Badania nad sorpcją jonów ołowiu(II) z roztworów wodnych na popiele lotnym z energetycznego spalania i współspalania biomasy

• Autorzy: Reczek L. , Michel M. M. , Świątkowski A. , Tytkowska M. , Trykowski G.

Identyfikatory

DOI

10.17512/ios.2017.1.6

Warianty tytułu

EN

Studies on lead(II) sorption from aqueous solutions on fly ash from combustion/co-combustion of biomass

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Celem pracy była ocena przydatności popiołów lotnych powstałych w procesie współspalania węgla kamiennego z biomasą (WB1, WB2) i spalania samej biomasy (B) w procesie adsorpcji jonów ołowiu(II). Wyznaczono izotermy adsorpcji jonów Pb(II). Analizę wyników przeprowadzono w oparciu o modele adsorpcji równowagowej. Zastosowano modele: Langmuira, Freundlicha oraz Redlicha-Petersona i Langmuira-Freundlicha. Modele Langmuira i Freundlicha analizowano w postaciach ogólnych oraz liniowych. Najlepiej dane doświadczalne opisywało równanie Langmuira w postaci liniowej (r2 > 0,9). Porównanie trzech popiołów wykazało, że najmniejszą pojemnością sorpcyjną charakteryzował się pochodzący z zielonego bloku (15,3 mg/g), dużo większą oba pochodzące ze współspalania (34,8 mg/g dla WB1; 29,9 mg/g dla WB2). Analiza składu chemicznego powierzchni potwierdziła określoną pojemność sorpcyjną względem ołowiu. Badane popioły charakteryzowały się alkalicznymi właściwościami.

EN

The aim of the study was to assess the usefulness of fly ashes produced by co-combustion of hard coal with biomass (WB1, WB2) and biomass combustion (B) in the adsorption process of lead(II) ions. Adsorption isotherms of Pb(II) ions was determined. The analysis of the results was based on equilibrium adsorption models. Langmuir, Freundlich as well as Redlich-Peterson and Langmuir-Freundlich models were used. Langmuir and Freundlich models were analyzed in both general and linear forms. Experimental data were best described by Langmuir equation in linear form (r2 > 0.9). Comparison of the three ashes showed that the lowest sorption capacity was obtained for that from the green block (15.3 mg/g), significantly higher for both from co-combustion (34.8 mg/g for WB1, 29.9 mg/g for WB2). Analysis of the chemical composition of the surface confirmed the determined sorption capacity with respect to lead. The ashes were characterized by alkaline properties.

Słowa kluczowe

PL

popiół lotny; biomasa; współspalanie; adsorpcja; jony Pb(II)

EN

fly ash; biomass; co-combustion; adsorption; Pb(II) ions

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Inżynieria i Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2017
• Tom: T. 20, nr 1
• Strony: 71--81
• Opis fizyczny: Bibliogr. 25 poz.

Twórcy

autor

Reczek L.

• Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie, Wydział Budownictwa i Inżynierii Środowiska, ul. Nowoursynowska 159, 02-776 Warszawa

autor

Michel M. M.

• Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie, Wydział Budownictwa i Inżynierii Środowiska, ul. Nowoursynowska 159, 02-776 Warszawa

autor

Świątkowski A.

• Wojskowa Akademia Techniczna, Wydział Nowych Technologii i Chemii, ul. S. Kaliskiego 2, 00-908 Warszawa

autor

Tytkowska M.

• Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie, Wydział Budownictwa i Inżynierii Środowiska, ul. Nowoursynowska 159, 02-776 Warszawa

autor

Trykowski G.

• Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu, Wydział Chemii, ul. Gagarina 7, 87-100 Toruń

