Substancje powierzchniowo czynne w środowisku wodnym

• Autorzy: Kaleta J.

Warianty tytułu

EN

Surfactants in water medium

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Scharakteryzowano substancje powierzchniowo czynne występujące w wodach naturalnych. Dokonano ich podziału na naturalne (mydła) i sztuczne, jonowe (anionowe, kationowe i amfoteryczne) i niejonowe, miękkie (łatwo rozkładanie) i twarde (trudno biodegradowalne). Przedstawiono źródła tych zanieczyszczeń w wodach naturalnych. Przeanalizowano zawartość substancji powierzchniowo czynnych w wybranych wodach powierzchniowych i podziemnych oraz w osadach rzecznych i morskich. Zestawiono dopuszczalne stężenia substancji powierzchniowo czynnych w wodach powierzchniowych ujmowanych do picia oraz w wodzie przeznaczonej do spożycia przez ludzi. Omówiono wpływ substancji powierzchniowo czynnych na organizmy wodne i człowieka. Dokonano przeglądu procesów jednostkowych usuwania substancji powierzchniowo czynnych z roztworów wodnych. Skutecznymi procesami okazały się: filtracja, infiltracja, koagulacja, utlenianie chemiczne, sorpcja, wymiana jonowa, procesy membranowe oraz procesy biochemiczne. Ich efektywność w dużym stopniu jest uzależniona od składu wody, rodzaju substancji powierzchniowo czynnych oraz warunków prowadzenia procesu. Bardzo często dobre efekty uzyskuje się, stosując metody kombinowane, składające się z kilku procesów jednostkowych. Ustalenie układu technologicznego uzdatniania wód zawierających substancje powierzchniowo czynne powinno być każdorazowo poprzedzone szczegółowymi i wnikliwymi badaniami technologicznymi.

EN

The paper presents the characteristics of surfactant substances occurring in natural waters. They are grouped into natural (soaps) and artificial. ionic (anionic, cationic and amphoteric) and non-ionic, soft (easily decomposable) and hard (slowly biodegradable) substances. Sources of those impurities in natural waters, i.e. household and industrial wastewaters as well as municipal landfills and damps, are presented. Contents of surfactant substances in selected surface and ground waters as well as in river and sea sediments are analyzed. Surfactants, accumulated in sediments, may be a secondary source of water pollution with those compounds. Acceptable concentratious of surfactant substances in surface waters taken in for drinking purposes are juxtaposed as well as in water intended for use for human consumption. The effect of surfactants on water organisms: direct or indirect, consisting in raising the solubility of many hazardous impurities such as. pesticides, WWA, is discussed. Surfactants accumulate on the surface of skin and gill, thus making oxygen exchange more difficult. The dose of ion detergents that is toxic for fish ranges from 6 to 7 g/m3, while that of non-ionic detergents ranges within 2+3 g/m3. Harmful effects of detergents for humans may occur as a result of water consumption or during bathing. Their bio-accumulation in internal organs of humans and animals lead to changes in protein structure. They may cause allergies and changes in the skin. The presence of surfactants at the level of 1 g/m3 reduces water aeration capacity by 60%, thus leading to inhibition of water self-cleaning processes and to fish kill. The presence of surfactants makes wastewater purification processes more difficult and water conditioning more complicated. A review of individual processes and methods of removing surfactants from aqueous solutions is included. Such processes as filtration, infiltration, coagulation, chemical oxidation, sorption, ion exchange, membrane processes and biochemical processes appear effective. Their effectiveness is affected to a high degree by water composition, types of surfactants and by process conditions. very good results are achieved by employing combined methods, consisting of several processes. The choice of water conditioning processes to be employed for surfactant polluted waters should be determined in each case with thorough technological studies.

Słowa kluczowe

PL

substancje powierzchniowo czynne; koagulacja; utlenianie chemiczne; sorpcja; procesy membranowe; procesy biochemiczne

EN

surfactants; removal; filtration; infiltration; coagulation; chemical oxidation; sorption; ion exchange; membrane processes; biochemical processes

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Inżynieria i Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2005
• Tom: T. 8, nr 1
• Strony: 99--115
• Opis fizyczny: Bibliogr. 40 poz.

