Adsorpcja 2,4,6-trichlorofenolu na węglu aktywnym z roztworów wodno-metanolowych

• Autorzy: Dąbek L. , Kuśmierek K , Świątkowski A.

Warianty tytułu

EN

Adsorption of 2,4,6-Trichlorophenol onto Activated Carbon from Water-methanol Solutions

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy zbadano adsorpcję 2,4,6-trichlorofenolu na węglu aktywnym Norit R3-ex z wody, metanolu oraz roztworów woda/metanol o różnym składzie procentowym. Rozpatrywano zarówno kinetykę procesu, jak i adsorpcję w stanie równowagi. Badania kinetyczne pokazały, że 2,4,6-trichlorofenol adsorbował się szybciej z metanolu niż z wody, równowaga ustalała się odpowiednio po 3 i 5 godzinach. Kinetyka przebiegała zgodnie z modelem pseudo II rzędu, o czym świadczą wyższe wartości współczynników korelacji (> 0,99). Zbadano również adsorpcję w stanie równowagi z wody, metanolu oraz roztworów wodno- -metanolowych, zawierających 25, 50 i 75% rozpuszczalnika organicznego. Izotermy adsorpcji były dobrze opisane równaniem Freundlicha. Wartości stałych Freundlicha KF zmniejszały się wraz ze wzrostem zawartości metanolu w roztworze (od 1,533 dla wody do 0,288 dla czystego metanolu). Pokazuje to, że metanol wpływa negatywnie na adsorpcję 2,4,6-trichlorofenolu na węglu aktywnym. Zwiększenie zawartości rozpuszczalnika organicznego w roztworze powoduje pogorszenie adsorpcji.

EN

Adsorption of chlorophenols on activated carbon is one of the most popular methods for their removal from water. The adsorption process is affected by the adsorbate and adsorbent properties, temperature, and solution properties (e.g. ionic strength, pH). The influence of these parameters on the adsorption of chlorophenols on activated carbon is well documented, but to our knowledge there is no information on the effect of organic solvents. The purpose of this study was to examine the adsorption of the 2,4,6-trichlorophenol on activated carbon Norit R3-ex from water, methanol, and from water/methanol mixtures of different composition (25/75, 50/50 and 75/25%). Both, the kinetics and adsorption equilibria were investigated. The adsorbate concentrations in the solutions were measured by high- -performance liquid chromatography with ultraviolet detection. The kinetic studies were conducted for initial concentration of chlorophenol 0.25 mmol/dm3 from water and methanol. It was observed that 2,4,6-trichlorophenol was adsorbed more rapidly from the methanol than from the water, but nevertheless effective adsorption was much worse (41 vs. 93%). Adsorption equilibrium was achieved after 5 hours for water and after about 3 hours for methanol, respectively. In order to investigate the kinetics of adsorption the constant of adsorption were determined in terms of the pseudo-first-order and pseudo-second-order equations. The results showed that the pseudo-first-order model gives poor fitting with low R2 values, whereas the pseudo-second order model fits the experimental data quite well with correlation coefficients better than 0.99. Adsorption equilibrium data were also analyzed and were fitted well using Freundlich isotherm in the studied concentration range (from 0.05 to 0.5 mmol/dm3). The values of KF determined from the Freundlich plots decreased with increasing amount of methanol in a solution (from 1.533 for water to 0.288 for pure methanol). This suggests that methanol has a negative effect on the adsorption on activated carbon. Increasing of the methanol concentration in the solution results in deterioration of the 2,4,6-trichlorophenol adsorption.

Słowa kluczowe

PL

2,4,6-trichlorofenol; adsorpcja; węgiel aktywny; rozpuszczalniki organiczne

EN

2,4,6-trichlorophenol; adsorption; activated carbon; organic solvents

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Inżynieria i Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2013
• Tom: T. 16, nr 3
• Strony: 313--321
• Opis fizyczny: Bibliogr. 26 poz.

Twórcy

autor

Dąbek L.

• Politechnika Świętokrzyska, Katedra Inżynierii i Ochrony Środowiska al. Tysiąclecia Państwa Polskiego 7, 25-314 Kielce

autor

Kuśmierek K

• Wojskowa Akademia Techniczna, Instytut Chemii ul. gen. S. Kaliskiego 2, 00-908 Warszawa

autor

Świątkowski A.

