Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Radiotracer investigation of a pulp and paper mill effl uent treatment plant

Sarkar M., Sangal V. K., Bhunia H., Bajpai P. K., Pant H. J., Sharma V. K., Kumar A., Naithani A. K.

Nukleonika

|

2017

|

Vol. 62, No. 4

289--294

EN

The pulp and paper industry is highly dependent on water for most of its processes, producing a significant amount of wastewater that should be treated to comply with environmental standards before its discharge into surface-water reservoirs. The wastewater generated primarily consists of substantial amounts of organic, inorganic, toxic and pathogenic compounds in addition to nutrients, which are treated in an effluent treatment plant that often combines primary, secondary, tertiary and advanced treatments. However, the treatment methods vary from industry to industry according to the process utilized. The effective performance of effluent treatment plants is crucial from both environmental and economic points of view. Radiotracer techniques can be effectively used to optimize performance and detect anomalies like dead zones, bypassing, channelling, etc. in wastewater treatment plants. Experiments on the distribution of residence time were performed on the aeration tank and secondary clarifier of a full-scale pulp and paper mill to study the flow behaviour as well as locate system anomalies and hence evaluate the performance of the treatment plants using the radiotracer I-131. The convolution method was applied to model the system with an imperfect impulse radiotracer input. The aeration tank was working efficiently in the absence of any dead zones or bypassing. Various hydrodynamic models available in the literature were applied on the aeration tank and secondary clarifier to obtain the hydraulic representation of the systems.

2

An application of wireless brain–computer interface for drowsiness detection

Tripathy A. K., Chinara S., Sarkar M.

Biocybernetics and Biomedical Engineering

|

2016

|

Vol. 36, no. 1

276--284

EN

Wirelessly networked systems of sensors could enable revolutionary applications at the intersection of biomedical science, networking and control systems. It has a strong potential to take ahead the applications of wireless sensor networks. In this paper, a wireless brain computer interface (BCI) framework for drowsiness detection is proposed, which uses electroencephalogram (EEG) signals produced from the brain wave sensors. The proposed BCI framework comprises of a braincap containing EEG sensors, wireless signal acquisition unit and a signal processing unit. The signal processing unit continuously monitor the preprocessed EEG signals and to trigger a warning tone if a drowsy state happens. This experimental setup provides longer time EEG monitoring and drowsiness detection by incorporating the clustering mechanism into the wireless networks.

3

Sodium carbonate pre-extraction of Trema orientalis in the production of paper grade pulp

Jahan M. S., Sarkar M., Rahman M. M.

Drewno : prace naukowe, doniesienia, komunikaty

|

2015

|

vol. 58, nr 195

69--78

EN

To increase the profitability of the pulp and paper industry, additional value added products from lignocelluloses are needed, and consistent with this goal, a biorefinery concept based on the sodium carbonate pre-extraction of Trema orientalis prior to pulping was proposed. The solid content in the sodium carbonate pre-extracted liquor was much lower than the hot water pre-extraction, which affected the pre-hydrolysis yield and overall pulp yield positively. The alkaline pre-extraction had a beneficial effect on delignification in the subsequent soda-AQ-pulping. In addition, the alkaline pre-extraction improved the pulp bleachability. The papermaking properties of the alkaline pre-extracted soda-AQ pulp were very close to non-extracted pulp after D0EpD1 bleaching.

4

Solid Phase Extraction of Cu(II) and Zn(II) using ligand immobilized silica gel for the removal, recovery, preconcentration vis-a-vis separation from mixture

Sarkar M., Das M.

