Wpływ pH wody na efektywność procesu koagulacji wspomaganej węglem aktywnym

• Autorzy: Dąbrowska L.

Identyfikatory

DOI

10.17512/ios.2016.3.12

Warianty tytułu

EN

Effect of water ph on coagulation process efficiency with powdered activated carbon

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Oceniono skuteczność pylistego węgla aktywnego do usuwania barwy, substancji organicznych i wybranych jonów metali ciężkich (kadmu, niklu, ołowiu) z wody powierzchniowej, jak również do wspomagania procesu koagulacji w usuwaniu tych zanieczyszczeń. Do badań wykorzystano wodę powierzchniową z rzeki Warta, aktywne węgle pyliste: AKPA-22, CWZ-22, CWZ-30 oraz wstępnie zhydrolizowane chlorki poliglinu: PAX-XL19F i PAX-XL1910S. W zależności od rodzaju użytego węgla pylistego uzyskano 46÷58% usunięcie ołowiu, 21÷29% kadmu i 17÷21% niklu. Obniżenie barwy w procesie adsorpcji wyniosło 33÷60%, a zawartości RWO 14÷17%. W zależności od pH wody przy zastosowaniu koagulantów i węgla CWZ-22 otrzymano obniżenie stężenia jonów ołowiu o 74÷91%, kadmu o 9÷88%, niklu o 9÷71%. Zawartość związków organicznych, oznaczonych jako RWO i utlenialność, została obniżona odpowiednio o 29÷37% i 45÷70%. Barwa wody została zmniejszona o 60÷77%. O efektywności usuwania zanieczyszczeń decydował głównie proces koagulacji.

EN

The efficiency of powdered activated carbon for removal of colour, organic substances and chosen heavy metal ions (nickel, cadmium, lead) from surface water, as well as for enhancement of the coagulation process in removal of these contaminants, was evaluated. For the research, water from the Warta river, powdered activated carbons: AKPA-22, CWZ-22, CWZ-30 and pre-hydrolysed polyaluminium chlorides: PAX-XL19F and PAX-XL1910S, were used. Depending on the type of applied powdered activated carbon, 46÷58% removal of lead, 21÷29% removal of cadmium and 17÷21% removal of nickel were obtained. Reduction of colour in the adsorption process amounted to 33÷60%, and 14÷17% in DOC content. Better removal of organic compounds from studied surface water was obtained at a reduced water pH (pH = 6.3), and cadmium at elevated pH (pH = 8.2). Depending on the water pH, with the usage of coagulants and CWZ-22 carbon, a reduction in lead ion concentration by 74÷91% was obtained, cadmium by 9÷88%, nickel by 9÷71%. Change of water reaction had the main impact on the increase in efficiency of cadmium and nickel removal. The content of organic compounds, assayed as DOC and oxygen consumption, was decreased by 29÷37% and 45÷70%, respectively. Water colour was reduced by 60÷77%. Evaluating the importance of adsorption in removal of studied contaminants, it can be concluded that in case of polyaluminum chlorides and activated carbon usage, the elimination of these contaminants was determined by the coagulation process.

Słowa kluczowe

PL

węgiel pylisty; chlorek poliglinu; metale ciężkie; substancje organiczne; woda

EN

powdered carbon; polyaluminium chlorides; heavy metals; organic matter; water

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Inżynieria i Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2016
• Tom: T. 19, nr 3
• Strony: 427--436
• Opis fizyczny: Bibliogr. 24 poz.

Twórcy

autor

Dąbrowska L.

• Politechnika Częstochowska, Wydział Infrastruktury i Środowiska, ul. Dąbrowskiego 73, 42-200 Częstochowa

