Wykorzystanie adsorpcji na pylistym węglu aktywnym do usuwania rozpuszczonych substancji organicznych z wody

• Autorzy: Szlachta M. , Adamski W.

Warianty tytułu

EN

Application of adsorption on powdered active carbon for the removal of dissolved organic substances from surface water

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Określono skuteczność adsorpcji na pylistym węglu aktywnym (PWA) w usuwaniu rozpuszczonych naturalnych substancji organicznych z wody powierzchniowej. Stwierdzono, że substancje organiczne obecne w badanej wodzie miały duże powinowactwo do adsorbentu, o czym świadczył kształt otrzymanych izoterm adsorpcji. Adsorpcję tych zanieczyszczeń bardzo dobrze opisywał model Langmuira. Badano wydajność adsorpcji w zależności od dawki PWA i czasu kontaktu adsorbentu z wodą naturalną. Sprawność adsorpcji zmieniała się w funkcji czasu kontaktu PWA z wodą, przy czym wykazano, że w pierwszych minutach proces przebiegał bardzo szybko i wówczas sorbowała się większość cząsteczek o mniejszych rozmiarach. Wykazano również, że skuteczność adsorpcji w zmniejszeniu zawartości rozpuszczonego węgla organicznego (RWO) i absorbancji w UV ( =254 nm) rosła z dawką adsorbentu, przy czym większy stopień usunięcia uzyskano w przypadku substancji organicznych o charakterze aromatycznym. Znaczne różnice w skuteczności poszczególnych dawek świadczyły o dobrym wykorzystaniu powierzchni wewnętrznej struktury węgla aktywnego. Ponadto analizowano wpływ jakości wody na skuteczność procesu adsorpcji. W tym celu badano adsorpcję rozpuszczonych związków organicznych z wody surowej bez wstępnego oczyszczania i wody po koagulacji. Odnotowano wzrost adsorpcji substancji organicznych z wody wstępnie oczyszczonej, co mogło być spowodowane usunięciem z wody wielkocząsteczkowych cząstek koloidalnych blokujących dostęp mniejszym frakcjom substancji organicznych do wewnętrznej struktury porowatej węgla aktywnego.

EN

The efficiency of adsorption onto powdered active carbon (PAC) when used for the removal of dissolved organic matter (DOM) from surface water was determined. The DOM that was present in the investigated water showed a high affinity for the adsorbent, as could be inferred from the shape of the adsorption isotherms. The adsorption of these pollutants was well described by the Langmuir model. The efficiency of the adsorption process (which was analyzed in terms of PAC dose and time of contact between the adsorbent and natural water) was found to vary as a function of PAC-water contact time. During the first minutes the process ran at a very fast rate, and at that stage the majority of small-sized particles were subject to sorption. Adsorption efficiency in reducing dissolved organic carbon (DOC) concentration and UV absorbance ( =254 nm) increased with the increase in the adsorbent dose, the extent of removal being higher when the organic substances were of an aromatic nature. The substantial differences in efficiency between particular PAC doses suggested an effective utilization of the internal surface of the carbon's porous structure. Consideration was also given to the influence of water quality on the efficiency of the adsorption process. For this purpose experiments were conducted to determine the extent of DOC adsorption before and after coagulation, and they revealed an increase in the adsorption of DOM from pretreated water. This seems to be attributable to the removal of high-molecular-weight colloids, which may have prevented low-molecular-weight DOM fractions from entering the internal surface of the porous structure of the PAC.

Słowa kluczowe

PL

węgiel aktywny; adsorpcja; izoterma Langmuira; krzywa kinetyczna; woda powierzchniowa

EN

active carbon; adsorption; Langmuir isotherm; kinetic curve; surface water

• Wydawca: Polskie Zrzeszenie Inżynierów i Techników Sanitarnych, Oddział Dolnośląski
• Czasopismo: Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2009
• Tom: Vol. 31, nr 2
• Strony: 61--66
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Szlachta M.

autor

Adamski W.

