Kinetyka degradacji kwasów fulwowych w zintegrowanym procesie fotoutlenianie-ultrafiltracja

• Autorzy: Rajca M. , Bodzek M. , Cichy J.

Warianty tytułu

EN

Kinetics of fulvic acid degradation in the integrated process photooxidation-ultrafiltration

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przedstawiono wyniki badań skuteczności usuwania kwasów fulwowych z modelowych roztworów wodnych w procesach katalizy, fotolizy i fotokatalizy oraz w procesie zintegrowanym fotokataliza-ultrafiltracja. Badania przeprowadzono w reaktorze Heraeus, w którym oczyszczano wodę zawierającą kwasy fulwowe w ilości ok. 10 g/m3. Jako fotokatalizator wykorzystano dwutlenek tytanu. Badano wpływ pH (3,5, 7,0 i 10,0) oraz dawki katalizatora (100÷600 gTiO2/m3) na skuteczność utleniania kwasów fulwowych, mierzoną zawartością rozpuszczonego węgla organicznego i absorbancją w nadfiolecie (lambda=254 nm). Wykazano skuteczność procesu fotokatalizy w usuwaniu kwasów fulowych z wody oraz przydatność membrany ultrafiltracyjnej do odzyskiwania katalizatora użytego w procesie fotokatalizy. Wyznaczono wartości stałej szybkości reakcji i czasu połowicznego rozkładu kwasów fulwowych według modelu kinetycznego opartego na reakcji pierwszego rzędu, a także zależność stałej szybkości od pH i ilości fotokatalizatora w środowisku reakcji. Uzyskane wyniki pozwoliły w dokładny sposób określić przebieg fotodegradacji kwasów fulwowych w wodzie.

EN

In this study, fulvic acids were removed from model solutions by catalysis, photolysis and photocatalysis, as well as in the integrated process of photocatalysis and ultrafiltration. Experiments were carried out in the Heraeus reactor, where model water of an approximately 10 g/m3 content of fulvic acids was treated. Titanium dioxide was used as a photocatalyst. The efficiency of fulvic acid oxidation, measured in terms of dissolved organic carbon content and UV absorbance (lambdha=254 nm), was related to the pH of the water (3.5, 7.0 and 10.0) and to the catalyst dose applied (100 to 600 gTiO2/m3). The results substantiated the efficiency of the photocatalysis process at fulvic acid removal from water and the usefulness of the ultrafiltration membrane in the recovery of the catalyst being used in the photocatalytic process. The values of the reaction rate constant and the half-time of fulvic acid degradation were determined using a kinetic model based on a first-order reaction. Established were also the relations between rate constant, pH and photocatalyst concentration in the reaction environment. The results obtained make it possible to precisely describe the progression of fulvic acid photodegradation.

Słowa kluczowe

PL

kwasy fulwowe; oczyszczanie wody; fotokataliza; ultrafiltracja; kataliza; fotoliza; model kinetyczny

EN

fulvic acids; water treatment; photocatalysis; ultrafiltration; catalysis; photolysis; kinetic model

• Wydawca: Polskie Zrzeszenie Inżynierów i Techników Sanitarnych, Oddział Dolnośląski
• Czasopismo: Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2011
• Tom: Vol. 33, nr 3
• Strony: 63--66
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Rajca M.

autor

Bodzek M.

autor

Cichy J.

• Politechnika Śląska, Wydział Inżynierii Środowiska i Energetyki, Zakład Chemii Sanitarnej i Procesów Membranowych, ul. S. Konarskiego 18, 44-100 Gliwice,

Bibliografia

• 1. J. GRZECHULSKA-DAMSZEL, A. ORECKI, S. MOZIA, M. TOMASZEWSKA, A.W. MORAWSKI: Możliwości i perspektywy oczyszczania wody i ścieków w układzie fotokataliza/procesy membranowe. Przemysł Chemiczny 2006, vol. 85, nr 8–9, ss. 1011–1014.
• 2. A. MAKOWSKI, A. SOBCZAK, D. WCISŁO, E. ADAMEK, W. BARAN, M. KOSTECKI: Fotokatalityczna degradacja doksycykliny w roztworach wodnych. Proceedings of ECOpole 2009, vol. 3, nr 1, ss. 87–94.
• 3. S. MOZIA, A.W. MORAWSKI: Wpływ fotokatalizy na proces usuwania soli sodowej ibuprofenu w układzie hybrydowym fotokataliza-destylacja membranowa. Monografie Komitetu Inżynierii Środowiska PAN 2010, vol. 66, ss. 71–79.
• 4. W.-Y. WANG, A. IRAWAN, Y. KU: Photocatalytic degradation of Acid Red 4 using a titanium dioxide membrane supported on a porous ceramic tube. Water Research 2008, Vol. 42, pp. 4725–4732.
• 5. M. RAJCA, M. BODZEK: Zintegrowany układ fotokataliza-ultrafiltracja w usuwaniu kwasów fulwowych z wody. Monografie Komitetu Inżynierii Środowiska PAN 2010, vol. 66, t. 2, ss. 150–161.
• 6. J. FU, M. JI, Y. ZAHAO, L. WANG, L. JIN, D. AN: A new submerged membrane photocatalysis reactor (SMPR) for fulvic acid removal using a nanostructured photocatalyst. Journal of Hazardous Materials 2006, B131, pp. 238–242.
• 7. J. FU, M. JI, Y. ZHAO, L. WANG: Kinetics of aqueous photocatalytic oxidation of fulvic acids in a photocatalysis-ultrafiltration reactor (PUR). Separation and Purification Technology 2006, Vol. 50, pp. 107–113.
• 8. A.D. SYAFEI, C.-F. LIN, C.-H. WU: Removal of natural organic matter by ultrafiltration with TiO2-coated membrane under UV irradiation. Journal of Colloid and Interface Science 2008, Vol. 323, pp. 112–119.
• 9. W. ADAMSKI, K. MAJEWSKA-NOWAK: Zastosowanie reaktorów wielofunkcyjnych do oczyszczania wody. Ochrona Środowiska 2010, vol. 32, nr 1, ss. 3–8.
• 10. M. DUDZIAK, M. BODZEK: Usuwanie mikrozanieczyszczeń estrogenicznych z roztworów wodnych w wysokociśnieniowych procesach membranowych. Ochrona Środowiska 2009, vol. 31, nr 3, ss. 33–36.
• 11. K. MAJEWSKA-NOWAK: Ultrafiltration of dye solutions in the presence of cationic and anionic surfactants. Environment Protection Engineering 2009, Vol. 35, No. 4, pp. 111–121.
• 12. M.N. CHONG, B. JIN, C.W.K. CHOW, C. SAINT: Recent developments in photocatalytic water treatment technology: A review. Water Research 2010, Vol. 44, pp. 2997–3027.
• 13. S. MOZIA: Photocatalytic membrane reactors (PMRs) in water  and wastewater treatment. A review. Separation and Purification Technology 2010, Vol. 73, ss. 71–91.