Environmental Aspects of Sorption Process

• Autorzy: Polanczyk A. , Majder-Lopatka M. , Salamonowicz Z. , Dmochowska A. , Jarosz W. , Matuszkiewicz R. , Makowski R.

Warianty tytułu

PL

Środowiskowe aspekty procesu sorpcji

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Substances classified as dangerous such as gasoline and petroleum, are used daily by most of population. Therefore, they pose a potential threat of environment contamination for example in case of emergency, e.g. car accidents. This study aimed to simulate and compare sorption process of petroleum products with the use of two types of sorbents.. To replicate the leakage of operating fluids from a car engine chamber to the ground, a Petri dish filled with 100 cm³ volume of analyzed sorbate was used. Fluids were exposed to two different types of sorbents such as compact and dry sand. The weight gain of the sorbate which penetrated the sorbent was measured every 10 s with an electronic scale. Analyzed sorbents, diesel and gasoline, were tested in the following proportions: 100% to 0%, 0% to 100%, 50% to 50%, 25% to 75% and 75% to 25% (diesel to gasoline, respectively). The figures of sorption processes for different types of sorbents and sorbates in function of time were prepared. Sorption process for dry sand was equal to 0.12±0.010 g/g and 0.14±0.004 g/g for concentrated gasoline and diesel, respectively. While, for compact it was 0.64±0.003 g/g and 0.66±0.038 g/g for gasoline and diesel, respectively. Similar trend, however with an increase in sorption intensity, was observed for both sorbents contacted with equal mixture of sorbates (50% of gasoline and 50% of diesel). Here, sorption process was equal to 0.14±0.013 g/g and 0.71±0.093 g/g for dry sand and compact, respectively. Moreover, further increase of the gasoline percentage in analyzed sorbate mixture (75% of gasoline and 25% of diesel) decreased sorption for dry sand to 0.12±0.011 g/g. Moreover, sorption time for pure gasoline was 4-times longer for compact sorbent in comparison to dry sand which corselets with higher volume of absorbed liquid. Also, sorption process was 6-times higher for compact sorbent compared to dry sand. Therefore, the results indicated that a compact sorbent in contact with petroleum substances i.e. gasoline or diesel is a better solution compared to dry sand. However, the dry sand is a suitable material for limiting of the area covered with potentially danger liquids especially in places where commercial sorbents are unavailable, and the area is covered with potentially dangerous liquids.