Rocznik Ochrona Środowiska

|

2005

|

Tom 7

15-28

PL

Ekstrakcja ciecz-ciecz jest od dawna stosowana do usuwania jonów metali z próbek wodnych lecz duże objętości rozpuszczalników, długi proces i duży przerób zmusiła naukowców do poszukiwania alternatywnych metod. Metoda Solid Phase Extraction (SPE), używająca stałych ekstrahentów, posiadająca wiele zalet w porównaniu metodą ciecz-ciecz, zyskuje popularność. W laboratorium autorów ligand immobilizujący silikażelu z powodzeniem został zastosowany do wzbogacania jonów metali i oczyszczenia metali alkalicznych, metali ziem alkalicznych i soli amonowych. Silikażel, jako stały szkielet ligandu immobilizującego, posiada szczególne zalety, takie jak: mniejsze pęcznienie, duża odporność na działanie temperatury i kwasów. Do syntezy stałego extrahentu powierzchnia silikażelu może być modyfikowana ligandami chelatującymi albo poprzez obróbkę fizyczną jak i chemiczną. Przedstawione wyniki badań pokazują, że aldoksym salicylowy immobilizujący silikażel jako stały ekstrahent może być stosowanym do usuwania, odzysku, koncentracji przy separacji Cu(II) i Zn(II) z roztworu dwuskładnikowego. Usunięcie zależy od czasu kontaktu, początkowego stężenia metalu, prędkości mieszania, temperatury i pH ośrodka. Dane równowagi dobrze pasują do modelu Langmuira izotermy adsorpcji. Proces jest korzystny zarówno z kinetycznego jak i termodynamicznego punktu widzenia. Wysoka szybkość adsorpcji stanowi znaczną przewagę nad konwencjonalnymi żywicami jonowymiennymi. W teście kolumnowym ilościowy odzysk Cu(II) i Zn(II) (98 i 96%) stawia ten proces na równi z innymi znanymi metodami, mianowicie: ekstrakcją rozpuszczalnikami i wymianą jonową. Niższy limit detekcji obliczony jako stężenie metalu ze stosunkiem sygnałem do tła równego 2 poprawia efektywność procesu. Biorąc po uwagę współczynniki wzbogacenia 66 dla Cu(II) i 40 dla Zn(II) co najmniej 1,0 gźdm-3 Cu(II) i 2,0 gźdm-3 Zn(II) może być oznaczony za pomocą proponowanej metody. Ponadto oddzielenie Cu(II) i Zn(II) z mieszanki z wysoką rozdzielczością sprawia, że proces jest przydatny do pracy analitycznej.

5

Alkaline degradation of some basic dye due to sodium hypochlorite and the fate of COD load in aqueous environment

Sarkar M., Das M.

Rocznik Ochrona Środowiska

|

2005

|

Tom 7

43-54

PL

Włókiennictwo jest ważnym przemysłem wśród innych gałęzi przemysłu w Indiach. Wiele różnych syntetycznych kompleksowych organicznych barwników jest często używana zakłady włókiennicze do barwienia towarów włókienniczych aby poprawić ich wygląd. Następnie z powodu zrzutu barwników, ścieki włókiennicze zawierają ogromną ilość barwników, powodując duży wzrost zanieczyszczenia. Niedawne szacunki wskazują, że około 12% barwników syntetycznych używanych co roku jest tracone podczas produkcji oraz procesów przetwarzania i trafia do środowiska wodnego. Istnieje szereg dostępnych metod usuwania barwników od fizyko-chemicznych do biologicznych. Inne stosowane procesy chemiczne to: utlenianie przy zastosowaniu O3, H2O2, nadkwasów, odczynnika Fentona jak również elektrochemiczne utlenianie, stosowanie ałunu i adsorpcja. Przedstawione w artykule badania dotyczą alkalicznej degradacji zieleni nauka zadaje zasadowy spierając się z zieleni malachitowej, barwnika trifenylometanowego, z roztworu wodnego przy zastosowaniu roztworu podchlorynu sodowego a także zmiany ładunku ChZT w czasie reakcji. Wykonano trzy etapy badań, w których badano degradację barwnika przy: zmiennym stężeniu barwnika oraz stałym stężeniu NaOCl i stałej temperaturze, zmiennym stężeniu NaOCl przy stałym stężeniu barwnika i stałej temperaturze, zmiennej temperaturze przy stałych stężeniach barwnika i NaOCl. W każdym przypadku mierzono stężenie barwnika w roztworze. Analizując wyniki można zauważyć, że wzrost usunięcia barwnika jest różny i zależy od jego początkowego stężenia. Zauważono również, że wraz ze wzrostem stężenia NaOCl wzrasta stopień usunięcia barwnika oraz, że wraz ze wzrostem temperatury wzrasta również stopień usunięcia barwnika. Interesujące jest spostrzeżenie, że w każdym badanym przypadku stopień usunięcia barwnika jest większe niż obniżka ChZT. Różnica pomiędzy procentowym usunięciem barwnika i procentową obniżką ChZT podczas reakcji zasadowej degradacji jest prawdopodobnie spowodowana powstawaniem bezbarwnych pośrednich produktów organicznych, które przyczyniają się do wzrostu wartości ChZT. Podobne zależności uzyskano również podczas utleniania błękitu metylenowego i fenolu.

