Sorpcja metali ciężkich na utlenionych węglach aktywnych

• Autorzy: Lach J. , Ociepa E. , Stępniak L.

Warianty tytułu

EN

Adsorption of heavy metals on oxidized activated carbons

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przeprowadzono sorpcję z roztworów wodnych następujących metali ciężkich: ołowiu, kadmu, niklu, kobaltu. Modyfikację węgla WG-12 prowadzono w piecu obrotowym w temperaturach 400 i 800°C z udziałem pary wodnej, powietrza lub dwutlenku węgla oraz na stanowisku wykorzystującym nagrzewanie węgla ciepłem Joule'a do temperatury 400°C. Użyte sposoby modyfikacji pozwoliły na uzyskanie węgli o zwiększonych możliwościach sorpcyjnych w stosunku do wszystkich użytych w badaniach metali ciężkich. Nie można wybrać sposobu modyfikacji, który byłby jednocześnie optymalny dla wszystkich usuwanych metali. Najlepsze efekty uzyskano dla węgla modyfikowanego powietrzem w piecu obrotowym w 400°C oraz parą wodną i dwutlenkiem węgla w 800°C. Uzyskane wyniki sorpcji na węglach modyfikowanych z udziałem ciepła Joule'a są porównywalne z rezultatami na węglach utlenionych w piecu obrotowym z udziałem pary wodnej oraz dwutlenku węgla. W przypadku wyjściowego węgla aktywnego metale te sorbowały się w następującej kolejności: Pb > Ni ≈ Cd > Co.

EN

There has been conducted the adsorption from water solutions in static conditions of the following heavy metals: lead, cadmium, nickel and cobalt. The research was made on initial and modified carbon WG-12. In the case of initial, activated carbon, these metals adsorbed in the following order: Pb > Ni ≈ Cd > Co. The modification of WG-12 carbon was conducted in rotary furnace at the temperatures: 400 and 800°C with the usage of water vapour, air and carbon dioxide. It was carried out at the experimental stand using the heating of carbon by means of Joule heat up to the temperature of 400°C. The presented ways of modification allowed to obtain carbons of greater adsorption abilities in relation to all used heavy metals used in the research. There cannot be chosen one way of modification which would be optimum for all removed metals. In the case of lead, the efficiency of Pb2+ removing from solution of 0.1 mmol/dm³ concentration on initial carbon was: 23% and on carbon modified in rotary furnace at the temperature of 400°C with the usage of air (WG/400/AIR) was about 90%. Similar results were obtained on carbon modified at 800°C with the usage of carbon dioxide (WG/800/CO2). Much lower efficiency of removing was obtained for cadmium ions. On initial carbon, this efficiency was equal: 7.7%; and on WG/400/AIR was equal: 49%. Similar results were obtained during nickel adsorption, however, in this case the best results were obtained for modified carbon: WG/800/H2O (the degree of Ni2+ ions removal increased from 7.1% to about 60%). The degree of cobalt removal on modified carbon WG/800/H2O increased from 4.2 to 54%. The obtained adsorption results on carbons modified with the usage of Joule heat are comparable to the results observed on carbons oxidized in rotary furnace with the usage of water vapour and carbon dioxide. The best results are obtained on carbons modified in one heating-cooling down cycle. While analysing the adsorption results of the used heavy metals and the number of units of acidic and basic character, which are denoted by means of Boehm method, there can be observed that the greatest amount of acid units are on the surface of carbon WG/400/AIR which characterizes of great capacities in relation to other examined carbons. Nevertheless, high adsorption abilities in relation to: lead, nickel and cobalt were observed in the case of carbons, modified at 800°C in the atmosphere of both carbon dioxide and water vapour, when the amount of oxides of acidic character lowered a bit in relation to non-modified carbon. Such results can suggest the coexistence of other processes, not only the ion exchange processes on acidic oxides.

