The Use of Natural Mineral Sorbents (Zeolite, Bentonite, Halloysite) for Decolorization of Corn-sugar Beet Molasse's Vinasse

• Autorzy: Borowiak Daniel , Krzywonos Małgorzata , Dąbrowska Klaudia , Seruga Przemysław , Wilk Marta

Warianty tytułu

PL

Zastosowanie naturalnych sorbentów mineralnych (zeolit, bentonit, haloizyt) do usuwania związków barwnych z wywaru kukurydziano-melasowego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The molasse’s vinasse, because it contains three groups of color processes in it, i.e., melanoidins, hexose alkaline degradation products, and sucrose caramelization products, is one of the most difficult to treat wastewater. Vinasse is toxic to various microorganisms, harmful to soil, groundwater, and vegetation. The aim of the study was using five natural sorbents: halloysite (PJC and KR), two types of zeolites differing in grain thickness and bentonite. The highest decolorization (74% and 62%) was obtained in the process with bentonite and halloysite PJC. Melanoidins and hexose alkaline degradation products were removed when KR and PJC were dosed. After decolorization, in almost all experiments COD and phosphate phosphorus contents were reduced. When bentonite was tested, the organic acids were removed.

PL

Wywar melasowy, ze względu na zawarte w nim trzy grupy związków barwnych tj. melanoidyn, produktów alkalicznego rozkładu inwertu oraz produktów karmelizacji sacharozy, jest jednym z najtrudniejszych do unieszkodliwienia ścieków. Wywar jest toksyczny dla wielu mikroorganizmów, szkodliwy dla gleby, wód podziemnych i roślinności, dlatego przed odprowadzeniem wywaru do środowiska naturalnego substancje barwne muszą zostać z niego usunięte. W pracy sprawdzono jak do usuwania związków barwnych z kukurydziano-melasowego wywaru gorzelniczego nadaje się pięć naturalnych sorbentów mineralnych: haloizyty PJC i KR, dwa zeolity różniące się grubością ziarna oraz bentonit. Najbardziej efektywne odbarwienie (na poziomie 74% i 62%) uzyskano w procesie z zastosowaniem bentonitu oraz haloizytu PJC. Melanoidyny i produkty alkalicznego rozkładu inwertu najskuteczniej zostały usunięte przy udziale bentonitu, natomiast karmele w obecności haloizytów KR oraz PJC. Po procesie dekoloryzacji prawie we wszystkich próbach zmalała zawartość ChZT oraz zawartość fosforu fosforanowego, natomiast wzrosła zawartość ogólnego węgla organicznego. Po procesie dekoloryzacji wywaru z wykorzystaniem bentonitu zmalała również zawartość poszczególnych kwasów.

Słowa kluczowe

EN

decolorization; vinasse; mineral sorbents; zeolite; bentonite; halloysite

PL

dekoloryzacja; wywar; sorbenty mineralne; zeolit; bentonit; haloizyt

• Wydawca: Politechnika Koszalińska
• Czasopismo: Rocznik Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2019
• Tom: Tom 21, cz. 1
• Strony: 493--505
• Opis fizyczny: Bibliogr. 32 poz., tab., rys.