Twórcy

autor

Kaleta J.

• Politechnika Rzeszowska, Wydział Budownictwa i Inżynierii Środowiska, ul. Powstańców Warszawy 6, 35-959 Rzeszów

Bibliografia

• [1] Gomółka E., Szaynok A., Chemia wody i powietrza, Politechnika Wrocławska, Wrocław 1997.
• [2] Kowal A.L., Odnowa wody, Politechnika Wrocławska, Wrocław 1990.
• [3] Cywiński B., Gduła S., Kempa E., Kurbiel J., Płoszański H., Oczyszczanie ścieków, oczyszczanie mechaniczne i chemiczne, Arkady, Warszawa 1983.
• [4] Greinert H., Jędrczak A., Drab M., Wpływ wysypiska odpadów komunalnych Zielonej Góry na wybrane elementy środowiska, Arch. Ochr. Śród. 1988, 3-4, 155-173.
• [5] Przymus-Wicherkiewicz M., Górski J., Migracja zanieczyszczeń w obrębie odkrytego sandrowego zbiornika wodonośnego, Zesz. Nauk. AGH, Sozologia i Sozotechnika, Kraków 1991, 31, 209-214.
• [6] Wąsowski J., Rypina A., Jakość i ilość wody ujmowanej przez wodociągi warszawskie do produkcji wody pitnej, Mat. V Międzynarodowej Konferencji Naukowo-Technicznej Zaopatrzenie w wodę i jakość wód, Poznań-Gdańsk 2002, 365-384.
• [7] Galassis S., Guzzella L., Mingazzini M., Vigano L., Capri S., Sora S., Toxical and chemical characterization of organie micropollutants in rivier Po waters (Italy), Wat. Res. 1992, 1, 19-27.
• [8] Cserhati T., Forgacs E., Oros G, Biological activity and environmental impact of anionic surfactants, Environ. Internat. 2002, 28, 337-348.
• [9] Fytianos K, Voudrias E., Mouratidou Th., The sorption-desorption behavior of linear alkalbenzene sul fonate in marine sediments, Chemosphere 1998, 36, 2067-2074.
• [10] Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 27 listopada 2002 r. w sprawie wymagań, jakim powinny odpowiadać wody powierzchniowe wykorzystywane do zaopatrzenia ludności w wodę przeznaczoną do spożycia (Dz.U. Nr 204/2002, poz. 1728).
• [11] Rozporządzenie Ministra Zdrowia z dnia 19 listopada 2002 r. w sprawie wymagań dotyczących jakości wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi (DzU Nr 203/2002, poz. 1718).
• [12] Dyrektywa Unii Europejskiej 98/83/EU.
• [13] Guidelines for drinking - water quality. Addendum to Volume 1, Recommedations, WHO, Genewa 1998.
• [14] Lundsten G., Backlund S., The isotropic oil-surfactant-rich phase in systems of aromatic oils, nonionic surfactants, and water, J. Coll. and Interface Sci. 1995, 169, 408-413.
• [15] Świderska-Bróż M., Mikrozanieczyszczenia w środowisku wodnym, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 1993.
• [16] Lewis M.A., Chronic and sublethal toxicities of surfactants to aquatic animals: a review and risk assessment, Wat. Res. 1991, 1, 101-113.
• [17] Verge C, Moreno A., Effects of anionic surfactants on Daphna Magna, Tensid Surfactants Deterg. 2000, 37, 172-175.
• [18] Lewis M. A., Chronic and sublethal toxicities of surfactants to aquatic animals: a review and risk assessment, Wat. Res. 1991, 1, 101-113.
• [19] Grant R.L., Yao C, Gaboldon D., Acosta D., Evaluation of surfactant cytotoxicity potential by primary cultures of ocular tissues: I. Characterization of rabbit corneal epithelial cells and initial injury and delayed toxicity studies, Toxicology 1992, 76, 153-176.
• [20] Kowal A.L., Świderska-Bróż M., Oczyszczanie wody, WN PWN, Warszawa-Wrocław 1996.
