Industrial Wastes as Potentional Sorbents of Heavy Metals

• Autorzy: Blahova L. , Mucha M. , Navratilova Z. , Budzyń S. , Tora B.

Identyfikatory

DOI

10.29227/IM-2018-01-09

Warianty tytułu

PL

Odpady przemysłowe jako potencjalne sorbenty metali ciężkich

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Industrial wastes can be used as sorbents of heavy metals. Nowadays, the wastes materials are studied as sorbents and the sorption capacities and other properties are comparable or better than in the case of natural or specially prepared sorbents. Blast furnace slag, steel making slag, laboratory and industrial pyrolysis product from tires and coke dust were selected as potential sorbents of heavy metals. The characterization of materials was performed by infrared spectroscopy and kinetic models of sorption were determined. Laboratory and industrial pyrolyzed tires and coke dust contain mainly pure carbon without other functional groups on the contrary to brown coal containing hydroxyl and carboxyl functional groups, which affected sorption properties. Slags contain mainly silicates. The sorption capacities of waste materials were compared with brown coal as example of natural sorbents. The sorption experiments were carried out by batch technique in aqueous medium at ambient condition. The metal ions Cu(II) and Pb(II) were selected as adsorbates. Sorption of metal ions was studied in the concentration range 2–40 mmol • l-1. The sorption capacities show that blast furnace slag, laboratory and industrial pyrolysis product from tires and coke dust exhibit the comparable values of removal amounts. The brown coal exhibits better results than other carbonaceous materials. Steel making slag’s sorption capacities are 0.65 mmol • g-1 for Cu(II) and 0.32 mmol • g-1 for Pb(II). The steel making slag is the best sorbent from the studied wastes for both cations. The sorption properties and mechanism can be predicted from the obtained sorption data.

PL

Odpady przemysłowe mogą być stosowane jako sorbenty metali ciężkich. Obecnie materiały odpadowe są badane jako sorbenty, a pojemność sorpcyjna i inne właściwości są porównywalne lub lepsze niż w przypadku naturalnych lub specjalnie przygotowanych sorbentów. Żużel wielkopiecowy, żużel stalowniczy, produkt pirolizy z opon uzyskany w warunkach laboratoryjnych i przemysło¬wych oraz pył koksowy zostały wybrane jako potencjalne sorbenty metali ciężkich. Charakterystykę materiałów zbadano metodą spektroskopii w podczerwieni i wyznaczono kinetyczne modele sorpcji. Laboratoryjne i przemysłowe karbonizaty z opon i pyły kokosowe zawierają głównie czysty węgiel bez innych grup funkcyjnych w przeciwieństwie do węgla brunatnego zawierającego grupy funkcyjne hydroksylowe i karboksylowe, które wpływają na właściwości sorpcyjne. Żużle zawierają głównie krzemiany. Pojemność sorpcyjną materiałów odpadowych porównano z węglem brunatnym jako przykładem naturalnych sorbentów. Eksperymenty sorpcyjne przeprowadzono metodą okresową w środowisku wodnym w warunkach otoczenia. Jony metali Cu (II) i Pb (II) wybrano jako adsorbaty. Sorpcję jonów metali badano w zakresie stężeń 2-40 mmol /g. Pojemność sorpcyjna wskazuje, że żużel wielkopiecowy, produkt pirolizy laboratoryjnej i przemysłowej opon i pyłu koksowego wykazuje porównywalne wartości wielkości sorpcji. Węgiel brunatny wykazuje lepsze wyniki niż inne materiały węglowe. Zdolność sorpcyjna żużla z produkcji stali wynosi 0,65 mmol /g dla Cu (II) i 0,32 mmol /g dla Pb (II). Żużel stalowniczy jest najlepszym sorbentem z badanych odpadów dla obu kationów. Właściwości sorpcyjne i mechanizm można przewidzieć na podstawie uzyskanych izoterm sorpcji.

Słowa kluczowe

EN

sorption; wastes; metal cations; carbonaceous materials; slag

PL

sorpcja; odpady; kationy metali; materiały węglowe; żużel

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Przeróbki Kopalin
• Czasopismo: Inżynieria Mineralna
• Rocznik: 2018
• Tom: R. 19, nr 1
• Strony: 61--66
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Blahova L.

• Department of Chemistry, Faculty of Science, University of Ostrava, 30. dubna 22, 701 33 Ostrava, Czech Republic

autor

Mucha M.

• Department of Chemistry, Faculty of Science, University of Ostrava, 30. dubna 22, 701 33 Ostrava, Czech Republic
• Institute of Environmental Technologies, Faculty of Science, University of Ostrava, 30. dubna 22, 701 33 Ostrava, Czech Republic

autor

Navratilova Z.

