Compost as biosorbent for removal of acid dyes from the wastewater generated by the textile industry

• Autorzy: Kyzioł-Komosińska J. , Rosik-Dulewska Cz. , Dzieniszewska A. , Pająk M.

Warianty tytułu

PL

Zastosowanie kompostu jako biosorbenta w usuwaniu barwników kwasowych ze ścieków przemysłu włókienniczego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The compost derived from cellulosic material coming from the Public Utility Company in Zabrze (Poland) was investigated for its capability for adsorbing acid dyes from aqueous solution at various concentrations of the dyes and the compost dosages. Four acid dyes were investigated: Acid Red 18 (AR-18), Acid Blue 9 (AB-9), Acid Green 16 (AG-16) and Acid Black 1 (ABk-1). The adsorption isotherms were determined by comparing the experimental data with the isotherm models (Freundlich, Langmuir and Dubinin–Radushkevich models). The sorption capacity of the compost depended on the initial concentrations of dyes in the solution, compost dosage, and on the structure of dyes. The maximum sorption capacities of the compost for adsorbing particular dyes may be ordered as follows: ABk-1 > AG-16 > AB-9 > AR-18. The amounts of bound and the percentages of removed acid dyes from effluent depended on the adsorbent dosage. The growth of the dye removal percentages with growing adsorbent mass may be attributed to the growth of the adsorbent uptake surface with growth of the adsorbent mass. The dyes were bound onto the surface of compost through the electrostatic interaction between the surface (negatively charged at pH > pHPZC) and the dye cations (AG-16), and/or through the hydrogen bond between the functional groups of the humic matter in compost (–OH, –COOH) and the functional surface groups of AR-18, AB-9 and ABk-1 dyes (–OH, –NH2). At the experiment conditions, the Freundlich and Dubinin-Raduskevich adsorption isotherm models fitted the equilibrium data very well (much better than the Langmuir one). The values of 1/n in the Freundlich equation and E in the Dubinin-Raduskevich one indicate the favourable adsorption. The studied compost may be used as a low-cost sorbent for the removal of acid dyes from wastewater released by textile industries. However, elevated values of chemical oxygen demand (COD) in the final solutions may enhance the solubility of humic compounds.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań sorpcji wybranych barwników kwasowych: Acid Red 18 (AR-18), Acid Blue 9 (AB-9), Acid Green 16 (AG-16) i Acid Black 1 (ABk-1) na kompoście wytwarzanym w Miejskim Zakładzie Gospodarki Komunalnej. Określono wpływ zarówno stężenia barwników w roztworze, jak i masy kompostu na pojemność sorpcyjną badanego kompostu. Badania przeprowadzono w statycznych warunkach kontaktu faza stała roztwór (metoda batch) dla stężeń barwników 1–1000 mg.L-1. Badany kompost wykazywał wysoką pojemność sorpcyjną w stosunku do barwników kwasowych. Pojemność sorpcyjna badanego kompostu w stosunku do barwników zmieniała się w szeregu: ABk-1 > AG-16 > AB-9 > AR-18. Zdolność ich usuwania zależała od stężenia zawiesiny kompostu w roztworze i od stężenia barwników. Najwyższą skuteczność usuwania barwników stwierdzono dla stężenia zawiesiny 50 g.L-1 i stężenia barwników w roztworze 1–50 mg.L-1. Stwierdzono, że barwniki kwasowe były wiązane na powierzchni cząstek kompostu w wyniku oddziaływań elektrostatycznych między ujemnie naładowaną powierzchnią kompostu a kationami barwnika (AG-16) i/ lub poprzez wiązania wodorowe wytworzone między grupami funkcyjnymi kwasów humusowych obecnych w kompoście (–OH, –COOH) i grupami funkcyjnymi barwników (–OH, –NH2). Wyniki badań doświadczalnych najlepiej opisywały równania izoterm Freundlicha i Dubinina-Raduskevicha a oszacowane parametry w równaniach wskazywały na adsorpcję. Na podstawie przeprowadzonych badań stwierdzono, że badany kompost może być brany pod uwagę jako skuteczny i ekonomiczny sorbent barwników kwasowych, jednak nie należy zapominać o wzroście wartości ChZT w oczyszczanych ściekach w wyniku rozpuszczania kwasów huminowych obecnych w kompoście.