Słowa kluczowe

PL

węgiel aktywny; adsorpcja; metale ciężkie

EN

activated carbon; adsorption; heavy metals

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Inżynieria i Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2006
• Tom: T. 9, nr 2
• Strony: 161--171
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz.

Twórcy

autor

Lach J.

autor

Ociepa E.

autor

Stępniak L.

• Politechnika Częstochowska, Instytut Inżynierii Środowiska, ul. Brzeźnicka 60a, 42-200 Częstochowa

Bibliografia

• [1] Dąbek L., Kulig E., Sorpcja jonów ołowiu(II) na węglu aktywnym w obecności kwasów humusowych, Inż. i Ochr. Środ. 2000, 3, 3-4, 409-414.
• [2] Jankowska H., Świątkowski A., Starostin L., Ławrinienko-Omecyńska J., Adsorpcja jonów na węglu aktywnym, PWN, Warszawa 1991.
• [3] Jankowska H., Świątkowski A., Choma J., Active Carbon, Horwood Ltd., Chichester 1991.
• [4] Namasivayam C, Kadirvelu K., Uptake of mercury (II) from wastewater by activated carbon from an unwanted agricultural waste by-produdt: coirpith, Carbon 1999, 37,79-84.
• [5] Onganer Y., Temur C, Adsorption dynamics of Fe(III) from aąueous solutions onto carbons, Journal of Colloid and Interface Science 1998, 205, 241-244.
• [6] Jia Y.F., Steele C.J., Hayward I.P., Thomas K.M., Mechanism of adsorption of gold and silver species on activated carbon, Carbon 1998, 36, 1299-1308.
• [7] Dębowski Z., Kryteria doboru węgla aktywnego do oczyszczania wody, Prace Naukowe GIG, Komunikat nr 792, Katowice 1994.
• [8] Faur-Brasquet C, Kadirvelu K., Le Cloirec P., Removal of metal ions from aqueous solution by adsorption onto activated carbon cloths: adsorption competition with organic matter, Carbon 2002, 40, 2387-2392.
• [9] Kadirvelu K., Thamarais E.K., Namasivayam C, Removal of heavy metals from industrial wastewaters by adsorption onto activated carbon prepared from an agricultural solid waste, Bioresource Technology 2001, 76, 63-65.
• [10] Dębowski Z., Lach J., Usuwanie kationów metali ciężkich na węglach aktywnych, Ochr. Śród. 1996, 2(61), 23-25.
• [11] Monser L., Adhoum Nafaa, Modified activated carbon for the removal of copper, zinc, chromium and cyanide from wastewater, Separation and Purification Technol., 2002, 26, 137-146.
• [12] Rivera-Utrilla J., Sanchez-Polo M., Adsorption of Cr(III) on ozonised activated carbon, Importance of Crc-cation interactions, Water Research 2003, 37, 3335-3340.
• [13] Sikorska-Sobiegraj E., Zieliński S., Adsorpcja metali ciężkich na modyfikowanym węglu aktywnym, Przemysł Chemiczny 2006, 85/3, 189-192.
• [14] Strelko V., Malik D.J., Characterization and metal sorptive properties of oxidized active carbon, Journal of Colloid and Interface Science 2002, 250, 213-220.
• [15] Lach J., Kwiatkowska-Wójcik W., Wpływ parametrów regeneracji węgli aktywnych stosowanych do uzdatniania na ich strukturę porowatą, Mat. Konf. nt. Węgiel aktywny w ochronie środowiska i przemyśle, Wyd. Politechniki Częstochowskiej, Częstochowa 2004, 419-427.
• [16] Dojlido R.J., Chemia wód powierzchniowych, Wyd. Ekonomia i Środowisko 1995.
• [17] Park S.J., Kim Y.M., Adsorption behaviors of heavy metal ions onto electrochemically oxidized activated carbon fibers, Materials Science and Engineering 2005, 391, 121-123.