Zastosowanie adsorbentów węglowych otrzymanych z żywic jonowymiennych w procesie usuwania zanieczyszczeń z wody

• Autorzy: Kaźmierczak-Raźna J. , Nowicki P. , Kołodyńska D. , Pietrzak R.

Warianty tytułu

EN

Application of carbonaceous adsorbents obtained from ion exchange resins in the process of removing pollutants from wastewater

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W niniejszej pracy przedstawiono wyniki badań nad otrzymywaniem nowych syntetycznych adsorbentów z silnie kwasowej żywicy jonowymiennej – Wofatit RH. Adsorbenty węglowe otrzymano na drodze pirolizy, a następnie aktywacji chemicznej karbonizatu oraz bezpośredniej aktywacji chemicznej prekursora za pomocą węglanu potasu. Próbki scharakteryzowano przez wyznaczenie wartości pH oraz liczby tlenowych grup funkcyjnych zgodnie z metodą Boehma. Parametry teksturalne materiałów wyznaczono na podstawie izoterm niskotemperaturowej adsorpcji/ desorpcji azotu wykorzystując metodę BET. Ponadto, zbadano wpływ czasu oraz różnych stężeń początkowych na usuwanie barwników organicznych (błękitu metylenowego i rodaminy B) za pomocą adsorbentów węglowych. W wyniku zastosowania różnych wariantów aktywacji otrzymano węgle aktywne o bardzo dobrze rozwiniętej powierzchni właściwej od 67 do 1432 m2/g i objętości porów od 0,06 do 0,98 cm3/g, charakteryzujące się wyraźnie zasadowym charakterem powierzchni w przypadku dwuetapowego procesu aktywacji, z kolei kwasowym w przypadku próbki otrzymanej poprzez bezpośrednią aktywację żywicy jonowymiennej. Wykazano również, że proces adsorpcji barwników organicznych w dużej mierze zależy od wariantu aktywacji. Bardziej efektywnym adsorbentem błękitu metylenowego i rodaminy B okazała się próbka otrzymana w wyniku bezpośredniej aktywacji prekursora. Wyniki uzyskane w trakcie badań pozwalają stwierdzić, że węgle aktywne otrzymane z żywicy jonowymiennej Wofatit RH mogą być dobrymi adsorbentami zanieczyszczeń z fazy ciekłej. Wyznaczone parametry kinetyczne pokazują, że proces sorpcji przebiega zgodnie z modelem pseudo drugiego rzędu.

EN

A series of new synthetic adsorbents has been obtained by pyrolysis and chemical activation with potassium carbonate of strongly acidic ion-exchange resin – Wofatit RH. The samples were characterized by determination of pH and the number of surface oxygen functional groups according to the Boehm method. The porous structure of all samples were characterised by low temperature nitrogen adsorption/desorption using BET method. Additionally, kinetic and sorption studies on the removal of organic dyes (methylene blue and rhodamine B) on the carbonaceous adsorbents have been carried out. The products were activated carbons of well-developed surface area ranging from 67 to 1432 m2/g and pore volume from 0.06 to 0.98 cm3/g, showing basic character of the surface for sample obtained through two-step chemical activation process and acidic for analogous sample received by direct activation of ion exchange resin. The results show that the adsorption of organic dyes strongly depends on the activation procedure. The more effective adsorbent of methylene blue and rhodamine B was sample prepared by means of direct activation of the precursor. It is therefore concluded that the activated carbons from ion-exchange resin Wofatit RH are promising adsorbents for pollutants from liquid phase. A better fit of the kinetic data from the experimental one was presented using the pseudo second order model.

Słowa kluczowe

PL

sferyczne węgle aktywne; żywica jonowymienna Wofatit RH; aktywacja chemiczna; adsorpcja z fazy ciekłej

EN

spherical activated carbons; Ion exchanger Wofatit RH; chemical activation; adsorption from liquid phase

• Wydawca: Ośrodek Informacji "Technika instalacyjna w budownictwie''
• Czasopismo: Instal
• Rocznik: 2018
• Tom: nr 10
• Strony: 46--50
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., tab., wzory

Twórcy

autor

Kaźmierczak-Raźna J.

• Pracownia Chemii Stosowanej, Wydział Chemii, Uniwersytet im. Adama Mickiewicza w Poznaniu

autor

Nowicki P.