Słowa kluczowe

EN

acid dyes; compost derived from cellulosic material; sorption isotherms

PL

barwnik kwasowy; sorpcja; kompost; biosorpcja

• Wydawca: Institute of Environmental Engineering, Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Environmental Protection
• Rocznik: 2011
• Tom: Vol. 37, no. 4
• Strony: 3--14
• Opis fizyczny: Bibliogr. 32 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Kyzioł-Komosińska J.

autor

Rosik-Dulewska Cz.

autor

Dzieniszewska A.

autor

Pająk M.

• Institute of Environmental Engineering, Polish Academy of Sciences, ul. M. Skłodowskiej Curie 34, 41-819 Zabrze, Poland,,

Bibliografia

• [1] Aksu Z.: Application of biosorption for the removal of organic pollutants: a review, Process Biochem., 40(3-4), 997-1026 (2005).
• [2] Allen S.J., G. Mckay, J.F. Porter: Adsorption isotherm models for basic dye adsorption by peat in single and binary component systems, J. Colloid Interface Sci., 280, 322-333 (2004).
• [3] Babel S., T.A. Kurniawan: Low-cost adsorbents for heavy metals uptake from contaminated water: a review, J. Hazard. Mater., 97(1-3), 219-243 (2003).
• [4] Bhattacharyya K.G., A. Sharma: Kinetics and thermodynamics of Methylene Blue on neem (Azadirachta indica) leaf powder, Dyes Pigm., 65, 51-59 (2005).
• [5] Calvete T., E.C. Lima, N.F. Cardoso, S.L.P. Dias, F.A. Pavan: Application of adsorbents prepared from the Brasilian-pine fruit shell for removal of Procion Red MX 3B from aqueous solution - kinetic, equilibrium, and thermodynamic studies, Chem. Eng. J., 155, 627-636 (2009).
• [6] Cardoso N.F., E.C. Lima, I.S. Pinto, C.V. Amaavisca, B. Royer, R.B. Pinto, W.S. Alencar, S.F.P. Pereira: Application of cupuassu shell as biosorbent for removal of textile dyes from aqueous solution, J. Environ. Manage., 92, 1237-1247 (2011).
• [7] Clarke E.A., R. Anliker,: The handbook of Environmental Chemistry, In: O. Hutzinger (ed), vol. 3A, Springer-Verlag, Berlin 1980.
• [8] Lima de R.O.A., A.P. Bazo, D.M.F. Salvadori, C.M. Rech, D.P. Oliveira, G.A. Umbuzeiro: Mutagenic and carcinogenic potential of a textile azo dye processing plant effluent that impacts a drinking water source, Mutat. Res., 626, 53-60 (2007).
• [9] Foo K.Y., B.H. Hameed: Insights into the modeling of adsorption isotherm systems, Chem. Eng. J., 156, 2-10 (2010).
• [10] Giles C.H., D. Smith, A. Huitson: A general treatment and classification of the solute adsorption isotherm. I. Theoretical, J. Colloid Interface Sci., 47, 755-765 (1974).
• [11] Gong R., Y. Sun, J. Chen, H. Liu, C. Yang: Effect of chemical modification on dye adsorption capacity of peanut hull, Dyes Pigm., 67(3), 175-181 (2005).
• [12] Ho Y.S., C.C. Chiang: Sorption studies of acid dyes by mixed sorbents, Adsorption, 7, 139-147 (2001).
• [13] Ho Y.S., G. McKay: Sorption of dye from aqueous solution by peat, Chem. Eng. J., 70, 115-124 (1998).
• [14] Ho Y.S., T.H. Chiang, Y.M. Hsueh: Removal of basic dye from aqueous solution using tree fern as biosorbent, Process Biochem., 40, 119-124 (2005).
• [15] Ho Y.S., G. Mckay: The kinetics of sorption of basic dyes from aqueous solution by sphagnum moss peat, Can. J. Chem. Eng., 76, 822-827 (1998).
