The Influence of Mixing Intensity on the Sorbent Particle's Distribution and the Efficiency of Adsorption of Cu2+ Ions from Aqueous Solutions

• Autorzy: Orlof-Naturalna Monika , Młynarczykowska Anna

Identyfikatory

DOI

10.29227/IM-2025-01-24

Warianty tytułu

PL

Wpływ intensywności mieszania na rozkład cząstek sorbentu i efektywność adsorpcji jonów Cu2+ z roztworów wodnych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Industrial and human activity has a significant impact on the environment, contributing, among others, to the increase in the pollution of natural waters, including heavy metals. Their source may be sewage from the metallurgical, electroplating or mining industries. Particularly dangerous to the health and life of living organisms are, among others: Cr(VI), Zn(II), Cu(II), Cd(II), Fe(II) and Ni(II), because they have a significant ability to accumulate in soft tissues. Physicochemical methods, electrochemical, membrane and sorption processes or ion exchange are used to remove such pollutants. Applying the principles of waste-free economy in a closed circuit, selected biomass is increasingly used as a sorbent. The paper presents a theoretical analysis of the effect of mixing intensity on the efficiency of the sorption process under established process conditions in connection with the assessment of the degree of dispersion of solid phase particles in the reactor.

PL

Działalność przemysłowa i człowieka wywiera istotny wpływ na środowisko, przyczyniając się między innymi do wzrostu zanieczyszczenia wód naturalnych, w tym metalami ciężkimi. Ich źródłem mogą być ścieki z przemysłu hutniczego, galwanicznego czy górniczego. Szczególnie niebezpieczne dla zdrowia i życia organizmów żywych są m.in.: Cr(VI), Zn(II), Cu(II), Cd(II), Fe(II) i Ni(II), ponieważ wykazują znaczną zdolność do akumulacji w tkankach miękkich. Do usuwania tych zanieczyszczeń stosuje się metody fizykochemiczne, procesy elektrochemiczne, membranowe, sorpcyjne czy wymianę jonową. Stosując zasady gospodarki bezodpadowej w obiegu zamkniętym, coraz częściej jako sorbent wykorzystuje się wyselekcjonowaną biomasę. W artykule przedstawiono teoretyczną analizę wpływu intensywności mieszania na efektywność procesu sorpcji w ustalonych warunkach procesowych w powiązaniu z oceną stopnia dyspersji cząstek fazy stałej w reaktorze.

Słowa kluczowe

EN

biosorbents; heavy metals; copper ions removal; spent coffee ground (SGC)

PL

biosorbent; metale ciężkie; usuwanie jonów miedzi; mielone fusy z kawy

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Przeróbki Kopalin
• Czasopismo: Inżynieria Mineralna
• Rocznik: 2025
• Tom: Vol. 1, no. 1
• Strony: 183--188
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., tab., wykr., zdj.

Twórcy

autor

Orlof-Naturalna Monika

• Department of Environmental Engineering, Faculty of Civil Engineering and Resource Management, AGH University of Krakow, Mickiewicza 30, Krakow, Poland

• https://orcid.org/0000-0001-5288-6382

autor

Młynarczykowska Anna

• Department of Environmental Engineering, Faculty of Civil Engineering and Resource Management, AGH University of Krakow, Mickiewicza 30, Krakow, Poland

