Zastosowanie faz niepolarnych do zwiększenia efektywności procesu ozonowania w technologii uzdatniania wody

• Autorzy: Kasprzyk-Hordern B. , Gromadzka K. , Andrzejewski P. , Nawrocki J.

Warianty tytułu

EN

Non-Polar Phases and their Contribution to the Enhacement of Ozonation Efficiency in Water Treatment Processes

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Zaawansowane metody utleniania (ang. AOPs), takie jak O3/H2O2, UV/O3 i UV/H2O2, oparte są na reakcji wytwarzania wolnych rodników hydroksylowych, które są silniejszymi utleniaczami niż ozon cząsteczkowy, jednak nie działają selektywnie. Ozon jest wysoce selektywnym utleniaczem, niestety jego rozpuszczalność w wodzie jest niska (ok. 20 gO3/m3). Ponadto ulega szybkiemu rozpadowi w wyniku reakcji ze związkami obecnymi w wodzie. W artykule przedstawiono rezultaty uzyskane dla systemów ozonowania dwufazowego typu ciecz-ciecz oraz ciecz-ciało stałe w obecności faz perfluorowanych, takich jak preparat Fluorinert (FC 40) i tlenek glinu modyfikowany kwasem perfluoroheptanokarboksylowym (PFOA). Te fazy niepolarne mają zdolność do rozpuszczania ozonu, a tym samym do podwyższania jego stabilności, co w rezultacie daje wysoki stopień degradacji organicznych zanieczyszczeń wody. W badaniach określono efektywność systemu dwufazowego ciecz-ciecz w obecności ciekłych perfluorowanych węglowodorów dla atrazyny i kwasu 2,4-dichlorofenoksyoctowego (2,4-D). Podczas badań nad usuwaniem tych związków z wody uzyskano skuteczność 87% dla atrazyny i 65% dla 2,4-D w układzie dwufazowym, natomiast podczas ozonowania klasycznego stopień eliminacji tych związków wynosił odpowiednio 56% i 12%. Zastosowanie ozonowania dwufazowego ciecz-ciało stałe w obecności PFOA w procesie usuwania węglowodorów aromatycznych (toluen, chlorobenzen, kumen) z wody spowodowało wzrost stopnia rozkładu tych związków o 24÷43%, w porównaniu z ozonowaniem klasycznym. Ozonowanie dwufazowe ciecz-ciało stałe pozwoliło także na znaczny wzrost destrukcji eterów w wodzie. W wyniku ozonowania w systemie PFOA/O3 uzyskano 114%, 57%, 60% i 151% wzrost efektywności utleniania odpowiednio dla MTBE (eter tert-butylometylowy), DIPE (eter diizopropylowy), ETBE (eter tert-butyloetylowy) i TAME (eter tert-amylometylowy), w porównaniu z ozonowaniem metodą klasyczną.

EN

Advanced oxidation processes (AOPs) such as O3/H2O2, UV/O3 or UV/H2O2 involve the generation of hydroxyl radicals, which are more powerful than molecular ozone but not as selective. O3 is a highly selective oxidant. Unfortunately, the solubility of molecular ozone in water is low (about 20 g/m3). Moreover, it is quickly decomposed by the various substances present in aqueous solutions. These factors have a significant impact on the reactivity of ozone in water. This paper presents the results of two-phase liquid-liquid and liquid-solid ozonation in the presence of perfluorinated phases such as Fluorinert products (FC 40) and perfluorooctylalumina (PFOA). These non-polar phases are considered to be capable of solubilising ozone and therefore enhancing its stability, resulting in the high degradation rates of the organic contaminants present in water. The efficiency of two-phase liquid-liquid ozonation in the presence of liquid perfluorinated hydrocarbons was examined for atrazine and 2,4-dichlorophenoxyacetic acid (2,4-D). 87% and 65% degradation of atrazine and 2,4-D was obtained after two-phase ozonation. Ozonation alone resulted in only 56% and 12% degradation efficiency for atrazine and 2,4-D, respectively. The application of two-phase liquid-solid ozonation in the presence of PFOA in the process of aromatic hydrocarbons (toluene, chlorobenzene, cumene) removal from water resulted in a 24 to 43% increase of ozonation efficiency compared to ozonation alone. The two-phase liquid-solid ozonation allowed also for a significant increase in the destruction of ethers in water. The use of the PFOA/O3 system increased the removal of MTBE (methyl tert-butyl ether), DIPE (isopropyl ether), ETBE (tert-butyl ethyl ether) and TAME (tert-amyl methyl ether) from water by 114%, 57%, 60% and 151%, respectively, as compared to ozonation alone.