• [16] Janos P., P. Michalek, L. Turek: Sorption of ionic dyes onto untreated low-rank coal - oxihumolite: A kinetic study, Dyes Pigm., 74, 363-370 (2007).
• [17] Kyziol-Komosinska J., Cz. Rosik-Dulewska, M. Pajak: The potential of metal-complex dyes removal from wastewater using the sorption method onto organic matter-rich substances, Environmental Engineering III, CRC Press, Boca Raton, New York 2010.
• [18] Malik P.K.: Use of activated carbons prepared from sawdust and rice-husk for adsorption of acid dyes: a case study of Acid Yellow 36, Dyes Pigm., 56, 239-249 (2003).
• [19] Mohan S.V., J. Karthikeyan: Removal of lignin and tannin colour from aqueous solution by adsorption onto activated charcoal, Environ. Pollut., 97, 183-187 (1997).
• [20] Mohan S.V., N.C. Rao, J. Karthikeyan: Adsorptive removal of direct azo dye from aqueous phase onto coal based sorbents: a kinetic and mechanistic study, J. Hazard. Mater., 90(2), 189-204 (2002).
• [21] Ofomaja A.E.: Sorptive removal of methylene blue from aqueous solution using palm kernel fibre: Effect of fibre dose, Biochem. Eng. J., 40, 8-18 (2008).
• [22] Ozcan A., E.M. Oncu, A.S. Ozcan: Kinetics, isotherm and thermodynamic studies of adsorption of Acid Blue 193 from aqueous solutions onto natural sepiolite, Colloids Surf., A, 277, 90-97 (2006).
• [23] Pavan F.A., E.C. Lima, S.L.P. Dias, A.C. Mazzocato: Methylene blue biosorption from aqueous solutions by yellow passion fruit waste, J. Hazard. Mater., 150, 703-712 (2008).
• [24] Ramakrishna K.R., T. Viraraghavan: Dye removal using low cost adsorbents, Water Sci. Technol., 36(2-3), 189-196 (1997).
• [25] Reddad Z., C. Gerente, Y. Andres, P.L. Cloirec: Adsorption of several metal ions onto a low-cost biosorbent: kinetic and equilibrium studies, Environ. Sci. Technol., 36, 2067-2073 (2002).
• [26] Rozporządzenie MB z dnia 28 lipca 2006 r. w sprawie sposobu realizacji obowiązków dostawców ścieków przemysłowych oraz warunków wprowadzania ścieków do urządzeń kanalizacyjnych, Dz.U. 2006, nr 136, poz. 964.
• [27] Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 24 lipca 2006 r. w sprawie warunków, jakie należy spełnić przy wprowadzaniu ścieków do wód lub do ziemi, Dz. U. 2006, nr 137, poz. 984.
• [28] Sahadevan R., D.K. Mahendradas, V. Shanmugasundaram, K. Shanmugam, M. Velan: Sorption kinetics and equilibrium analysis for the removal of Reactive Red 2 and Reactive Blue 81 dyes from synthetic effluents using dried soya bean meal, Int. J. Chem. Reactor Eng., 7, A33 (2009).
• [29] Shen D., J. Fan, W. Zhou, B. Gao, Q. Yue, Q. Kang: Adsorption kinetics and isotherm of anionic dyes onto organo-bentonite from single and multisolute systems, J. Hazard. Mater., 172, 99-107 (2009).
• [30] Vasanth K.K., S. Sivanesan: Prediction of optimum sorption isotherm: Comparison of linear and nonlinear method, J. Hazard. Mater., 126, 198-201 (2005).
• [31] Wei Y.L., Y.C. Lee, Y.W. Yang, J.F. Lee: Molecular study of concentrated copper pollutant with a compost, Chemosphere, 57, 1201-1205 (2004).
• [32] Wong Y., J. Yu: Laccase-catalyzed decolorization of synthetic dyes, Water Res., 33, 3512-3520 (1999).