Twórcy

autor

Borowiak Daniel

• Wroclaw University of Economics and Business, Poland

autor

Krzywonos Małgorzata

• Wroclaw University of Economics and Business, Poland

autor

Dąbrowska Klaudia

• Wroclaw University of Economics and Business, Poland

autor

Seruga Przemysław

• Wroclaw University of Economics and Business, Poland

autor

Wilk Marta

• Wroclaw University of Economics and Business, Poland

Bibliografia

• 1. Anon., (2000). Handbook of Photometrical Operation Analysis. Dr. Lange BDB 079 (Februar 2000).
• 2. Apollo, S., Onyango, S., & Ochieng, A. (2014). UV / H2O2 / TiO2 / Zeolite hybrid system for treatment of molasses wastewater. Iranian Journal of Chemistry and Chemical Engineering, 33(2), 107-117.
• 3. Bharagava, R. N., & Chandra, R. (2010). Biodegradation of the major color containing compounds in distillery wastewater by an aerobic bacterial culture and characterization of their metabolites. Biodegradation, 21(5), 703-711. http://doi.org/10.1007/ s10532-010-9336-1
• 4. Chandra, R., Bharagava, R. N., & Rai, V. (2008). Melanoidins as major colourant in sugarcane molasses based distillery effluent and its degradation. Bioresource Technology, 99(11), 4648-4660. http://doi.org/10.1016/j.biortech.2007.09.057
• 5. Coca, M., García, T., González, G., Peña, M., & García, A. J. (2004). Study of coloured components formed in sugar beet processing. Food Chemistry, 86, 421-433.
• 6. Coca, M., Peña, M., & González, G. (2005). Chemical Oxidation Processes for Decolorization of Brown-Colored Molasses Wastewater. Ozone: Science & Engineering, 27(5), 365-369. http://doi.org/10.1080/01919510500250689
• 7. Coca, M., Peña, M., & González, G. (2007). Kinetic study of ozonation of molasses fermentation wastewater. Journal of Hazardous Materials, 149(2), 364-370.
• 8. Dwyer, J., & Lant, P. (2008). Biodegradability of DOC and DON for UV/H2O2 pre-treated melanoidin based wastewater. Biochemical Engineering Journal, 42(1), 47-54.
• 9. Hadavifar, M., Younesi, H., Zinatizadeh, A. A., Mahdad, F., Li, Q., & Ghasemi, Z. (2016). Application of integrated ozone and granular activated carbon for decolorization and chemical oxygen demand reduction of vinasse from alcohol distilleries. Journal of Environmental Management. http://doi.org/10.1016/j.jenvman.2016.01.009
• 10. Kobya, M., & Delipinar, S. (2008). Treatment of the baker’s yeast wastewater by electrocoagulation. Journal of Hazardous Materials, 154(1-3), 1133-1140.
• 11. Krzywonos, M., & Łapawa, A. (2012). Decolourisation of Sugar Beet Molasses Vinasse by Ion Exchange. Clean – Soil, Air, Water, 40(12), 1408-1414. http://doi.org/ 10.1002/ clen.201100491
• 12. Krzywonos, M., Seruga, P., Wilk, M., Borowiak, D., & Stelmach, K. (2016). Zastosowanie chromatografii żelowej do rozdziału substancji barwnych wywaru gorzelniczego. Acta Scientiarum Polonorum, Biotechnologia, 15(1), 15-26.
• 13. Krzywonos, M., & Szymańska, K. (2011). Glinka haloizytowa oraz węgiel aktywny jako potencjalne sorbenty w procesie skutecznego odbarwiania buraczanego wywaru melasowego. Acta Scientiarum Polonorum, Biotechnologia, 10(4), 5-16.
• 14. Lakshmikanth, R., & Virupakshi, A. (2012). Treatment of Distillery Spentwash Using AFBBR and Color Removal of Treated Spentwash Using Adsorbtion. International Journal of Scientific & Engineering Research, 3(11), 1-7.
• 15. Liakos, T. I., & Lazaridis, N. K. (2016). Melanoidin removal from molasses effluents by adsorption. Journal of Water Process Engineering. http://doi.org/10.1016/j.jwpe.2016.02.006
• 16. Liang, Z., Wang, Y., You, Z., Hui, L., & Wu, Z. (2009). Variables affecting melanoidins removal from molasses wastewater by coagulation/flocculation. Separation and Purification Technology, 68(3), 382-389.