PL

Substancje sklasyfikowane jako niebezpieczne, tj. benzyna czy ropa naftowa, są codziennie wykorzystywane przez ludzi. Ich stosowanie związane jest bezpośrednio z wysokim ryzykiem zanieczyszczenia środowiska np. w wyniku wypadku samochodowego. W przypadku wycieku stosuje się substancje umożliwiające zabezpieczenie miejsca zdarzenia, tj. sorbenty. Z tego też względu celem badania była analiza w jakim stopniu proces sorpcji zależy od rodzaju zastosowanego sorbentu, sorbatu, a także ich proporcji. Eksperymenty prowadzono w skali laboratoryjnej, w której dwa płyny eksploatacyjne, tj. olej napędowy i benzyna, były mieszane na płytce Petriego w różnych proporcjach w łącznej objętości 100 cm³. Analizowane płyny eksploatacyjne wystawiano na działanie dwóch różnych typów sorbentów: komercyjny sorbent „compact” i suchy piasek. Waga sorbatu penetrującego sorbent była odczytywana co 10 s przy pomocy elektronicznej wagi. W celu odwzorowania rzeczywistych warunków, w których płyny eksploatacyjne po wycieku mieszają się, sorbaty były analizowane jako mieszaniny w następujących proporcjach: 100% do 0%, 0% do 100%, 50% do 50%, 25% do 75% i 75% do 25% (odpowiednio dla oleju napędowego i benzyny). Co więcej, w celu wyznaczenia referencyjnych punków badania wykonano również dla czystych sorbatów. Na podstawie otrzymanych wyników opracowano wykresy procesu sorpcji dla dwóch sorbentów i dwóch sorbatów w funkcji czasu. Proces sorpcji dla suchego piasku wynosił odpowiednio 0,12±0,010 g/g i 0,14±0,004 g/g dla benzyny i oleju napędowego (100% udział analizowanych sorbatów). Podczas gdy dla komercyjnego sorbentu „compact” sorpcja wynosiła odpowiednio 0,64±0,003 g/g i 0,66±0,038 g/g dla benzyny i oleju napędowego (100% udział analizowanych sorbatów). Podobny trend procesu sorpcji zaobserwowano w przypadku kontaktu komercyjnego sorbentu „compact” z mieszaniną sorbatów (50% benzyny i 50% oleju napędowego udziału analizowanych sorbatów). Wówczas proces sorpcji wynosił odpowiednio 0,14±0,013 g/g i 0,71±0,093 g/g dla suchego piasku i komercyjnego sorbentu „compact”. Co więcej, przeanalizowano, który sorbat wywiera większy wpływ na proces sorpcji. W tym celu analizowano mieszaninę sorbatów w następujących udziałach: 75% do 25% i 25% do 75% dla benzyny i oleju napędowego. Uzyskane wyniki wskazują, iż dla benzyny i oleju napędowego (25% do 75%) proces sorpcji wynosił 0,14±0,012 g/g dla suchego piasku. Natomiast dla komercyjnego „compactu” sorpcja wynosiła 0,65±0,018 g/g. Również w badaniach analizowano czas procesu sorpcji. Otrzymane wyniki wskazują, iż czas procesu sorpcji dla suchego piasku w połączeniu z olejem napędowym i benzyną był około 4 razy krótszy w porównaniu do komercyjnego sorbentu „compact”. Podsumowując należy uznać, iż komercyjny sorbent „compact” bez względu czy jest stosowany do czystych płynów eksploatacyjnych czy też do mieszanin jest wydajniejszy w porównaniu do suchego piasku.

Słowa kluczowe

EN

gasoline sorption; diesel sorption; petroleum sorption; sand sorbent compact

PL

sorpcja benzyny; sorpcja diesla; sorpcja paliwa; piasek sorbent compact

• Wydawca: Politechnika Koszalińska
• Czasopismo: Rocznik Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2018
• Tom: Tom 20, cz. 1
• Strony: 451--463
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., tab., rys.

Twórcy

autor

Polanczyk A.

• The Main School of Fire Service, Poland

autor

Majder-Lopatka M.

• The Main School of Fire Service, Poland

autor

Salamonowicz Z.

• The Main School of Fire Service, Poland

autor

Dmochowska A.

• The Main School of Fire Service, Poland

autor

Jarosz W.

• The Main School of Fire Service, Poland

autor

Matuszkiewicz R.

• The Main School of Fire Service, Poland

autor

Makowski R.

