Wpływ utleniających modyfikacji powierzchni węgla aktywnego na pojemności sorpcyjne w stosunku do Cr(III) i Cr(VI)

• Autorzy: Lach J. , Biniak S. , Walczyk M.

Warianty tytułu

EN

The influence of activated carbon oxidizing modifications on adsorption capacities in relation to Cr(III) and Cr(VI)

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Wykorzystano utleniony węgiel aktywny WG-12 do usuwania Cr(III) oraz Cr(VI) z wody. Modyfikację tę przeprowadzano w temperaturze 400°C w piecu obrotowym oraz na stanowisku elektrycznego ogrzewania węgla (SEOW). W przypadku węgli modyfikowanych przepływ gazów utleniających nagrzanych do temperatury panującej w piecu obrotowym (dwutlenku węgla, pary wodnej oraz powietrza) prowadzono wraz z nagrzewaniem węgla. W przypadku utleniania węgla z wykorzystaniem SEOW najpierw nagrzewano węgiel w trakcie przewodzenia prądu elektrycznego do temperatury 400°C, a następnie studzono złoże gazami utleniającymi (dwutlenkiem węgla i powietrzem). Otrzymane węgle aktywne charakteryzowały się zwiększoną ilością ugrupowań o charakterze zasadowym. Sumaryczna liczba kwasowych tlenków powierzchniowych znacznie się zwiększyła dla węgla utlenianego w piecu obrotowym przy przepływie powietrza. Na pozostałych węglach nie zmieniła się w istotny sposób liczba tych ugrupowań. Wszystkie modyfikowane węgle zwiększyły pojemności sorpcyjne w stosunku do Cr(III) i Cr(VI). Najlepsze rezultaty usuwania Cr(III) otrzymano na węglu modyfikowanym w piecu obrotowym z udziałem powietrza. Węgiel ten charakteryzował się również największą ilością ugrupowań o charakterze kwasowym oraz zwiększoną liczbą ugrupowań o charakterze zasadowym. Najlepsze rezultaty usuwania Cr(VI) otrzymano na węglu utlenianym parą wodną w piecu obrotowym. Węgiel ten charakteryzował się zwiększoną ilością grup funkcyjnych o charakterze zasadowym oraz najwyższym pH wyciągu wodnego.

EN

There was examined the oxidized activated carbon in regard to Cr(III) and Cr(VI) removing from water. All modified carbons increased the adsorption capacities in relation to Cr(III) and Cr(VI). The modification was carried out at the temperature of 400°C in a rotary furnace and by the electrical heating of carbon bed (SEOW). In the case of modified carbons the flow of oxidizing gases (carbon dioxide, water vapour and air), heated up to the temperature which is in the rotary furnace, were carried out together with the heating of carbon. In the case of carbon oxidation with the usage of SEOW; firstly the carbon was heated during the carrying of electric current up to the temperature of 400°C; then the bed was cooled down by means of oxidizing gases (carbon dioxide and air). The most effective carbon, in the case of removing Cr3+ cation appeared to be WG/400/AIR. The other modified carbons, both from the rotary furnace and from SEOW, have similar, however, higher than initial carbon, abilities of Cr(III) removing. There was also examined the adsorption of hexavalent chromium, in the form of chromate anion. All modified carbons have greater abilities of removing the chromate ion with the exception of WG/400/AIR carbon. While comparing the amount of the removed: Cr(III) and Cr(VI) on initial carbon and modified carbons, there can be observed that hexavalent chromium is removed to a much greater degree. In order to evaluate the chemical character of the surface of the examined activated carbons, there were also examined the amounts of functional groups and there were made the measurements of FTIR spectrum. The increase of number of basic groups was observed. The total number of acidic surface oxides increased, in a significant way, for carbon oxidized in the rotary furnace at the air flow. The number of these units did not change in an essential way on the other carbons. There can be observed no important differences among the examined carbons from the course of the FTIR curves. There were also studied the changes of surface quantity and of porous structure of the analysed activated carbons. There was observed, in most examined carbons, the increase of specific surface quantity and the volume of micropores. The loss of meso- and macropores was noticed.

Słowa kluczowe

PL

węgiel aktywny; adsorpcja; modyfikacja; chrom(III); chrom(VI); pojemność adsorpcyjna

EN

activated carbon; adsorption; modification; chromium(III); chromium(VI); adsorption capacity

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Inżynieria i Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2006
• Tom: T. 9, nr 3
• Strony: 249--259
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz.

