Zastosowanie sorbentów naturalnych i materiałów odpadowych w technologiach ochrony środowiska

• Autorzy: Zborowska E. , Kurek M.

Warianty tytułu

EN

Use of natural sorbents and waste materials in technologies of environmental protection

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przedstawiono przegląd danych literaturowych dotyczących zastosowania naturalnych sorbentów oraz niektórych materiałów odpadowych do eliminacji ze środowiska zanieczyszczeń organicznych, a także metali ciężkich poprzez sorpcję oraz (w przypadku substancji biodegradowalnych) mineralizację. Wykazano, że kora sosny i włókna naturalne, takie jak wełna, bawełna czy lignina, mogą być dobrymi sorbentami dla zanieczyszczeń ropopochodnych. Za pomocą kory uzyskano także efektywną sorpcję chloroorganicznych pestycydów z wody, a zastosowanie sorbentów mineralnych, takich jak perlit czy glinki, umożliwiło eliminację pentachlorofenolu, WWA i ropy naftowej z wody, gleby i ścieków. Materiały naturalne i odpadowe, np. kora, lignina, biomasa, bawełna, chitosan, glinki i zeolity, mają bardzo dobre właściwości sorpcyjne wobec metali ciężkich. Liczne dane literaturowe mówią o skutecznym wykorzystywaniu takich materiałów, jak torf, kompost, muszle ostryg, granulat lawy jako wypełnienia biofiltrów do oczyszczania powietrza. Naturalne sorbenty i niektóre materiały odpadowe służą także jako nośniki do unieruchamiania mikroorganizmów aktywnych w rozkładzie zanieczyszczeń. Zachodzące procesy biodegradacji umożliwiają samoregenerację sorbentu. Liczne badania udowadniają, że ww. materiały mogą z powodzeniem zastąpić węgiel aktywny i kosztowne sorbenty syntetyczne w technologiach związanych z usuwaniem zanieczyszczeń ze środowiska.

EN

The paper contains a review of literature data comprising results of laboratory investigations on sorption of organic contaminants as well as heavy metals by means of natural sorbents and some waste materials. There are also some examples of use elaborated technologies on a technical scale. There are many examples of using pine bark for sorption of fatty acids emulsions and petroleum derivative products from wastewater. Bark may be also an effective sorbent for chlororganic compounds, especially pesticides. Natural materials like lignin, sawdust, wool and cotton may be used for decontamination of water and soil from petroleum products. Composite settings, composed from clay bonded to sand, showed high capacity for removing benzo(a)pirene and pentachlorophenol (PCP) from wastewater. Natural and waste materials like bark, lignin, seaweed, cotton, chitosan, clay and zeolites have high sorption properties for heavy metals. Natural sorbents can be modified by means of physical and chemical methods in order to enhance their sorptive capacity. The use of natural as well as waste sorbents as elements of biofilters to remove organic and odour-generating contaminants from the air was also presented. Items of literature present numerous uses of biofilters filled with natural and waste materials such as compost, oyster shells, lava granulate. Very promising method for the contaminants elimination is the application of sorbents containing immobilized active microorganisms. High effectiveness of such a system is possible thanks to the following two mechanisms: adsorption of the contaminants on the sorbent, and biodegradation of organic substances. Immobilized microorganisms are widely used in environmental biotechnology for the air, water, wastewater and soil purification, especially to eliminate hardly degraded contaminants. The immobilization of biomass in sorbents is a factor enhancing the biodegradation by supporting high metabolic activity of microorganisms. The review of literature presented in this paper suggests that activated carbon and costly synthetic sorbents may be successfully replaced by natural and even waste materials of sorptive properties, namely: bark, natural fibers (wool, cotton, cellulose), mineral sorbents (zeolites, clay), sawdust, straw, lignin, oyster shells, chitin, and biomass. It is to be supposed that these materials will soon be used in technologies connected with removing contaminants from the environment.

Słowa kluczowe

PL

sorbenty naturalne; materiały odpadowe; eliminacja zanieczyszczeń; biodegradacja; immobilizacja mikroorganizmów

EN

natural sorbents; waste materials; organic contaminants; heavy metals elimination; waste gas purification; soil and water purification; biofiltration; biodegradation; immobilized active microorganisms

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Inżynieria i Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2008
• Tom: T. 11, nr 4
• Strony: 471--490
• Opis fizyczny: Bibliogr. 30 poz.

Twórcy

autor

Zborowska E.

autor

Kurek M.

