Badania możliwości adsorpcji wybranych ksenobiotyków z roztworów wodnych na popiele lotnym

Styszko, K.; Drobniak, A.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Badania możliwości adsorpcji wybranych ksenobiotyków z roztworów wodnych na popiele lotnym

Autorzy

Styszko K. , Drobniak A.

Treść / Zawartość

Pełne teksty:

Pobierz

Identyfikatory

Warianty tytułu

Adsorption potential of fly ash for xenobiotics removal from water solutions

Języki publikacji

Abstrakty

Obecność różnych ksenobiotyków, takich jak pozostałości leków, w wodach powierzchniowych stwarza nowe problemy technologiczne. Procesy oczyszczania ścieków nie zapewniają skutecznego usuwania tego typu związków oraz ich metabolitów, dlatego poszukuje się alternatywnych metod ich eliminacji z roztworów wodnych. Popioły lotne stanowią odpad poprodukcyjny, który stwarza wiele problemów. Głównymi kierunkami zagospodarowania popiołów jest ich wykorzystanie w przemyśle materiałów budowlanych, drogownictwie, górnictwie, rekultywacji wyrobisk i składowisk odpadów. W pracy oceniono możliwość wykorzystania popiołów lotnych do usuwania wybranych ksenobiotyków z roztworów wodnych. Do tego celu zastosowano popioły pochodzące ze spalania węgla kamiennego o różnej zawartości niespalonego węgla (0,5%, 4,9% i 6,4%). Wysokie wartości współczynnika podziału (KF) otrzymane podczas adsorpcji poszczególnych ksenobiotyków na popiele lotnym potwierdziły przydatność tego typu adsorbentów do usuwania zanieczyszczeń organicznych z roztworów wodnych, przy czym adsorpcja badanych związków w głównej mierze zależała od obecności niespalonego węgla w popiele. Największe wartości stałych w równaniu Frendlicha opisującym adsorpcję wszystkich badanych ksenobiotyków otrzymano w przypadku popiołu o największej zawartości niespalonego węgla.

Xenobiotics, e.g. drug metabolites, present in surface waters are posing new technological problems. Wastewater treatment processes do not effectively remove compounds of this type and their metabolites, therefore alternative methods of their elimination from water solution are sought. Fly ash is produced as an industrial by-product causing severe environmental problems. The main way of fly ash utilization is in the building industry, civil engineering, mining, post-excavation and landfill restoration. The potential use of fly ashes for selected xenobiotics removal from water solutions was evaluated. For this purpose, the fly ashes from combustion of coal with varying unburnt carbon content (0.5%, 4.9% and 6.4%) were examined. High Freundlich adsorption constant (KF), determined from adsorption experiments for individual xenobiotics on fly ash, confirmed utilization potential of such adsorbents for organic contaminant removal from water solutions. Adsorption of the compounds tested depended on the unburnt carbon content in the ash. The highest values of Freundlich constants were obtained for fly ash with the highest content of the unburnt carbon.

Słowa kluczowe

ścieki komunalne farmaceutyki degradacja produkty uboczne

sewage pharmaceuticals degradation by-products

Wydawca

Polskie Zrzeszenie Inżynierów i Techników Sanitarnych, Oddział Dolnośląski

Czasopismo

Ochrona Środowiska

Rocznik

2015

Tom

Vol. 37, nr 1

Strony

25--31

Opis fizyczny

Bibliogr. 40 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Styszko K.

styszko@agh.edu.pl

AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Energetyki i Paliw, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

autor

Drobniak A.

AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Energetyki i Paliw, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