Twórcy

autor

Lach J.

autor

Biniak S.

autor

Walczyk M.

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

Bibliografia

• [1] 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.
• [2] Soo-Jin Park, Young-Mi Kim, Adsorption behaviors of heavy metal ions onto electrochemically oxidized activated carbon fibers, Materials Science and Engineering 2005, 39, 1-2, 121-123.
• [3] Faur-Brasquet C, Kadirvelu K., Le Cloirec P., Removal of metal ions from aqueous solution by adsorption onto activated carbon cloths: adsorption competition with organie matter, Carbon 2002, 40, 2387-2392.
• [4] Chen J. Paul, Xiaoyuan Wang, Removing copper, zinc, and lead ion by granular activated carbon in pretreated fixed-bed columns, Separation and Purification Technology 2000, 19, 157-167.
• [5] Khezami L., Capart R., Removal of chromium(VI) from aqueous solution by activated carbons: Kinetic and equilibrium studies, J. of Hazardous Materials 2005, 123 Issue 1-3, 223-231.
• [6] Rivera-Utrilla J., Sanchez-Polo M., Adsorption of Cr(III) on ozonised activated carbon, Impor-tance of Cft-cation interactions, Water Research 2003, 37, 3335-3340.
• [7] Sikorska-Sobiegraj E., Zieliński S., Adsorpcja metali ciężkich na modyfikowanym węglu aktywnym, Przemysł Chemiczny 2006, 85/3, 198-192.
• [8] Neffe S., Stankiewicz R., Świątkowski A., Rozróżnianie centrów kwasowych i zasadowych na powierzchni modyfikowanego węgla aktywnego metodą pehametryczną, Przemysł Chemiczny 1996, 75/12, 456-458.
• [9] Jankowska H., Świątkowski A., Starostin L., Ławrinienko-Omiecynska I, Adsorpcja jonów na węglu aktywnym, WN PWN, Warszawa 1991.
• [10] Leyva-Ramos R., Fuentes-Rubio L., Guerrero-Coronado R.M., Mendoza-Barron J., Adsorption of Trivalent Chromium from Aqueous Solutions onto Activated Carbon, J. Chem. Tech. Biotechnol. 1995, 62, 64-67.
• [11] Boehm H.P., Some aspects of the surface chemistry of carbon blacks and other carbons, Carbon 1994, 32, 759-769.
• [12] Gierak A., Preparatyka adsorbentów węglowych i badania ich przydatności w analizie zanieczyszczeń środowiska, Wyd. UMCS, Lublin 1999.
• [13] Lach J., Kwiatkowska-Wójcik W., Wpływ parametrów regeneracji węgli aktywnych stosowanych do uzdatniania na ich strukturę porowatą, Mat. Konf. Węgiel aktywny w ochronie środowiska i przemyśle, Wyd. Politechniki Częstochowskiej, Częstochowa 2004, 419-427.
• [14] Lach J., Ociepa E., Stępniak L., Sorpcja metali ciężkich na utlenionych węglach aktywnych, Mat. Konf. Węgiel aktywny w ochronie środowiska i przemyśle, Wyd. Politechniki Częstochowskiej, Częstochowa 2006, 364-372.
• [15] Bansode R.R., Losso J.N., Marshall W.E., Rao R.M., Portier R.J., Adsorption of metal ions by shell-based granular activated carbons, Bioresource Technology 2003, 89, 115-119.
• [16] Biniak S., Świątkowski A., Pakuła M., Electrochemical studies of phenomena at active carbon-electrolyte solution interfaces, (in:) L.R. Radovic (ed.), Chemistry and Physics of Carbon, vol. 27, New York 2001, 125-225.
• [17] Horvath G., Kawazoe K., Method for the calculation of the effective porę size distribution in molecular sieve carbon, Journal Chem. Eng., Japan 1983, Vol. 16, 470-475.
• [18] Hu J., Chen G., Lo I.M.C., Removal and recorvery of Cr(VI) from wastewater by maghemite nanoparticles, Water Research 2005, 39/18, 4528-4536.
• [19] Guo Y., Qi J., Yang S., Yu K., Wang Z., Xu H., Adsorption of Cr(VI) on micro - and mesoporous rice husk-based active carbon, Materials Chemistry and Physics 2003, 78, 132-137.