• Pracownia Chemii Stosowanej, Wydział Chemii, Uniwersytet im. Adama Mickiewicza w Poznaniu

autor

Kołodyńska D.

• Zakład Chemii Nieorganicznej, Wydział Chemii, Uniwersytet im. Marii Curie-Skłodowskiej w Lublinie

autor

Pietrzak R.

• Pracownia Chemii Stosowanej, Wydział Chemii, Uniwersytet im. Adama Mickiewicza w Poznaniu

Bibliografia

• [1] Nekouei, F., Kargarzadeh, H., Nekouei, S., Keshtpour, F., and Hamdy Makhlouf, A.S. Novel, facile, and fast technique for synthesis of AgCl nanorods loaded on activated carbon for removal of methylene blue dye. Process Safety and Environmental Protection, 2016, 103 212-226
• [2] Gupta, V. K., Mittal, A., Malviya, A., and Mittal, J. Adsorption of carmoisine A from wastewater using waste materials-bottom ash and deoiled soya. Journal of Colloid Interface Science, 2009, 335 24–33
• [3] Nekouei, F., Nekouei, Sh., Tyagi, I., and Gupta, V. K. Removal of malachite green from aqueous solutions by cuprous iodide-cupric oxide nano-composite loaded on activated carbon as a new sorbent for solid phase extraction: Isotherm, kinetics and thermodynamic studies. Journal of Molecular Liquids, 2015, 201 124-133
• [4] Gupta, V. K., Jain, R., and Varshney, S. Electrochemical removal of the hazardous dye Reactofix Red 3 BFN from industrial effluents. Journal of Colloid Interface Science, 2007, 312 292-296
• [5] Kazmierczak-Razna, J., Nowicki, P., and Pietrzak, R. Characterization and application of bio-activated carbons prepared by direct activation of hay with the use of microwave radiation. Powder Technology, 2017, 319 302-312
• [6] Nowicki, P., Kazmierczak-Razna, J., and Pietrzak, R. Physicochemical and adsorption properties of carbonaceous sorbents prepared by activation of tropical fruit skins with potassium carbonate. Materials & Design, 2016, 90 579-585
• [7] Bratek, K., Bratek W., and Kułażyński, M. Carbon adsorbents from waste ion-exchange resin. Carbon, 2002, 40 (12) 2213-2220
• [8] Zhang, Z. J., Cui, P., Chen, X. Y., and Liu, J. W. The production of activated carbon from cation exchange resin for high-performance supercapacitor. Journal of Solid State Electrochemistry, 2013, 17 (6) 1749-1758
• [9] Skubiszewska-Zięba, J., Leboda, R., Charmas, B., Grzegorczyk, W., and Szmigielski, R. On the preparation of synthetic carbon adsorbents using the sulfonated ion exchangeresin Duolite C-20. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 2006, 86 187-194
• [10] Kwiatkowski, J. M., Wiśniewski, M., and Rychlicki, G. The numerical analysis of the spherical carbon adsorbents obtained from ion-exchange resins in one-step steam pyrolysis. Applied Surface Science, 2012, 259 13-20
• [11] Leboda, R., Skubiszewska-Zieba, J., Tomaszewski, W., and Gun’ko, V. M. Structural and adsorptive properties of activated carbons prepared by carbonization and activation of resins, Journal of Colloid Interface Science, 2003, 263 533-541
• [12] Li, B., Ren, Y., Fan, Q., Feng, A., and Dong, W. Preparation and characterization of spherical nickel-doped carbonaceous resin as hydrogenation catalysts I. Carbonization procedures. Carbon, 2004, 42 2669-2676
• [13] Bratek, W., Bratek K., and Kułażyński, M., Properties and structure of spherical sorbents from waste ion exchange resin, Fuel Processing Technology, 2003, 81 87-102
• [14] Kołodyńska, D., Krukowska-Bąk, J., Kazmierczak-Razna, J., and Pietrzak, R. Uptake of heavy metal ions from aqueous solutions by sorbents obtained from the spent ion exchange resins, Microporous and Mesoporous Materials, 2017, 244 127-136
• [15] Boehm, H. P., Diehl, E., Heck, W., and Sappok, R. Surface oxides of carbon. Angewandte Chemie International Edition in English, 1964, 3 669-677.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).