• Department of Chemistry, Faculty of Science, University of Ostrava, 30. dubna 22, 701 33 Ostrava, Czech Republic

autor

Budzyń S.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Energy and Fuels, Al. Mickiewicza 30, Cracow, Poland

autor

Tora B.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Mining and Geoengineering, Al. Mickiewicza 30, Cracow, Poland

Bibliografia

• 1. AHMAD, M., RAJAPAKSHA A.U., LIM J.E., et al. Biochar as a sorbent for contaminant management in soil and water: A review. Chemosphere. 2014, 99, 19-33. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2013.10.071. ISSN 00456535.
• 2. BLÁHOVÁ, L., M. MUCHA, Z. NAVRÁTILOVÁ a S. GOROŠOVÁ. Sorption properties of slags. Inżynieria Mineralna – Journal of the Polish Mineral Engineering Society. 2015, 2(36), 89-94. ISSN 1640-4920.
• 3. BURMISTRZ, P., ROZWADOWSKI A., BURMISTRZ M. and A. KARCZ. Coke dust enhances coke plant wastewater treatment. Chemosphere. 2014, 117, 278-284. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2014.07.025. ISSN 00456535.
• 4. CALISIR, F., ROMAN F.R., ALAMO L., PERALES O., AROCHA M.A and S. AKMAN. Removal of Cu(II) from aqueous solutions by recycled tire rubber. Desalination. 2009, 249(2), 515-518. DOI: 10.1016/j.desal.2008.07.029. ISSN 00119164.
• 5. DAS, B., S. PRAKASH, P.S.R. REDDY and V.N. MISRA. An overview of utilization of slag and sludge from steel industries. Resources, Conservation and Recycling. 2007, 50(1), 40-57. DOI: 10.1016/j.resconrec.2006.05.008. ISSN 09213449.
• 6. DIMITROVA, S.V. Metal sorption on blast-furnace slag. Water Research. 1996, 30(1), 228-232. DOI: 10.1016/0043-1354(95)00104-S.
• 7. DIMITROVA, S. and D.R. MEHANJIEV. Interaction of blast-furnace slag with heavy metal ions in water solutions. Water Research. 2000, 34(6), 1957-1961. DOI: 10.1016/S0043-1354(99)00328- 0. ISSN 00431354.
• 8. GENC, A. and A. OGUZ. Sorption of acid dyes from aqueous solution by using non-ground ash and slag. Desalination. 2010, 264(1–2), 78–83. DOI: 10.1016/j.desal.2010.07.007. ISSN 00119164.
• 9. GUPTA, V.K., GUPTA B., RASTOGI A., AGARWAL S. and A. NAYAK. Pesticides removal from waste water by activated carbon prepared from waste rubber tire. Water Research. 2011, 45(13), 4047–4055. DOI: 10.1016/j.watres.2011.05.016. ISSN 00431354.
• 10. HANZLÍK, J., JEHLIČKA J., ŠEBEK O., WEISHAUPTOVÁ Z. and V. MACHOVIČ. Multi-component adsorption of Ag(I), Cd(II) and Cu(II) by natural carbonaceous materials. Water Research. 2004, 38(8), 2178–2184. DOI: 10.1016/j.watres.2004.01.037. ISSN 00431354.
• 11. JANOS, P., SEDIVÝ P., RÝZNAROVÁ M. and S. GRÖTSCHELOVÁ. Sorption of basic and acid dyes from aqueous solutions onto oxihumolite. Chemosphere. 2005, 59(6), 881–886. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2004.11.018. ISSN 00456535.
• 12. MUI, E.L.K., KO, D.C.K. and G. MCKAY. Production of active carbons from waste tyres––a review. Carbon. 2004, 42(14), 2789–2805. DOI: 10.1016/j.carbon.2004.06.023. ISSN 00086223.
• 13. SIMATE, G.S., MALEDI N., OCHIENG A., NDLOVU S., ZHANG J. and L. F. WALUBITA. Coal-based adsorbents for water and wastewater treatment. Journal of Environmental Chemical Engineering. 2016, 4(2), 2291–2312. DOI: 10.1016/j.jece.2016.03.051. ISSN 22133437.
• 14. TROCA-TORRADO, C., ALEXANDRE-FRANCO M., FERNÁNDEZ-GONZÁLEZ C., ALFARO-DOMÍNGUEZ M. and V. GÓMEZ-SERRANO. Development of adsorbents from used tire rubber. Fuel Processing Technology. 2011, 92(2), 206–212. DOI: 10.1016/j.fuproc.2010.03.007. ISSN 03783820.
• 15. TRIGO, C., COX L. and K. SPOKAS. Influence of pyrolysis temperature and hardwood species on resulting biochar properties and their effect on azimsulfuron sorption as compared to other sorbents. Science of The Total Environment. 2016, 566–567, 1454–1464. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2016.06.027. ISSN 00489697.
• 16. XUE, Yongjie, Haobo HOU a Shujing ZHU. Competitive adsorption of copper(II), cadmium(II), lead(II) and zinc(II) onto basic oxygen furnace slag. Journal of Hazardous Materials. 2009, 162(1), 391-401. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2008.05.072. ISSN 03043894.

Uwagi

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