• The Main School of Fire Service, Poland

Bibliografia

• 1. Al-Majed, A.A., Adebayo, A.R., Hossain, M.E. (2012). A sustainable approach to controlling oil spills. Journal of environmental management, 113, 213-27.
• 2. Bandura, L., Franus, M., Panek, R., Woszuk, A., Franus, W. (2015). Characterization of zeolites and their use as adsorbents of petroleum substances. Przemysł Chemiczny, 94, 5.
• 3. Carmody, O., Frost, R., Xi, Y., Kokot, S. (2007). Adsorption of hydrocarbons on organo-clays – implications for oil spill remediation. Journal of Colloid and Interface Science, 305, 8.
• 4. de Cassia, F.S.S.R., Almeida, D.G., Rufino, R.D., Luna, J.M., Santos, V.A., Sarubbo, L.A. (2014). Applications of biosurfactants in the petroleum industry and the remediation of oil spills. International journal of molecular sciences, 15, 12523-42.
• 5. Demirel Bayik, G., Altin, A. (2017). Production of sorbent from paper industry solid waste for oil spill cleanup. Marine pollution bulletin, 125, 341-349.
• 6. Dong, T., Cao, S., Xu, G. (2016). Highly porous oil sorbent based on hollow fibers as the interceptor for oil on static and running water. Journal of hazardous materials, 305, 1-7.
• 7. Eakalak, K., Wanpen, V., Thunyalux, R. (2004). Use of biomass sorbents for oil removal from gas station runoff. Chemosphere, 57, 9.
• 8. Idris, J., Eyu, G.D., Mansor, A.M., Ahmad, Z., Chukwuekezie, C.S. (2014). A preliminary study of biodegradable waste as sorbent material for oil-spill cleanup. Scientific World Journal, 2014, 638687.
• 9. Lee, M. & Jung, J.Y. (2013). Risk assessment and national measure plan for oil and HNS spill accidents near Korea. Marine pollution bulletin, 73, 339-44.
• 10. Michel, M.M. (2005). The sorption of oil on the mineral beds. Scientific Review Engineering Environmental Science, 1, 8.
• 11. Papadonikolaki, G., Altan, Y.C., Stamou, A.I., Otay, E.N., Christodoulou, G.C., Copty, N.K., Tsoukalava, V.K., Telli-Karakoc, F., Papadopoulos, A. (2014). Risk assessment of oil spill accidents. Global NEST Journal, 16, 10.
• 12. Patrushev, Y.V., Yakovleva, E.Y., Shundrina, I.K., Ivanov, D.P., Glazneva, T.S. (2015). The properties of capillary columns with sorbents based on poly-(1-trimethylsilyl-1-propyne) modified with nitrous oxide. Journal of Chromatography A, 1406, 291-8.
• 13. Piecuch, I. & Piecuch, T. (2013). Environmental Education and Its Social Effects. Rocznik Ochrona Srodowiska, 15, 192.
• 14. Polanczyk, A., Wawrzyniak, P., Zbicinski, I. (2013). CFD Analysis of Dust Explosion Relief System in the Counter-Current Industrial Spray Drying Tower. Drying Technology, 31, 10.
• 15. Półka, M., Kukfisz, B., Wysocki, P., Polakovic, P., Kvarcak, M. (2015). Efficiency analysis of the sorbents used to adsorb the vapors of petroleum products during rescue and firefighting actions. Przemysl Chemiczny, 1, 5.
• 16. Thinakaran, N., Panneerselvam, P., Baskaralingam, P., Elango, D., Sivanesan, S. (2008). Equilibrium and kinetic studies on the removal of Acid Red 114 from aqueous solutions using activated carbons prepared from seed shells. Journal of hazardous materials, 158, 142-50.
• 17. Ting, D., Guangbiao, X., Fumel, W. (2015). Oil spill cleanup by structured natural sorbents made from cattail fibers. Industrial Crops and Products, 76, 9.
• 18. Wu, D., Fang, L., Qin, Y., Wu, W., Mao, C., Zhu, H. (2014). Oil sorbents with high sorption capacity, oil/water selectivity and reusability for oil spill cleanup. Marine pollution bulletin, 84, 263-7.
• 19. Wu, J., Wang, N., Wang, L., Dong, H., Zhao, Y., Jiang, L. (2012). Electrospun porous structure fibrous film with high oil adsorption capacity. ACS Applied Materials and Interfaces, 4, 3207-12.
• 20. Zadaka-Amir, D., Bleiman, N., Mishael, Y.G. (2013). Sepiolite as an effective natural porous adsorbent for surface oil-spill. Microporous and Mesoporous Materials, 169, 7.
• 21. Zuo-fu, Y. & Jia-lin, G. (2016). Fire and Rescue Combat Technical Training System Construction for Dangerous Chemicals. Procedia Engineering, 135, 6.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).