Bibliografia

1. D. TAYLOR, T. SENAC: Human pharmaceutical products in the environment – the 'problem' in perspective. Chemosphere 2014, Vol. 115, pp. 95–99.
2. D.J. CALDWELL, F. MASTROCCO, L. MARGIOTTA-CASALUCI, B.W. BROOKS: An integrated approach for prioritizing pharmaceuticals found in the environment for risk assessment, monitoring and advanced research. Chemosphere 2014, Vol. 115, pp. 4–12.
3. J. DĘBSKA, A. KOT-WASIK, J. NAMIEŚNIK: Fate and Analysis of pharmaceutical residues in the aquatic environment. Analytical Chemistry 2004, Vol. 34, No. 1, pp. 51–67.
4. C. TIXIER, H.P. SINGER, S. OELLERS, S.R. MULLER: Occurrence and fate of carbamazepine, clofibric acid, diclofenac, ibuprofen, ketoprofen, and naproxen in surface waters. Environmental Science & Technology 2003, Vol. 37, No. 6, pp. 1061–1068.
5. N.M. VIENO, H. HARKKI, T. TUHKANEN, L. KRONBERG: Occurrence of pharmaceuticals in river water and their elimination in a pilot-scale drinking water treatment plant. Environmental Science & Technology 2007, Vol. 41, No. 14, pp. 5077–5084.
6. B. KASPRZYK-HORDERN, A. DABROWSKA, N. VIENO, L. KRONBERG, J. NAWROCKI: Occurrence of acidic pharmaceuticals in the Warta River in Poland. Chemia Analityczna 2008, Vol. 53, No. 2, pp. 289–303.
7. K.K. BARNES, D.W. KOLPIN, E.T. FURLONG, S.D. ZAUGG, M.T. MEYER, L.B. BARBER: A national reconnaissance of pharmaceuticals and other organic wastewater contaminants in the United States – I) Groundwater. Science of The Total Environment 2008, Vol. 402, No. 2–3, pp. 192–200.
8. M.J. FOCAZIO, D.W. KOLPIN, K.K. BARNES, E.T. FURLONG, M.T. MEYER, S.D. ZAUGG, L.B. BARBER, M.E. THURMAN: A national reconnaissance for pharmaceuticals and other organic wastewater contaminants in the United States – II) Untreated drinking water sources. Science of The Total Environment 2008, Vol. 402, No. 2–3, pp. 201–216.
9. P.H. ROBERTS, K.V. THOMAS: The occurrence of selected pharmaceuticals in wastewater effluent and surface waters of the lower Tyne catchment. Science of The Total Environment 2006, Vol. 356, No. 1–3, pp. 143–153.
10. K. STAMATELATOU, C. FROUDA, M. FOUNTOULAKIS, P. DRILLIA, M. KORNAROS, G. LYBERATOS: Pharmaceuticals and health care products in wastewater effluents: the example of carbamazepine. Water Science and Technology: Water Supply 2003, Vol. 3, No. 4, pp. 131–137.
11. T.A. TERNES: Occurrence of drugs in German sewage treatment plants and rivers. Water Research 1998, Vol. 32, No. 11, pp. 3245–3260.
12. I. MICHIHIKO, C. MIN-YU, J. CHANG-SUK, F. MASANORI: Acute toxicity, mutagenicity, and estrogenicity of biodegradation products of bisphenol-A. Environmental Toxicology 2002, Vol. 17, No. 5, pp. 457–461.
13. C. MIN-YU, I. MICHIHIKO, F. MASANORI: Acute toxicity, mutagenicity, and estrogenicity of bisphenol-A and other bisphenols. Environmental Toxicology 2002, Vol. 17, No. 1, pp. 80–86.
14. K. STYSZKO-GROCHOWIAK, K. SOSNOWSKA, J. GOŁAŚ: Problem występowania farmaceutyków w środowisku wodnym. Gaz, Woda i Technika Sanitarna 2009, nr 9, ss. 52–53.
15. A. JELIC, M. GROS, A. GINEBREDA, R. CESPEDES-SÁNCHEZ, F. VENTURA, M. PETROVIC, D. BARCELO: Occurrence, partition and removal of pharmaceuticals in sewage water and sludge during wastewater treatment. Water Research 2011, Vol. 45, No. 3, pp. 1165–1176.
16. A. JELIC, F. FATONE, S. DI FABIO, M. PETROVIC, F. CECCHI, D. BARCELO: Tracing pharmaceuticals in a municipal plant for integrated wastewater and organic solid waste treatment. Science of The Total Environment 2012, Vol. 433, pp. 352–361.
17. M. CARBALLA, F. OMIL, J.M. LEMA, M.A. LLOMPART, C. GARCÍA-JARES, I. RODRÍGUEZ, M. GÓMEZ, T. TERNES: Behavior of pharmaceuticals, cosmetics and hormones in a sewage treatment plant. Water Research 2004, Vol. 38, No. 12, pp. 2918–2926.
18. D. LOFFLER, J. ROMBKE, M. MELLER, T.A. TERNES: Environmental fate of pharmaceuticals in water/sediment systems. Environmental Science & Technology 2005, Vol. 39, No. 14, pp. 5209–5218.
19. K. STYSZKO, K. SOSNOWSKA, P. WOJTANOWICZ, J. GOLAS, J. GORECKI, M. MACHERZYNSKI: Sorption of ibuprofen on sediments from the Dobczyce (Southern Poland) drinking water reservoir. Archives of Environmental Protection 2010, Vol. 36, No. 4, pp. 81–91.