• Politechnika Warszawska, Instytut Systemów Inżynierii Środowiska

Bibliografia

• [1] Haussard M., Gaballah L, Kanari N., de Donato Ph., Barres O., Villieras F., Separation of hydrocarbons and lipid from water using treated bark, Wat. Res. 2003, 37, 362-374.
• [2] Edgehill R. U., Lú (Max) G. Q., Adsorption characteristics of carbonized bark for phenol and pentachlorophenol, J. Chem. Technol. Biotechnol. 1998, 71, 27-34.
• [3] Kuthin A., Demin V., Shubnitcina E., Sazonov M., Protection of ground and water areas with use natural adsorbents, Conference Proceedings, Con. Soil. 2000, 1309-1310, Liepzig Germany.
• [4] Gitipour S., Bowers M. T, Bodocsi A., The use of modified bentonite for removal of aromatic organics from contaminated soil, J. Col. Inter. Sci. 1997,196, 191-198.
• [5] Bailey S., Olin T. J, Bricka R. M., Adrian D. D., A review of potentially low-cost sorbents for heavy metals, Wat. Res. 1999, 33, 11, 2469-2479.
• [6] Ratola N., Botelho C., Aloes A., The use of pine bark as a natural adsorbent for persistent organic pollutants-study of lindane and heptachlor adsorption, J. Chem. Technol. Biotechnol. 2003, 78, 347-351.
• [7] Bras I. P., Santos L., Alves A., Organochloride pesticides removal by pinus bark sorption, Eiwiron. Sci. Techn. 1999, 33, 631-634.
• [8] Bras L, Lemos L., Alves A., Pereira M. F. R., Sorption of pentachlorophenol on pine bark, Chemosphere 2005, 60, 1095-1102.
• [9] Johnson R. F., Manjrekar T. G., Removal of oil from water surfaces by sorption on unstructured fibers, Environ. Sci. Techn. 1973, 7, 439-443.
• [10] Teas Ch., Kalligeros S., Zanikos F., Stournas S., Lois E., Anastopoulos G., Investigation of the effectiveness of absorbent materials in oil spills clean up, Desalination 2001, 40, 259-264.
• [11] Ake C. L, Wiles M. C., Huebner H. J. I., McDonalds T. J., Cosgriff D., Richardson M. B., Donnelly K. C., Philips T. D., Porous organoclay composite for the sorption of polycyclic aromatic hydrocarbons and pentachlorophenol from groundwater, Chemosphere 2003, 51, 835-844.
• [12] Viraraghavan T., Slought K., Sorption of pentachlorophenol on peat-bentonite mixtures, Chemosphere 1999, 39, 9, 1487-1496.
• [13] Łebkowska M., Karwowska E., Usuwanie metali ciężkich ze ścieków przemysłowych i osadów ściekowych, Seria Wodociągi i Kanalizacja nr 10, Polskie Zrzeszenie Inżynierów i Techników Sanitarnych. Warszawa 2003.
• [14] Iranpour R., Huub H. J., Deshusses M. A., Schroeder E. D., Literature reviev of air pollution control biofilters and biotrickling filters for odor and volatile organic compound removal, Environ. Prog. 2005, 24, 3, 254-264.
• [15] Tabernacka A., Zborowska E., Łebkowska M., Trichloroethene elimination from air by means of biofiltration, Polish J. Environ. Stud. 2006, 15, 335-340.
• [16] Traczewska T. M., Composition of bacterial mixed culture for biodegradation of tricyclic PAHs in sorption-biodegragation systems, Materiały Symposium Environmental Biotechnology, Oostende 1997, 201-204.
• [17] Wübker S. M., Rehm H. J., Degradation of PAHs by an immobilized mixed culture in soil, Materiały DECHEMA Biotechnology Conferences, Germany 1992, 5, 1051-1053.
• [18] Balfanz J., Rehm H. J., Biodegradation of 4-chlorophenol by adsorptive immobilized Alcaligens sp. A 7-2 in soil, Appl. Microbiol. Biotechnol. 1991, 35, 662-668.
• [19] Balfanz J., Rehm H. J., Biodegradation of phenol and chlorinated phenols by an immobilized mixed culture in a sandy soil, Materiały DECHEMA Biotechnology Conferences, Germany 1992, 5, 1005-1012.
• [20] Grundman R., Rehm H. J., Biodegradation of Diesel-fuel, use of free and immobilized mixed cultures in soils, Sci. Technol. 1991, 44, 149-150.
• [21] Sztompka E., Biodegradation of engine oil in soil, Acta Microbiol. Pol. 1999, 48, 1, 185-196.
• [22] Pritchard H., PAH bioremediation; importance of surfactants, inoculation and cometabolism, Med. Fac. Landbouww. Univ. Gent., 1995, 60/4b, 2555-2564.
• [23] Rückel M., Tiltscher H., Microbiological purification of problematic waste water with immobilized Microorganisms, Materiały DECHEMA Biotechnology Conferences, Germany 1992, 5, 951-955.
• [24] Westmeier F., Rehm H. J., Degradation of 4-chlorophenol in municipial wastewater by adsorptive immobilized Alcaligens sp. A 7-2, Appl. Microbiol. Biotechnol. 1987, 26, 78-83.
• [25] Heitkamp M. A., Camel V., Reuter T., Adams W., Biodegradation of p-nitrophenol in aqueos waste stream by immobilized bacteria, Appl. Environ. Microbiol. 1990, 56, 2967-2973.
• [26] Poradnik gospodarki odpadami. Praca zbiorowa pod red. K. Skalmowskiego, Wydawnictwo Verlag Dashöfer, Warszawa 2008.
• [27] Directive 2000/76/EC on the incineration of waste (the WI Directive). http://europa.eu.int/eur-lex/en/consleg/pdf/2000/en_2000L0076_do_001 pdf
• [28] Jarosiński J., Techniki czystego spalania. Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa 1996.
• [29] Skupińska J., Adsorpcyjne oczyszczanie gazów z zanieczyszczeń związkami organicznymi. http://www.chem.uw.edu.pl/people/HWilczura/pracownia/cwl7T2.html
• [30] http://wiki.biomine.skelleftea.se/wiki/index.php/Bioleaching