Ocena skuteczności adsorpcyjnego usuwania związków arsenu z roztworów wodnych na granulowanym wodorotlenku żelaza

• Autorzy: Szlachta M. , Wójtowicz P.

Warianty tytułu

EN

Adsorptive removal of arsenic species from aqueous solutions using granular ferric hydroxide

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Badano skuteczność adsorpcyjnego usuwania związków arsenu(III) i (V) z modelowych roztworów wodnych na granulowanym wodorotlenku żelaza (CFH-12). Badania zrealizowano w układzie porcjowym i przepływowym w skali laboratoryjnej. Maksymalna pojemność adsorpcyjna materiału CFH-12 względem As(III) i As(V), obliczona na postawie równania izotermy Langmuira, wynosiła odpowiednio 43,75 mg/g i 44,04 mg/g. Do opisu kinetyki adsorpcji anionowych form arsenu w badanym układzie wykorzystano równanie kinetyczne pseudo I i pseudo II rzędu. Zaobserwowano podobny przebieg kinetyki usuwania As(III) i As(V), polegający na szybkiej adsorpcji jonów w fazie początkowej, a następnie stopniowym spowolnieniu procesu. Badania zrealizowane w układzie przepływowym potwierdziły dużą wydajność i stabilność adsorbentu CFH-12 podczas usuwania związków arsenu. Ich stężenie w odpływie z kolumn adsorpcyjnych utrzymywało się poniżej wartości dopuszczalnej 10 µg/dm3 przez czas pracy kolumn odpowiadający wymianie 15 tys. objętości złoża. Z tego względu zastosowanie granulowanego wodorotlenku żelaza do adsorpcyjnego oczyszczania wód i ścieków z przemysłu wydobywczego zanieczyszczonych związkami arsenu można traktować jako skuteczne i niezawodne rozwiązanie.

EN

Efficacy of arsenic(III) and (V) adsorptive removal from aqueous model solutions on the granular ferric hydroxide (CFH-12) was analyzed. Batch adsorption and fixed bed column experiments were performed on the laboratory scale. Maximum adsorption capacity of CFH-12 for As(III) and As(V) calculated by the Langmuir equation amounted to 43.75 mg/g and 44.04 mg/g, respectively. Pseudo-first and pseudo-second order equation was employed to description of adsorption kinetics of anionic arsenic species. A similar adsorption kinetics behavior of As(III) and As(V) was observed, relying on a quick ion adsorption in the initial phase, followed by a gradual process slowdown. The adsorption test results under dynamic conditions demonstrated high adsorbent efficacy and stability over a long period of time. The arsenic concentration in the effluent remained below the accepted threshold of 10 μg/dm3 during the column operation time corresponding to 15 thousand bed volumes. Hence, application of granular hydroxide to adsorptive treatment of arsenic contaminated water and wastewater from mine industry should be regarded as a robust and effective solution.

Słowa kluczowe

PL

oczyszczanie wody; oczyszczanie ścieków; adsorpcja; arsen(III); arsen(V); adsorbent żelazowy

EN

water treatment; wastewater treatment; adsorption; arsenite; arsenate; iron based adsorbent

• Wydawca: Polskie Zrzeszenie Inżynierów i Techników Sanitarnych, Oddział Dolnośląski
• Czasopismo: Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2016
• Tom: Vol. 38, nr 4
• Strony: 47--52
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Szlachta M.

• Politechnika Wrocławska, Wydział Inżynierii Środowiska, wyb. S. Wyspiańskiego 27, 50-370 Wrocław

autor

Wójtowicz P.

• Politechnika Wrocławska, Wydział Inżynierii Środowiska, wyb. S. Wyspiańskiego 27, 50-370 Wrocław

