The use of sodium percarbonate in the fenton reaction for the PAHs oxidation

• Autorzy: Kozak J. , Włodarczyk-Makuła M.

Identyfikatory

DOI

10.2478/ceer-2018-0024

Warianty tytułu

PL

Zastosowanie nadwęglanu sodu w reakcji fentona do utleniania WWA

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The aim of the paper was to determine the effectiveness of the removal of 4, 5and 6 - ring PAHs from coking wastewater using sodium percarbonate Na2CO3∙1,5 H2O2 and iron sulphate in acid condition. The samples were exposing to ultraviolet rays. The source of UV-C radiation was a lamp emitting a wave of light with a length of λ = 264 nm, placed directly above the layer of the samples wastewater. The sodium percarbonate Na2CO3 1.5 H2O2 doses were determined on the basis of stoichiometric calculation. Ratio of iron ions to the hydrogen peroxide released in reaction was: 0.5; 0.4; 0.3; 0.2; 0.1. Before and after the oxidation process, COD and TOC value were determined and as well as concentrations of selected PAHs. The total concentration of tested PAHs before oxidation reached the value of 995 μg/L. The average content of organic pollutants determined by the chemical oxygen demand (COD) was 538 mg/L, while the average content of Total organic carbon (TOC) was 180 mg /L. The use of sodium percarbonate caused the oxidation of organic pollutants and lowering of COD and TOC in the following ranges: 22-46% and 10-30%. For individual PAHs the degradation efficiency was in the ranged from 95% to 99.9%. The degradation efficiency of 4 ring hydrocarbons caused 98% and 5 and 6 ring of hydrocarbons was 98.7% and 99.4%, respectively.

PL

Celem pracy było określenie efektywności usuwania 4, 5 i 6 pierścieniowych WWA z oczyszczonych ścieków koksowniczych z zastosowaniem nadwęglanu sodu Na2CO3 ∙ 1,5 H2O2 i siarczanu żelaza w środowisku kwaśnym. Próbki eksponowano na działanie promieni ultrafioletowych. Źródłem promieniowania UV-C była lampa emitująca fale o długości λ = 264 nm, umieszczona bezpośrednio nad warstwą próbek ścieków. Dawki nadwęglanu sodu Na2CO3 ∙ 1,5 H2O2 zostały określone na podstawie obliczeń stechiometrycznych. Stosunek jonów żelaza do nadtlenku wodoru uwalnianego podczas reakcji wynosił: 0,5; 0,4; 0,3; 0,2; 0,1. Przed i po procesie utleniania oznaczano wartość ChZT i OWO oraz stężenia wybranych WWA. Całkowite stężenie badanych WWA przed utlenianiem osiągnęło wartość 995 μg/L. Średnia zawartość zanieczyszczeń organicznych określona przez chemiczne zapotrzebowanie tlenu (ChZT) wynosiła 538 mg/L, podczas gdy średnia zawartość całkowitego węgla organicznego (OWO) wynosiła 180 mg/L. Podczas procesu odnotowano utlenianie zanieczyszczeń organicznych i obniżenie ChZT i OWO w następujących zakresach: 22-46% i 10-30%. Dla poszczególnych WWA wydajność degradacji wynosiła od ponad 95% do 99,9%. Efektywność degradacji 4- pierścieniowych węglowodorów wynosiła 98%, a 5 i 6 pierścieniowych odpowiednio 98,7% i 99,4%.

Słowa kluczowe

EN

photo-Fenton oxidation; sodium percarbonate; GC-MS; coking wastewater; PAHs

PL

reakcja foto-Fentona; nadwęglan sodu; GC-MS; oczyszczone ścieki koksownicze; WWA

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Uniwersytetu Zielonogórskiego
• Czasopismo: Civil and Environmental Engineering Reports
• Rocznik: 2018
• Tom: Vol. 28, no. 2
• Strony: 124--139
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Kozak J.

• Czestochowa University of Technology, Częstochowa, Poland

autor

Włodarczyk-Makuła M.