• Politechnika Wrocławska, Wydział Inżynierii Środowiska, Instytut Inżynierii Ochrony Środowiska, Wybrzeże S. Wyspiańskiego 27, 50-370 Wrocław,

Bibliografia

• 1. R.C. BANSAL, M. GOYAL: Activated Carbon Adsorption. CRC Press, 2005.
• 2. I.N. NAJM, V.L. SNOEYINK, B.W. LYKINS, J.Q. ADAMS: Using powdered activated carbon: A critical review. J. of the Am. Water Works Assoc. 1991, Vol. 83, No. 1, pp. 65–76.
• 3. O.T. LOVE, J.K. CARSWELL, R. MILTNER, J. SYMONS: Treatment for the prevention or removal of trihalomethanes in drinking water. U.S. EPA, Cincinnati, Ohio 1979.
• 4. L.H. HENTZ Jr., R.C. HOEHN, C.W. RANDALL: Haloform formation in water from peat-derived humic substances and the reducing effects of powdered activated carbon and alum. In: Proc. of American Water Works Association, Annual Conference, Atlanta 1980.
• 5. P. SANDRUCCI, G. MERLO, G. GENON, L. MEUCCI: PAC activity vs by-product precursors in water disinfection. Water Research 1995, Vol. 29, No. 10, pp. 2299–2308.
• 6. J. CHOMA, M. JARONIEC, M. KLOSKE: Zastosowanie uporządkowanych nanomateriałów krzemionkowych i węglowych w inżynierii środowiska. Ochrona Środowiska 2007, vol. 29, nr 3, ss. 3–12.
• 7. C. PELEKANI, V.L. SNOEYINK: Competitive adsorption in natural water: Role of activated carbon pore size. Water Research 1999, Vol. 33, No. 5, pp. 1209–1219.
• 8. C. PELEKANI, V.L. SNOEYINK: A kinetic and equilibrium study of competitive adsorption between atrazine and Congo red dye on activated carbon: the importance of pore size distribution. Carbon 2001, Vol. 39, No. 1, pp. 25–37.
• 9. G. NEWCOMBE, J. MORRISON, C. HEPPLEWHITE: Simultaneous adsorption of MIB and NOM onto activated carbon. I. Characterization of the system and NOM adsorption. Carbon 2002, Vol. 40, No. 12, pp. 2135–2146.
• 10. G. NEWCOMBE, J. MORRISON, C. HEPPLEWHITE, D.R.U. KNAPPE: Simultaneous adsorption of MIB and NOM onto activated carbon. II. Competitive effects. Carbon 2002, Vol. 40, No. 12, pp. 2147–2156.
• 11. P.L. WALKER Jr.: Production of activated carbons: use of CO2 versus H2O as activating agent. Carbon 1996, Vol. 34, No. 10, pp. 1297–1299.
• 12. M. SZLACHTA: Analiza zjawisk w koagulacji objętościowej wspomaganej pylistym węglem aktywnym. Rozprawa doktorska, Politechnika Wrocławska, Instytut Inżynierii Ochrony Środowiska, Wrocław 2007 (praca niepublikowana).
• 13. J.K. EDZWALD, J.E. VAN BENSCHOTEN: Aluminum coagulation of natural organic matter. In: Chemical Water and Wastewater Treatment, 4th Gothenburg Symposium, Springer-Verlag, 1990, pp. 341–359.
• 14. M. VARNEY, R.F.C. MANTOURA, M. WHITFIELD, D.R. TURNER, J.P. RILEY: Potentiometric and conformational; studies of the acid-base properties of fulvic acids from natural waters. In: Trace metals in sea water, Proceedings of the NATO Conference, Sicily 1983, pp. 751–772.
• 15. M. SZLACHTA, W. ADAMSKI: Wpływ pylistego węgla aktywnego na usuwanie mało- i wielkocząsteczkowych związków organicznych w procesie koagulacji siarczanem glinu. Ochrona Środowiska 2008, vol. 30, nr 4, ss. 39–43.
• 16. M. SZLACHTA, W. ADAMSKI: Analiza wpływu pylistego węgla aktywnego na właściwości sedymentacyjne i adsorpcyjne osadu pokoagulacyjnego. Ochrona Środowiska 2009, vol. 31, nr 1, ss. 37–40.