• https://orcid.org/0000-0001-8072-5113

Bibliografia

• 1. Sieradzka M., Kirczuk C., Kalemba-Rec I. et al., 2022; “Coffee Waste as Novel Bio-Adsorbent: Detoxification of Nickel from Contaminated Soil and Coriandrum Sativum”, 2020,
• 2. Ayala, J., Fernández, B. Treatment of mining waste leachate by the adsorption process using spent coffee grounds. Environ Technol. 2019, 40(15):2037-2051. doi: 10.1080/09593330.2018.1435739.
• 3. Hussain, N., Suchada, Ch., Suwunwong, T., Phoungthong, K. Cadmium (II) removal from aqueous solution using magnetic spent coffee ground biochar: Kinetics, isotherm and thermodynamic adsorption. Mater. Res. Exp. 2020, 7, 085503. doi:10.1088/2053-1591/abae27
• 4. Frezzini, M., A., Massimi, L., Astolfi, M. L., Canepari, S., Giuliano, A. Food Waste Materials as Low-Cost Adsorbents for the Removal of Volatile Organic Compounds from Wastewater. Materials 2019, 12 (24):4242. doi: 10.3390/ma12244242.
• 5. Blinová, L., Sirotiak, M. Utilization of Waste-Based Sorbents for Removal of Pharmaceuticals from Water: A Review. Res. Pap. Faculty of Mater. Sci. Techn. Slovak Univ. Tech.2021, 29 (48): 22-36. doi: 10.2478/rput-2021-0002
• 6. Shi, C., Wang, T., Roy, S., Chopra S. S., Chen, G., Shang, J., Tian, J., Ok, Y.S. From Waste to Resource: Surface-Engineered Spent Coffee Grounds as a Sustainable Adsorbent for Oil–Water Separation. ACS EST Eng. 2023, 3, 9 1297-1307. https://doi.org/10.1021/acsestengg.3c00096
• 7. Lee Weng Y A., Lim L S., Chua D. S.N. Sanaullah, K., Baini, R., Abdullah, O.M. Adsorption Equilibrium for Heavy Metal Divalent Ions (Cu2+, Zn2+, and Cd2+) into Zirconium-Based Ferromagnetic Sorbent. Adv. Materials Sci. Eng. 2017, 1, 1210673. https://doi.org/10.1155/2017/1210673
• 8. Li, J., Dong, X., Liu, X., Xu, X., Duan, W., Park, J., Geo, L., Lu, Y. Comparative Study on the Adsorption Characteristics of Heavy Metal Ions by Activated Carbon and Selected Natural Adsorbents" Sustainability 2022, 14 (23): 15579. doi:10.3390/su142315579
• 9. Dávila-Guzmán et al. "Copper Biosorption by Spent Coffee Ground: Equilibrium, Kinetics, and Mechanism" Clean - soil air water (2013) doi:10.1002/clen.201200109
• 10. Dávila-Guzmán et al. "Studies of Adsorption of Heavy Metals onto Spent Coffee Ground: Equilibrium, Regeneration, and Dynamic Performance in a Fixed-Bed Column" International journal of chemical engineering (2016) doi:10.1155/2016/9413879
• 11. Utomo, D., H., Hunter, D.K. Adsorption of heavy metals by exhausted coffee grounds as a potential treatment method for waste waters. e-Journal Surf. Sci. Nanotech. 2006, 4 (11): 504 -506. doi:10.1380/ejssnt.2006.504
• 12. Chwastowski, J. Bradło, D., Żukowski, W. Adsorption of Cadmium, Manganese and Lead Ions from Aqueous Solutions Using Spent Coffee Grounds and Biochar Produced by Its Pyrolysis in the Fluidized Bed Reactor. Materials 2020, 13 (12): 2782. doi:10.3390/ma13122782
• 13. Wu, Ch-H., Kuo, Ch-Y., Guan, S-S. Adsorption Kinetics of Lead and Zinc Ions by Coffee Residues. Pol. J. Environ. Stud. 2015, 24, 2: 761-767doi:10.15244/pjoes/31222
• 14. Młynarczykowska, M.; Orlof-Naturalna, M. Biosorption of Copper (II) Ions Using Coffee Grounds—A Case Study. Sustainability 2024, 16, 7693. doi: 10.3390/su16177693
• 15. Azouaou, N.; Sadaoui, Z.; Mokaddem; H. Removal of lead from aqueous solution onto untreated coffee grounds: a fixedbed column study. Chemical engineering transactions 2014, 38, 151-156. doi:10.3303/CET1438026.
• 16. Soares, S. A. R.; Costa, S. S. L., Araujo, R. G. O.; Teixeira L. S. G., Dantas A. F., 2017. Comparison of spectrophotometric methods for the determination of copper in sugar cane spirit. Journal of AOAC International 2018, 101 (3), 876-882. doi:10.5740/jaoacint.17-0154

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr POPUL/SP/0154/2024/02 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki II" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2026).