Bibliografia

• [1] Babel S., Kurniawan T.A., Low-cost adsorbents for heavy metals uptake from contaminated water: A review, J. Hazard. Mater. 2003, 97, 1-3, 219-243.
• [2] Fu F., Wang Q., Removal of heavy metal ions from wastewaters: A review, J. Environ. Manage. 2011, 92, 3, 407-418.
• [3] Sulyman M., Namieśnik J., Gierak A., Low-cost adsorbents derived from agricultural by-products/ wastes for enhancing contaminant uptakes from wastewater: A review, Pol. J. Environ. Stud. 2017, 26, 2, 479-510.
• [4] Hequet V., Ricou P., Lecuyer I., Le Cloirec P., Removal of Cu2+ and Zn2+ in aqueous solutions by sorption onto mixed fly ash, Fuel 2001, 80, 851-856.
• [5] Gupta V.K., Jain C.K., Ali I., Sharma M., Saini V.K., Removal of cadmium and nickel from wastewater using bagasse fly ash - a sugar industry waste, Water Res. 2003, 37, 4038-4044.
• [6] Erol M., Küçükbayrak S., Ersoy-Meriçboyu A., Ulubaş T., Removal of Cu2+ and Pb2+ in aqueous solutions by fly ash, Energy Convers. Manage. 2005, 46, 1319-1331.
• [7] Cho H., Oh D., Kim K., A study on removal characteristics of heavy metals from aqueous solution by fly ash, J. Hazard. Mater. 2005, B127, 187-195.
• [8] Alinnor I.J., Adsorption of heavy metal ions from aqueous solution by fly ash, Fuel 2007, 86, 853-857.
• [9] Cetin S., Pehlivan E., The use of fly ash as a low cost, environmentally friendly alternative to activated carbon for the removal of heavy metals from aqueous solutions, Colloids Surf., A Physicochem. Eng. Aspects 2007, 298, 83-87.
• [10] Srivastava V.C., Mall I.D., Mishra I.M., Adsorption thermodynamics and isosteric heat of adsorption of toxic metal ions onto bagasse fly ash (BFA) and rice husk ash (RHA), Chem. Eng. J. 2007, 132, 267-278.
• [11] Mohan S., Gandhimathi R., Removal of heavy metal ions from municipal solid waste leachate using coal fly ash as an adsorbent, J. Hazard. Mater. 2009, 169, 351-359.
• [12] Papandreou A.D., Stournaras C.J., Panias D., Paspaliaris I., Adsorption of Pb(II), Zn(II) and Cr(III) on coal fly ash porous pellets, Miner. Eng. 2011, 24, 1495-1501.
• [13] Shyam R., Puri J.K., Kaur H., Amutha R., Kapila A., Single and binary adsorption of heavy metals on fly ash samples from aqueous solution, J. Mol. Liq. 2013,178, 31-36.
• [14] Shah B., Mistry C., Shah A., Seizure modeling of Pb(II) and Cd(II) from aqueous solution by chemically modified sugarcane bagasse fly ash: isotherms, kinetics, and column study, Environ. Sci. Pollut. Res. 2013, 20, 2193-2209.
• [15] Soco E., Kalembkiewicz J., Wpływ modyfikacji chemicznej lotnego popiołu węglowego na adsorpcję jonów ołowiu(II) w obecności jonów kadmu(II) w układzie jedno- i dwuskładnikowym, Inż. Ochr. Środ. 2016, 19, 1, 81-95.
• [16] Langmuir I., The constitution and fundamental properties of solids and liquids, J. Am. Chem. Soc. 1916, 38, 2221-2295.
• [17] Freundlich H.M.F., Űber die Adsorption in Lösungen, Z. Phys. Chem. 1906, 57, 385-471.
• [18] Redlich O., Peterson D.L., A useful adsorption isotherm, J. Phys. Chem. 1959, 63, 1024-1026.
• [19] R. Sips, On the structure of a catalyst surface, J. Chem. Phys. 1948, 16, 490-495.
• [20] Hamdaoui O., Naffrechoux E., Modeling of adsorption isotherms of phenol and chlorophenols onto granular activated carbon. Part I. Two-parameter models and equations allowing determination of thermodynamic parameters, J. Hazard. Mater. 2007, 147, 381-394.
• [21] Ho Y.S., Wang C.C., Pseudo-isotherms for the sorption of cadmium ion onto tree fern, Process Biochem. 2004, 39, 759-763.
• [22] Hall K.R., Eagleton L.C., Acrivos A., Vermeulen T., Pore- and solid-diffusion kinetics in fixed-bed adsorption under constant-pattern conditions, Ind. Eng. Chem. Fundam. 1966, 5, 212-223.
• [23] Hamdaoui O., Naffrechoux E., Modeling of adsorption isotherms of phenol and chlorophenols onto granular activated carbon Part II. Models with more than two parameters, J. Hazard. Mater. 2007, 147, 401-411.
• [24] Umpleby R.J., Baxter S.C., Chen Y., Shah R.N., Shimizu K.D., Characterization of molecularly imprinted polymers with the Langmuir-Freundlich isotherm, Anal. Chem. 2001, 73, 19, 4584-4591.
• [25] Grudić V.V., Perić D., Blagojević N.Z., Vukašinović-Pešić V.L., Brašanac S., Mugoša B., Pb(II) and Cu(II) sorption from aqueous solutions using activated red mud - evaluation of kinetic, equilibrium and thermodynamic models, Pol. J. Environ. Stud. 2013, 22, 2, 377-385.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).