm3) prowadzono na granulowanym węglu aktywnym ROW 08 Supra. Próbki poddawane sorpcji lub sono-sorpcji, przesączono a następnie poddawano analizie (RWO, absorbancja UV254, utlenialność). Skuteczność sorpcji KH wyrażona jako RWO wynosiła 18–27% w zależności od długości czasu kontaktu z węglem. Sonifikacja roztworów powodowała wzrost skuteczności procesu sono-sorpcji względem klasycznej sorpcji, który wynosił dla RWO 10% (UD 1, 114 µm). Wydłużenie czasu sonifikacji do 5 minut zwiększało efekt do 12% (UD 5, 114 µm). Uzyskano także nieznaczne obniżenie absorbancji UV, jednak efekty te nie odpowiadały najkorzystniejszym wynikom ultradźwiękowego wspomagania sorpcji wyrażonym RWO. Przyjmując jako najbardziej miarodajny do ilościowego oznaczenia badanych związków wskaźnik RWO, potwierdzono korzystne działanie ultradźwięków przy krótkim czasie ekspozycji (1 min.) i wyższym natężeniu określonym amplitudą drgań w zakresie 57–114 µm. Sonochemiczne utlenianie KH przed procesem sorpcji potwierdzało obniżenie utlenialności roztworu po sono-sorpcji względem procesu sorpcji (W3). Wzrost skuteczności do 17%, dał jednak rezultat mniej korzystny niż sorpcja KH w krótszym czasie kontaktu z węglem (W1).

Słowa kluczowe

PL

ultradźwiękowe wspomaganie; kwas humusowy

• Wydawca: Politechnika Koszalińska
• Czasopismo: Rocznik Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2013
• Tom: Tom 15, cz. 1
• Strony: 420--435
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16., rys., tab.

Twórcy

autor

Stępniak L.

• Czestochowa University of Technology

autor

Kusiak M.

• Czestochowa University of Technology

autor

Okoniewska E.

• Czestochowa University of Technology

Bibliografia

• 1. Chemat F., Teunissen P. G. M., Chemat S., Bartels P.V.: Sono-oxidation treatment of humic substances in drinking water. Ultrasonics Sonochemistry 8, 247–250 (2001).
• 2. Grzegorczuk-Nowacka M., Anielak A.M.: Wpływ jonów żelaza na adsorpcję kwasów fulwowych na węglu aktywnym. Inżynieria Ekologiczna 24, 205–214 (2011).
• 3. Han S., Kim S., Lim H., Choi W., Park H., Yoon J., Hyeon T.: New nanoporous carbon materials with high adsorption capacity and rapid adsorption kinetics for removing humic acids. Microporous and Mesoporous Materials 58, 131–135 (2003).
• 4. Kaleta J.: Proces sorpcji w usuwaniu wybranych zanieczyszczeń organicznych z roztworów wodnych. Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej, Nr 241, Z.43, 17–28 (2007).
• 5. Kiedryńska L., Papciak D., Granops M.: Chemia sanitarna. Wydawnictwo SGGW, Warszawa, 2006.
• 6. Kowal A. L., Świderska-Bróż M.: Oczyszczanie wody. Wydawnictwa Naukowe PWN, Warszawa, 2005.
• 7. Kusiak M., Okoniewska E., Stępniak L., Stańczyk-Mazanek E.: The Effect of Ultrasounds on the Effectiveness of Organic Compounds Adsorption from Water. Polish J. of Environmental Studies, vol.20, nr 4A, 195–200 (2011).
• 8. Lach J., Ociepa E.: The influence of high-temperature modification of activated carbon on the effectiveness of removing CR(III) and CR(VI) from water. Environment Protection Engineering, 30(4), 81–89 (2004).
• 9. Lach J., Okoniewska E.: Wykorzystanie węgli aktywnych do usuwania organicznych kompleksowych związków chromu z wody. Mat. Konferencji: Uzdatnianie, odnowa i ochrona wód, Częstochowa, 1998.
• 10. Lamsal R., Walsh M.E., Gagnon G.A.: Comparison of advanced oxidation processes for the removal of natural organic matter. Water Research, vol. 45, 10, 3263–3269 (2011).
• 11. Mahvi A.H., Maleki A., Rezae R., Safari M.: Reduction of humic substances in water by application of ultrasound waves and ultraviolet irradiation.. Iran J. Environ. Health. Sci. Eng., vol. 6, No.4, 233–240 (2009).
• 12. Naddeo V., Belgiorno V., Napoli R.: Behaviour of natural organic matter during ultrasonic irradiation. Desalination 210, 175–182 (2007).
• 13. Nawrocki J.: Uboczne produkty dezynfekcji wody. Instal, 4–5, 3–8 (2006).
• 14. Song S, He Z, Chen J.: US/O3 combination degradation of aniline in aqueous solution. Ultrasonics Sonochemistry, 14, 84–88 (2007).
• 15. Świderska R., Anielak A.M.: The significance of Electrokinetic Potential in the Adsorption Process of Humic Substances. Rocznik Ochrona Środowiska (Annual Set the Environment Protection), 6, 31–49 (2004).
• 16. Zbieć E., Dojlido J.R.: Uboczne produkty dezynfekcji wody. Ochrona Środowiska, 3 (74), 37–44 (1999).