• Wojskowa Akademia Techniczna, Instytut Chemii ul. gen. S. Kaliskiego 2, 00-908 Warszawa

Bibliografia

• [1] Ma K.C., Shiu W.Y., Mackay D., Aqueous solubilities of chlorinated phenols at 25°C, Journal of Chemical & Engineering Data 1993, 38, 364-366.
• [2] Dmitruk U., Zbieć E., Dojlido J., Występowanie i oznaczanie chlorofenoli w środowisku wodnym, Ochrona Środowiska 2006, 28(3), 25-28.
• [3] Michałowicz J., The occurrence of chlorophenols, chlorocatechols and chlorinated methoxyphenols in drinking water of the largest cities in Poland, Polish Journal of Environmental Studies 2005, 14, 327-333.
• [4] Veschueren H.K., Handbook of Environmental Data on Organic Chemicals, VNR, New York 1983.
• [5] Kuśmierek K., Dąbek L., Kamiński W., Świątkowski A., Ocena przydatności torfu do usuwania chlorofenoli z roztworów wodnych, Ochrona Środowiska 2013, 35(2), 51-55.
• [6] Qin Q., Liu K., Fu D., Gao H., Effect of chlorine content of chlorophenols on their adsorption by mesoporous SBA-15, Journal of Environmental Sciences 2012, 24(8), 1411-1417.
• [7] Abdel Salam M., Mokhtar M., Basahel S.N., Al-Thabaiti S.A., Obaid A.Y., Removal of chlorophenol from aqueous solutions by multi-walled carbon nanotubes: Kinetic and thermodynamic studies, Journal of Alloys and Compounds 2010, 500, 87-92.
• [8] Toth V.A., Torocsik A., Tombacz E., Laszlo K., Competitive adsorption of phenol and 3-chlorophenol on purified MWCNTs, Journal of Colloid and Interface Science 2012, 387, 244- -249.
• [9] Kuśmierek K., Sankowska M., Świątkowski A., Adsorpcja dichlorofenoli z roztworów wodnych na wielościennych nanorurkach węglowych, Przemysł Chemiczny 2013, 92(7), 1257-1260.
• [10] Liu Q.S., Zheng T., Wang P., Jiang J.P., Li N., Adsorption isotherm, kinetic and mechanism studies of some substituted phenols on activated carbon fibers, Chemical Engineering Journal 2010, 157, 348-356.
• [11] Biniak S., Świątkowski A., Pakuła M., Sankowska M., Kuśmierek K., Trykowski G., Cyclic voltammetric and FTIR studies of powdered carbon electrodes in the electrosorption of 4-chlorophenol from aqueous electrolytes, Carbon 3013, 51, 301-312.
• [12] Jung M.W., Ahn K.H., Lee Y., Kim K.P., Rhee J.S., Park J.T., Paeng K.J., Adsorption characteristics of phenol and chlorophenols on granular activated carbons (GAC), Microchemical Journal 2001, 70, 123-131.
• [13] Carrott P.J.M., Mourao P.A.M., Ribeiro Carrott M.M.L., Goncalves E.M., Separating surface and solvent effects and the notion of critical adsorption energy in the adsorption of phenolic compounds by activated carbons, Langmuir 2005, 21, 11863-11869.
• [14] 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, Journal of Hazardous Materials 2007, 147, 381- -394.
• [15] Hameed B.H., Chin L.H., Rengaraj S., Adsorption of 4-chlorophenol onto activated carbon prepared from rattan sawdust, Desalination 2008, 225, 185-198.
• [16] Tseng R.L., Wu K.T., Wu F.C., Juang R.S., Kinetics studies on the adsorption of phenol, 4-chlorophenol, and 2,4-dichlorophenol from water using activated carbons, Journal of Environmental Management 2010, 91, 2208-2214.
• [17] Hossain G.S.M., McLaughlan R.G., Sorption of chlorophenols from aqueous solution by granular activated carbon, filter coal, pine and hardwood, Environmental Technology 2012, 33, 1839-1846.
• [18] Kuśmierek K.., Sankowska M., Świątkowski A., Kinetic and equilibrium studies of simultaneous adsorption of monochlorophenols and chlorophenoxy herbicides on activated carbon, Desalination and Water Treatment 2013, in press, DOI: 10.1080/19443994.2013.780984
• [19] Dąbek L., Ozimina E., Picheta-Oleś A., Wykorzystanie węgla aktywnego i nadtlenku wodoru w oczyszczaniu ścieków przemysłowych, Inżynieria i Ochrona Środowiska 2011, 14(2), 181- -189.
• [20] Bansal R.C., Goyal M., Adsorpcja na węglu aktywnym, Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa 2009.
• [21] Mestre A.S., Marques S.C.R., Carvalho A.P., Effect of the alcohol cosolvent in the removal of caffeine by activated carbons, Industrial & Engineering Chemistry Research 2012, 51, 9850- -9857.
• [22] Lagergren S., Theorie der sogenannten Adsorption geloester Stoffe, Vetenskapsakad Handling 1898, 24, 1-39.
• [23] Ho Y.S., McKay G., Pseudo-second-order model for sorption processes, Process Biochemistry 1999, 34, 451-465.
• [24] Freundlich H.M.F., Über die Adsorption in Lösungen, Zeitschrift für Physikalische Chemie 1906, 57, 385-470.
• [25] O'Neil M.J. (ed.), The Merck Index: an Encyclopedia of Chemicals, Drugs, and Biologicals, Merck, New Jersey 2006.
• [26] Kipling J.J., Wright E.H.M., Adsorption from binary systems of limited concentration range: application of some fundamental concepts, Journal of the Chemical Society (Resumed) 1962, 160, 855-860.