• 17. Mane, J. D., Modi, S., Nagawade, S., Phadnis, S. P., & Bhandari, V. M. (2006). Treatment of spentwash using chemically modified bagasse and colour removal studies. Bioresource Technology. http://doi.org/10.1016/j.biortech.2005.10.016
• 18. Mohana, S., Acharya, B. K., & Madamwar, D. (2009). Distillery spent wash: Treatment technologies and potential applications. Journal of Hazardous Materials. http://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2008.06.079
• 19. Ojijo, V. O., Onyango, M. S., & Ochieng, A. (2010). Decolourization of Melanoidin Containing Wastewater Using South African Coal Fly Ash. International Journal of Civil and Environmental Engineering, 2(1), 17-23.
• 20. Onyango, M., Kittinya, J., Hadebe, N., Ojijo, V., & Ochieng, A. (2011). Sorption of melanoidin onto surfactant modified zeolite. Chemical Industry and Chemical Engineering Quarterly. http://doi.org/10.2298/CICEQ110125025O
• 21. Pant, D., & Adholeya, A. (2007). Biological approaches for treatment of distillery wastewater: A review. Bioresource Technology. http://doi.org/10.1016/j.biortech.2006.09.027
• 22. Pazouki, M., Shayegan, J., & Afshari, A. A. (2008). Screening of microorganisms for decolorization of treated distillery wastewater. Iranian Journal of Science & Technology, Transaction B, Engineering (T. 32). Downloaded from www.sid.ir
• 23. Pena, M., Coca, M., Gonzalez, G., Rioja, R., & Garcia, M. T. (2003). Chemical oxidation of wastewater from mollasses fermentation with ozone. Chemosphere, 51, 893-900.
• 24. Prasad, K. R., & Srivastava, S. N. (2009). Sorption of distillery spent wash onto fly ash: Kinetics and mass transfer studies. Chemical Engineering Journal, 146(1), 90-97. http://doi.org/10.1016/j.cej.2008.05.021
• 25. Reis, C., Bento, H., Alves, T., Carvalho, A., De, Castro, H. (2019). Vinasse Treatment within the Sugarcane-Ethanol Industry Using Ozone Combined with Anaerobic and Aerobic Microbial Processes. Environments, 6(1), 5. http://doi.org/10.3390/environments6010005
• 26. Sapronov, A. R. (1963). Kolichectvennoe opredelenie krasyashchikh veshchestv v produktakh saharnogo proizvodstva (Quantitative determination of colourants in the sugar industry products). Sacharnaja Prom., 37, 32-35.
• 27. Satyawali, Y., & Balakrishnan, M. (2007). Removal of color from biomethanated distillery spentwash by treatment with activated carbons. Bioresource Technology. http://doi.org/10.1016/j.biortech.2006.09.016
• 28. Satyawali, Y., & Balakrishnan, M. (2008). Wastewater treatment in molasses-based alcohol distilleries for COD and color removal: A review. Journal of Environmental Management. http://doi.org/10.1016/j.jenvman.2006.12.024
• 29. Silva, G. A., Ferreira, S. L., de, Souza, G. R., da, Silva, J. A., & Pagliuso, J. D. (2019). Utilization of a new approach for the potassium concentration of sugarcane vinasse by reverse osmosis: case study. International Journal of Environmental Science and Technology, 1-6. http://doi.org/10.1007/s13762-019-02209-6
• 30. Sirianuntapiboon, S., Zohsalam, P., & Ohmomo, S. (2004). Decolorization of molasses wastewater by Citeromyces sp. WR-43-6. Process Biochemistry, 39(8), 917-924.
• 31. Wagh, M. P., & Nemade, P. D. (2015). A Review Treatment Technologies for Decolourization and COD Removal of Distillery Spent Wash. International Journal of Innovative Research in Advanced Engineering (T. 7). Pobrano z www.ijirae.com
• 32. Yadav, S., & Chandra, R. (2018). Environmental Health Hazards of Post-Methanated Distillery Effluent and Its Biodegradation and Decolorization. Environmental Biotechnology: For Sustainable Future (73-101). Singapore: Springer Singapore. http://doi.org/10.1007/978-981-10-7284-0_4

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).