Słowa kluczowe

PL

ozon; ozonowanie dwufazowe; uzdatnianie wody; pestycydy; węglowodory aromatyczne; etery

EN

two-phase ozonation; water treatment; pesticides; ethers; aromatic hydrocarbons

• Wydawca: Polskie Zrzeszenie Inżynierów i Techników Sanitarnych, Oddział Dolnośląski
• Czasopismo: Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2003
• Tom: R. 25, nr 3
• Strony: 65--69
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz.

Twórcy

autor

Kasprzyk-Hordern B.

• Uniwersytet im. Adama Mickiewicza, Zakład Technologii Uzdatniania Wody, ul. M. Drzymały 24, 60-613 Poznań

autor

Gromadzka K.

• Uniwersytet im. Adama Mickiewicza, Zakład Technologii Uzdatniania Wody, ul. M. Drzymały 24, 60-613 Poznań

autor

Andrzejewski P.

• Uniwersytet im. Adama Mickiewicza, Zakład Technologii Uzdatniania Wody, ul. M. Drzymały 24, 60-613 Poznań

autor

Nawrocki J.

• Uniwersytet im. Adama Mickiewicza, Zakład Technologii Uzdatniania Wody, ul. M. Drzymały 24, 60-613 Poznań

Bibliografia

• 1. D. BHATTACHARYYA, T. F. VAN DIERDONCK, S. D. WEST, A. R. FRESHOUR: Two-phase ozonation of organics. J. of Hazard. Mat., 1995, Vol. 41, pp. 73-93.
• 2. A. F. STICH, D. BHATTACHARYYA: Ozonolysis of organie compounds in a two-phase fluorocarbon-water system. Environ. Progress, 1987, Vol. 6, pp. 224-229.
• 3. A. R. FRESHOUR, S. MAWH1NNEY, D. BHATTACHARYYA: Two-phase ozonation of hazardous organics in single and multicomponent systems. Wat. Res., 1996, Vol. 30, pp. 1949-1958.
• 4. C. Y. CHANG, J. N. CHEN: Ozonolysis of 2,4,-dichlorophenol in a two-phase solvent/water system. Water Sci. Technol., 1994, Vol.29, pp. 343-346.
• 5. C. Y. CHANG, J. N. CHEN: Application of a fluorinated solvcnt to the conventional ozonation process for the dcstruction of 2,4-dichlorophcnol. Environ. International, 1995, Vol. 21, pp. 305-312.
• 6. B. KASPRZYK, J. NAWROCKI: Preliminary results on ozonation enhancemcnt by a pcrfluorinatcd bondcd alumina phasc. Ozone Sci. Eng., 2002, Vol. 24, pp. 63-68.
• 7. B. KASPRZYK-HORDERN, J. NAWROCKI. The feasibility of using a perfluorinated bonded alumina phase in the ozonation process. Ozone Sci. Eng., 2003, Vol. 25, pp. 185-197.
• 8. B. KASPRZYK-HORDERN, A. DĄBROWSKA, J. ŚWIETLIK, J. NAWROCKI: Ozonation enhancement with non-polar bonded alumina phases. Ozone Sci. Eng., 2003 (in print).
• 9. B. KASPRZYK-HORDERN. A. DĄBROWSKA, J. ŚWIETLIK, J. NAWROCKI: The application of the perfluorinated bonded alumi¬a phase for natural organie matter catalytic ozonation. J. Environ. Eng. Sci., 2003 (in print).
• 10. NOWAK, B. KASPRZYK, M. ZIÓŁEK, J. NAWROCKI: Apossiblc usc of modificd mesoporous molecular sicvcs in water treatment processes. Stud. Surf. Sci. Catal., 2003, Vol. 141, pp. 591-598.
• 11. B. KASPRZYK-HORDERN, A. DĄBROWSKA, J. NAWROCKI: Non-polar bonded alumina phase as a catalyst forozonation process. Conf. proc. "Ozone: a clean source for activated-oxygen oxidations and disinfcction". IOA, Berlin, 2003, pp. 383-396.
• 12. Standard Methods For the Examination of Water and Wastewater. 15th edition. Publication Office, American Public Health Association, Washington,DC 1980.
• 13. P. ANDRZEJEWSKI, J. NAWROCKI, B. KASPRZYK-HORDERN. A liquid-liquid extraction method for a determination of MTBE (methyl tert-butyl ether) in water. Chem. Anal., 2003 (praca wysiana do druku).