• [21] Błażejewski M., Pruss A., Berger E., Eliminacja anionowych substancji powierzchniowo czynnych w procesach sztucznej infiltracji oraz filtracji, VIth International Scientific and Technical Conference Water Supply and Water Quality, Wydawca Polskie Zrzeszenie Inżynierów i Techników Sanitarnych Oddział Wielkopolski, Poznań 2004, 465-470.
• [22] Prats D., Ruiz F., Vazquez B., Rodrigez-Pastor M., Removal of anionic and nonionic surfactants in a wasterwater treatment plant with anaerobic digestion. A comparative study, Wat. Res. 1997, 8, 1925-1930.
• [23] Bolto B.A., Dixon D.R., Gray S.R., Chee H., Harbour P.J., Ngoc N„ Ware A.J., The use of soluble organic polymers in waste treatment, Wat. Sci. Technol. 1996, 34, 117-124.
• [24] Lin, Sheng H., Lin Chi ML, Leu, Horhg G, Operating characteristics and kinetic studies of surfactant wastewater treatment by fenton oxidation, Wat. Res. 1999, 33, 1735-1741.
• [25] Sozański M.M., Jeż-Walkowiak J., Chemiczne utleniania w uzdatnianiu wody, Mat. Konf. Zaopatrzenie w wodę miast i wsi, Wydawca Polskie Zrzeszenie Inżynierów i Techników Sanitarnych Oddział Wielkopolski, Poznań 1996,1, 375-400.
• [26] Narkis N., Schneider-Rotel M., Ozone-induced biodegradability of a non-ionic surfactants, Wat. Res. 1980, 9, 1225-1232.
• [27] Sozańska Z., Sozański M., Usuwanie mikrozanieczyszczeń w procesie ozonowania wody, Mat. Konf. Intensyfikacja zaopatrzenia w wodę miast i osiedli, Wisła 1989, III, 75-86.
• [28] Zdybiewska M.W., Chemizm biodegradacji anionowych substancji powierzchniowo czynnych i produkty ich metabolizmu, Zesz. Nauk. Polit. Śląskiej, Gliwice 1985, 25, 77-85.
• [29] Lissens G, Pieters J., Verhaege M., Pinoy L., Verstraete W., Elektrochemical degradation of surfactants by intermediates of water discharge at carbon-based elektrodes, Elektrochimica Acta 2003, 48, 1655-1663.
• [30] Narkis N., Ben-David B., Adsorption of non-ionic surfactants on activated carbon and mineral clay, Wat. Res. 1985,19, 815-824.
• [31] Basar CA., Karagunduz A., Cakici A., Keskinler B., Removal of surfactants by powdered activated carbon and microfiltration, Wat. Res. 2004, 38, 2117-2124.
• [32] Forstmeier M., Goers B., Wozny G, UF/NF treatment of rinsing waters in a liquid detergent production plant, Desalination 2002, 149, 175-177.
• [33] Rouba J., Chemiczne i fizykochemiczne oczyszczanie ścieków przemysłu włókienniczego, Nowa Techn. w Inż. Sanit., Wodociągi i Kanalizacja, Arkady, Warszawa 1982, 35-44.
• [34] Pouet M.F., Grasmick A., Urban wastewater treatment by elektrocoagulation and flotation, Wat. Sci. Technol. 1995, 31, 275-283.
• [35] Scott M.J., Jones M.N., The biodegradation of surfactants in the environment, Biochimica et Biophysica Acta 2000,1508, 235-251.
• [36] Calvosa L., Nonteverdi A., Rindone B., Riva G., Ozone oxidation of compounds resistant to biological degradation, Wat. Res. 1991, 8, 985-993.
• [37] Dhouib A., Hamad N., Hassairi I., Sayadi S., Degradation of anionic surfactants by Citobacter braakii, Proc. Biochem. 2003, 38, 1245-1250.
• [38] Remde A., Debus R., Biodegradability of fluorinated surfactants under aerobic and anaerobic conditions, Chemosphere 1996, 32, 1563-1574.
• [39] Wagner S., Schink B., Anaerobic degradation of nonionic and ionic surfactants in enriched cultures and fix bed reactors, Wat. Res. 1987, 21, 615-622.
• [40] Mensah K.A., Forster Ch.F., An examination of the effects of detergents on anaerobic digestion, Biores. Technol. 2003, 90, 133-138.