Bibliografia

• 1. B.K. MANDAL, K.T. SUZUKI: Arsenic round the world: A review. Talanta 2002, Vol. 58, No. 1, pp. 201–235.
• 2. M. BISSENA, F.H. FRIMMEL: Arsenic – a review. Part I: Occurrence, toxicity, speciation, mobility. Acta Hydrochimica et Hydrobiologica 2003, Vol. 31, No. 1, pp. 9–18.
• 3. P.L. SMEDLEY, D.G. KINNIBURGH: A review of the source, behaviour and distribution of arsenic in natural waters. Applied Geochemistry 2002, Vol. 17, No. 5, pp. 517–568.
• 4. D. MOHAN, C.U. PITTMAN Jr.: Arsenic removal from water/wastewater using adsorbents – a critical review. Journal of Hazardous Materials 2007, Vol. 142, No. 1–2, pp. 1–53.
• 5. V.K. SHARMA, M. SOHN: Aquatic arsenic: Toxicity, speciation, transformations, and remediation. Environment International 2009, Vol. 35, No. 4, pp. 743–759.
• 6. M.A. ARMIENTA, G. VILLASEÑOR, R. RODRIGUEZ, L.K. ONGLEY, H. MANGO: The role of arsenic-bearing rocks in groundwater pollution at Zimapán Valley, México. Environmental Geology 2001, Vol. 40, No. 4, pp. 571–581.
• 7. R. EISLER: Arsenic hazards to humans, plants, and animals from gold mining. Reviews of Environmental Contamination and Toxicology 2004, Vol. 180, pp. 133–165.
• 8. Y. SERFOR-ARMAH, B.J.B. NYARKO, S.B. DAMPARE, D. ADOMAKO: Levels of arsenic and antimony in water and sediment from Prestea, a gold mining town in Ghana and its environs. Water, Air and Soil Pollution 2006, Vol. 175, No. 1–4, pp. 181–192.
• 9. C. WOLKERSDORFER, R. BOWELL: Contemporary reviews of mine water studies in Europe. Part 2. Mine Water and the Environment 2005, Vol. 24, No. 1, pp. 2–37.
• 10. F.L. PANTUZZO, V.S.T. CIMINELLI: Arsenic association and stability in long-term disposed arsenic residues. Water Research 2010, Vol. 44, pp. 5631–5640.
• 11. J.E. LANGSCH, M. COSTA, L. MOORE, P. MORAIS, A. BELLEZZA, S. FALCÃO: New technology for arsenic removal from mining effluents. Journal of Materials Research and Technology 2012, Vol. 1, No. 3, pp. 178–181.
• 12. H.J. HONG, W. FAROOQ, J.S. YANG, J.W. YANG: Preparation and evaluation of Fe-Al binary oxide for arsenic removal: Comparative study with single metal oxides. Separation Science and Technology 2010, Vol. 45, No. 1–2, pp. 1975–1981.
• 13. M. SZLACHTA, V. GERDA, N. CHUBAR: Adsorption of arsenite and selenite using an inorganic ion exchanger based on Fe-Mn hydrous oxide. Journal of Colloid and Interface Science 2012, Vol. 365, pp. 213–221.
• 14. T. STANIĆ, A. DAKOVIĆ, A. ŽIVANOVIĆ, M. TOMA-ŠEVIĆ-ČANOVIĆ, V. DONDUR, S. MILIĆEVIĆ: Adsorption of arsenic(V) by iron(III)-modified natural zeolitic tuff. Environmental Chemistry Letters 2009, Vol. 7, pp. 161–166.
• 15. W. CHEN, R. PARETTE, J. ZOU, F.S. CANNON, B.A. DEMPSEY: Arsenic removal by iron-modified activated carbon. Water Research 2007, Vol. 41, pp. 1851–1858.
• 16. D. OCIŃSKI, I. JACUKOWICZ-SOBALA, J. RACZYK, E. KOCIOŁEK-BALAWEJDER: Evaluation of hybrid polymer containing iron oxides as As(III) and As(V) sorbent for drinking water purification. Reactive and Functional Polymers 2014, Vol. 83, pp. 24–32.
• 17. O.S. THIRUNAVUKKARASU, T. VIRARAGHAVAN, K.S. SUBRAMANIAN: Arsenic removal from drinking water using granular ferric hydroxide. Waster S.A. 2003, Vol. 29, No. 2, pp. 161–170.
• 18. M. SZLACHTA, P. WÓJTOWICZ: Treatment of arsenic-rich waters using granular iron hydroxides. Desalination and Water Treatment 2016, Vol. 57, No. 54, pp. 26376–26381.
• 19. M. SZLACHTA, N. CHUBAR: The application of Fe-Mn hydrous oxides based adsorbent for removing selenium species from water. Chemical Engineering Journal 2013, Vol. 217, pp. 159–168.
• 20. W.R. CULLEN, K.J. REIMER: Arsenic speciation in the environment. Chemical Reviews 1989, Vol. 89, No. 4, pp. 713–764.
• 21. Rozporządzenie Ministra Zdrowia z 13 listopada 2015 r. w sprawie jakości wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi. Dziennik Ustaw RP z 27 listopada 2015 r., poz. 1989.