• Czestochowa University of Technology, Częstochowa, Poland

Bibliografia

• 1. J. Kozak, M Włodarczyk-Makuła: Degradacja małocząsteczkowych WWA w modyfikowanym procesie foto-Fentona, Annual set the Environment Protection, Rocznik Ochrona Środowiska, 20, 2018 – in press (in Polish).
• 2. H.I Abdel-Shafy, M.S. Mansour: A review on polycyclic aromatic hydrocarbons: Source, environmental impact, effect on human health and remediation, Egyptian Journal of Petroleum, 25, 107-123 (2016).
• 3. IARC (International Agency for Research on Cancer). IARC Monographs on the Evaluation of Carcinogenic Risks to Humans, Vol. 92: Some Nheteroycyclic Polycyclic Aromatic Hydrocarbons and Related Exposures; International Agency for Research on Cancer: Lyon, France, (2010).
• 4. A.T. Lawal: Polycyclic aromatic hydrocarbons. A review, Cogent Environmental Science, 3, 1-89 (2017).
• 5. M. Włodarczyk-Makuła, E. Wisniowska, A.Turek, A. Obstój: Removal of PAHs from coking wastewater during photodegradation processs, Desalination and Water Treatment, 57, 1262 -1272 (2016).
• 6. B.R. Lim, H.Y. Hu, K. Fujic: Biological degradation and chemical oxidation characteristics of coke–oven wastewater, Water, Air and Soil Pollution, 146 23-33 (2003).
• 7. Decree of the Minister of Environment on the requirements which must be achieved when treated effluent are discharged into water and soil and on substances particularly hazardous for water environment (Dz.U.poz.1800,2014) (in Polish).
• 8. R. Munter: Advanced oxidation processes—current status and prospects, Proccedings of the Estonian Academy of Sciences, 50, 59–80 (2001).
• 9. M. Cheng, D. Guangming, D. Huang, C. Lai: Hydroxyl radicals based advanced oxidation processes (AOPs) for remediation of soils contaminated with organic compounds-a review, Chemical Engineering Journal, 284, 582-598 (2016).
• 10. R. Andreozzi, V. Caprio, A. Insola, R. Marotta: Advanced oxidation processes (AOP) for water purification and recovery, Catalysis Today, 53, 51–59 (1999).
• 11. K. Barbusiński: Modification of the Fenton reaction using calcium and magnesium peroxides, Wydawnictwo GIG, Katowice (2006) (in Polish).
• 12. A. Rubio-Clemente, R.A. Torres-Palma, G.A. Penuela: Removal of polycyclic aromatic hydrocarbons in aqueous environment by chemical treatments: A review, Science of the Total Environment, 478, 201-225 (2014).
• 13. V. Homem, Z. Dias, L. Santos, A. Alves: Preliminary feasibility study of benzo(a)pyrene oxidative degradation by Fenton treatment, J. Environ. Public. Health, 2009 1–6 (2009).
• 14. J.J. Pignatello, E. Oliveros, A. MacKay: Advanced oxidation processes for organic contaminant destruction based on the Fenton reaction and related chemistry, Crit. Rev. Environ. Sci. Techol., 36, 1–84 (2006).
• 15. F.J. Beltrán, M. González, F.J. Rivas, P. Álvarez: Fenton reagent advanced oxidation of polynuclear aromatic hydrocarbons in water, Water, Air and Soil Pollution, 105, 685-700 (1998).
• 16. K. Barbusiński: Intensyfikacja procesu oczyszczania ścieków i stabilizacji osadów nadmiernych z wykorzystaniem odczynnika Fentona, Zeszyty Naukowe Politechniki Śląskiej, Gliwice (2003) (in Polish).
• 17. O.R.S Da Rocha, R.F. Dantas, M.M.M Bezerra, M.M. Lima, V. Lins: Solar photo-Fenton treatment of petroleum extraction wastewater, Desalination Water Treatment , 51, 5785-5791 (2013).
• 18. J. Kozak, M. Włodarczyk-Makuła: Photo-oxidation of PAHs with calcium peroxide as a source of the hydroxyl radicals, E3S Web of Conferences, 30, 1-8 (2018).
• 19. M. Thomas, B. Białecka, D. Zdebik: Removal of organic compounds from wastewater originating from the production of printed circuit boards by UVFenton method, Archives of Environmental Protection, 43, 39–49 (2017).

Uwagi

PL

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