20. S. WANG, Q. MA, Z.H. ZHU: Characteristics of coal fly ash and adsorption application. Fuel 2008, Vol. 87, No. 15–16, pp. 3469–3473.
21. J. ZHANG, H. CUI, B. WANG, C. LI, J. ZHAI, Q. LI: Preparation and characterization of fly ash cenospheres supported CuO–BiVO4 heterojunction composite. Applied Surface Science 2014, Vol. 300, pp. 51–57.
22. M. VISA, A.-M. CHELARU: Hydrothermally modified fly ash for heavy metals and dyes removal in advanced wastewater treatment. Applied Surface Science 2014, Vol. 303, pp. 14–22.
23. S. WANG, H. WU: Environmental-benign utilization of fly ash as low-cost adsorbents. Journal of Hazardous Materials 2006, Vol. 136, No. 3, pp. 482–501.
24. S. KARA, C. AYDINER, E. DEMIRBAS, M. KOBYA, N. DIZGE: Modeling the effects of adsorbent dose and particle size on the adsorption of reactive textile dyes by fly ash. Desalination 2007, Vol. 212, No. 1–3, pp. 282–293.
25. J. ZHANG, H. CUI, B. WANG, C. LI, J. ZHAI, Q. LI: Fly ash cenospheres supported visible-light-driven BiVO4 photocatalyst: Synthesis, characterization and photocatalytic application. Chemical Engineering Journal 2013, Vol. 223, pp. 737–746.
26. Z.T. YAO, X.S. JI, P.K. SARKER, J.H. TANG, L.Q. GE, M.S. XIA, Y.Q. XI: A comprehensive review on the applications of coal fly ash. Earth-Science Reviews 2015, Vol. 141, pp. 105–121.
27. K. STYSZKO-GROCHOWIAK, J. GOŁAŚ, H. JANKOWSKI, S. KOZIŃSKI: Characterization of the coal fly ash for the purpose of improvement of industrial on-line measurement of unburned carbon content. Fuel 2004, Vol. 83, No. 13, pp. 1847–1853.
28. I. POLOWCZYK, A. BASTRZYK, W. SAWIŃSKI, T. KOŹLECKI, P. RUDNICKI, Z. SADOWSKI, A. SOKOŁOWSKI: Właściwości sorpcyjne popiołów ze spalania węgla. Inżynieria i Aparatura Chemiczna 2010, vol. 49, nr 1, ss. 93–94.
29. I. POLOWCZYK, A. BASTRZYK, T. KOŹLECKI, P. RUDNICKI, W. SAWIŃSKI, Z. SADOWSKI, A. SOKOŁOWSKI: Application of the fly ash agglomerates in the sorption of arsenic. Polish Journal of Chemical Technology 2007, Vol. 9, No. 2, pp. 37–41.
30. Z. SARBAK, M. KRAMER-WACHOWIAK: Wykorzystanie popiołów lotnych jako adsorbentów metali ciężkich. Przemysł Chemiczny 2012, vol. 91, nr 2, ss. 189–192.
31. J. PIEŃCZAK, J. WARCHOŁ: Sorbenty stosowane do usuwania B(III) z roztworów wodnych. Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury 2013, vol. 60, nr 4, ss. 139–156.
32. A.K. SHAH, Z.M. ALI, A.R. MEMON, A.J. LAGHARI, M.A. MUGHAL, S.F.A. SHAH, H. SALEEM: Exploitation of low cost coal fly ash adsorbent with coagulants for the treatment of industrial complex nature dyes wastewater. International Journal of Scientific & Engineering Research 2013, Vol. 4, No. 9, pp. 109–119.
33. M. SARKAR, M. DAS: Projekt i działanie adsorbera ze stałym złożem do usuwania zieleni malachitowej z roztworu jednoskładnikowego jak również dwuskładnikowego. Rocznik Ochrona Środowiska 2001, vol. 3, ss. 129–137.
34. M.K. SWARCEWICZ, J. SOBCZAK, W. PAZDZIOCH: Removal of carbamazepine from aqueous solution by adsorption on fly ash-amended soil. Water Science and Technology 2013, Vol. 67, No. 6, pp. 1396–402.
35. S. WANG, H. LI: Dye adsorption on unburned carbon: Kinetics and equilibrium. Journal of Hazardous Materials 2005, Vol. 126, No. 1–3, pp. 71–77.
36. W. FRANUS: Characterization of X-type zeolite prepared from coal fly ash. Polish Journal of Environmental Studies 2012, Vol. 21, No. 2, pp. 337–343.
37. W. FRANUS, J.D. CZERWINSKI, T. BAJDA, B. SZALA, P. TUREK: Sorption of selected organic compounds on organo-zeolites. Geology, Geophysics & Environment 2012, Vol. 38, pp. 539–540.
38. W. FRANUS, M. WDOWIN: Wykorzystanie popiołów lotnych klasy F do produkcji materiału zeolitowego na skalę półtechniczną. Polityka Energetyczna – Energy Policy Journal 2011, vol. 14, nr 2, ss. 79–91.
39. L. BANDURA, W. FRANUS, R. PANEK, M. WDOWIN: Synthesis of zeolites from fly ashes – the industrial scale. Global Journal on Advances Pure and Applied Sciences 2013, Vol. 1, pp. 574–579.
40. M. FRANUS, R. PANEK, L. BANDURA, W. FRANUS, M. WDOWIN: The conversion technology of fly ash into zeolites. Clean Technologies and Environmental Policy 2011, Vol. 16, No. 6, pp. 1217–1223.

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-fa45f460-2297-4840-a9bc-b485d3c9be31