Bibliografia

• [1] Nawrocki J. (red.), Uzdatnianie wody. Procesy fizyczne, chemiczne i biologiczne, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2010.
• [2] Kowal L.A., Świderska-Bróż M., Oczyszczanie wody. Podstawy teoretyczne i technologiczne, procesy i urządzenia, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2009.
• [3] Uyak V., Yavuz S., Toroz I., Ozaydin S., Genceli E.A., Disinfection by-products precursors removal by enhanced coagulation and powdered activated carbon adsorption, Desalination 2007, 216, 334-344.
• [4] Kweon J.H., Hur H-W., Seo G-T., Jang T-R., Park J-H., Evaluation of coagulation and powdered activated carbon adsorption pretreatments on membrane filtration for a surface water in Korea: A pilot study, Desalination 2009, 49, 212-216.
• [5] Wilmański K., Trzebiatowski M., Usuwanie substancji organicznych z wody powierzchniowej w procesach koagulacji i sorpcji na pylistym węglu aktywnym, Ochrona Środowiska 2009, 31(4), 39-42.
• [6] Kristina I., Joll C., Heitz A., Powdered activated carbon coupled with enhanced coagulation for natural organic matter removal and disinfection by-product control: Application in a Western Australian water treatment plant, Chemosphere 2011, 83, 661-667.
• [7] Faur-Brasquet C., Kadirvelu K., Le Cloirec P., Removal of metal ions from aqueous solution by adsorption onto activated carbon cloths: adsorption competition with organic matter, Carbon 2002, 40, 2387-2392.
• [8] El Samrani A.G., Lartiges B.S., Villiéras F., Chemical coagulation of combined sewer overflow: Heavy metal removal and treatment optimization, Water Research 2008, 42, 951-960.
• [9] Yan M., Wang D., Ni J., Qu J., Chow Ch.W.K., Liu H., Mechanism of natural organic matter removal by polyaluminum chloride: Effect of coagulant particle size and hydrolysis kinetics, Water Research 2008, 42, 3361-3370.
• [10] Charakterystyka węgli aktywnych, Świadectwo kontroli jakości 399-4013/2005, GRYFSKAND Sp. z o.o., Zakład Produkcji Węgli Aktywnych, Hajnówka.
• [11] Charakterystyka koagulantów, Prospekt firmowy 2014, Kemipol Police.
• [12] Dąbrowska L., Sperczyńska L., Wpływ pH wody na usuwanie wybranych jonów metali ciężkich z zastosowaniem wstępnie zhydrolizowanych koagulantów PAX i siarczanu glinu, Przemysł Chemiczny 2016, 95(2), 286-289.
• [13] Gierak A., Leboda R., Sorpcja jonów wybranych metali ciężkich na węglu aktywnym, Ochrona Środowiska 2001, 80(1), 9-15.
• [14] Lach J., Wpływ sposobu modyfikacji węgli aktywnych na adsorpcję metali ciężkich, seria Monografie Nr 197, Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej, Częstochowa 2011.
• [15] Park S-J., Kim Y-M., Adsorption behaviors of heavy metal ions onto electrochemically oxidized activated carbon fibers, Material Science Engineering A, 2005, 391, 121-123.
• [16] Lach J., Ociepa E., Stępniak L., Sorpcja metali ciężkich na utlenionych węglach aktywnych, Inżynieria i Ochrona Środowiska 2006, 9(2), 161-171.
• [17] Guo M., Qiu G., Song W., Poultry litter-based activated carbon for removing heavy metal ions in water, Waste Management 2010, 30, 308-315.
• [18] Świderska-Bróż M., Rak M., Mołczan M., Biłyk A., Wpływ zasadowości koagulantów glinowych i pH wody na usuwanie zanieczyszczeń organicznych, Ochrona Środowiska 2008, 30(4), 29-33.
• [19] Yang Z., Gao B., Wang Y., Wang Q, Yue Q., Aluminum fractions in surface water from reservoirs by coagulation treatment with polyaluminum chloride (PAC): Influence of initial pH and OH–/Al3+ ratio, Chemical Engineering Journal 2011, 170, 107-113.
• [20] Sperczyńska E., Dąbrowska L., Wiśniowska E., Removal of turbidity, colour and organic matter from surface water by coagulation with polyaluminium chlorides and with activated carbon as coagulant aid, Desalination and Water Treatment 2016, 57 (3), 1139-1144.
• [21] Genc-Fuhrman H., Mikkelsen P.S., Ledin A., Simultaneous removal of As, Cd, Cr, Cu, Ni and Zn from stormwater: Experimental comparison of 11 different sorbents, Water Research 2007, 41, 591-602.
• [22] Powell K.J., Brown P.L., Byrne R.H., Gajda T., Hefter G., Leuz A-K., Sjöberg S., Wanner H., Chemical speciation of environmentally significant metals with inorganic ligands. Part 3: The Pb2+ + OH–, Cl–, CO32–, SO42–, and PO43– systems (IUPAC Technical Report), Pure and Applied Chemistry 2009, 81(12), 2425-2476.
• [23] Powell K.J., Brown P.L., Byrne R.H., Gajda T., Hefter G., Leuz A-K., Sjöberg S., Wanner H., Chemical speciation of environmentally significant metals with inorganic ligands. Part 4: The Cd2+ + OH–, Cl–, CO32–, SO42–, and PO43– systems (IUPAC Technical Report), Pure and Applied Chemistry 2011, 83(5), 1163-1214.
• [24] Zieliński S., Sikorska-Sobieraj E., Adsorpcja metali ciężkich na węglach aktywowanych, Ekologia i Technika 2001, 2, 40-46.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.