6

Laterite as a filter media for reducing some priority inorganic contaminants in water

Sarkar A. R., Goswami J., Banerjee A., Sarkar M.

Rocznik Ochrona Środowiska

|

2004

|

Tom 6

9-18

EN

Occurrence of elevated concentration of different inorganic pollutants in surface and/or ground water has created immense social problems. Among the various toxicants, heavy metal ions and fluoride are the priority contaminants, considering their magnitude, time of residence and human health hazards. While the heavy metals enter the water bodies primarily through industrial discharge (1), fluoride may come both from industries as well as via geological sources (2). All these toxicants are of serious concerns to the environmentalists due to their non-biodegradable character (3). Occurrence of excessive fluoride in ground water, causes serious and irreversible health damage, known as fluorosis. At present twenty nine countries including India are facing the problem due to excess fluoride in ground water (4). A conservative estimate of fluoride victims around the globe, at present is 67 million while 64 million people are at risk (5). All the chemicals were of analytical-reagent grade. Stock solutions (1000 ppm) of Cu(II), Ni(II), Zn(II), Fe(II) were prepared by dissolving the respective metal salts in doubly distilled water. Fluoride solution (stock) of 100 ppm was prepared by dissolving potassium fluoride in doubly distilled water, kept in plastic container. Laterite obtained from Bankura, (West Bengal, India) was washed with doubly distilled water, air-dried and sieved at different size fractions. Activated carbon is considered as a universal and most efficient adsorbent for treatment of water contaminated by a wide range of pollutants (16). But its higher cost limits its use. Therefore, more research is directed towards the search of alternative adsorbents. In India laterite is readily available in plenty, as a large area is covered by laterite. Therefore laterite filter media can be used as an alternative, for some metal ions and fluoride removal. Moreover the capacity of laterite filter media in suitable experimental conditions is more or less comparable to activated carbon, at least for some solutes. Further the laterite media can be extended for development of a simple household filter.

PL

Pojawienie się podwyższonych stężeń różnych nieorganicznych zanieczyszczeń w wodach powierzchniowych i/lub gruntowych spowodowało pojawienie się ogromnych problemów społecznych. Spośród wielu różnych substancji toksycznych, metale jony metali ciężkich oraz fluor są zanieczyszczeniami priorytetowymi, biorąc pod uwagę ich rozpowszechnienie, czas pozostawania w środowisku oraz zagrożenie jakie niosą dla życia i zdrowia ludzkiego. Podczas gdy metal ciężkie trafiają do środowiska głównie poprzez zrzut ścieków przemysłowych, to fluor może pochodzić zarówno ze źródeł przemysłowych jak również ze źródeł geologicznych. Wszystkie te związki stanowią bardzo poważny problem z powodu ich trudno biodegradowalnego charakteru. W badaniach, których wyniki przedstawiono w niniejszym referacie, zastosowano lateryt do efektywnego usuwania metali ciężkich: miedzi, niklu, cynku i żelaza oraz fluoru z wody. Lateryt jest zwietrzałą skałą dostępną w dużych ilościach w wielu częściach Indii. Jest to więc materiał łatwo dostępny i tani. Co więcej proces adsorpcji jest prosty w prowadzeniu i może być stosowany nawet przez ludzi mieszkających na wsi. Główne składniki laterytu to: krzemionka, tlenek glinu, oraz tlenek żelazowy. Pozostałe składniki to różne tlenki metali: sodu, potasu, wapnia, magnezu manganu i tytanu. Proces sorpcji wybranych metali na laterycie badano zarówno w warunkach statycznych jak i dynamicznych. Metoda statyczna służyła do określenia pojemności sorpcyjnej oraz kinetykę procesu adsorpcji. Metodę dynamiczną zastosowano do określenia wpływu prędkości przepływu i objętości próbki na wyniki adsorpcji w kolumnie. Badania wykazały, że usuwanie poszczególnych metali zachodziło według następującego szeregu powinowactwa: Fe(II) > Cu(II) > Ni(II) > Zn(II). Efektywność usuwania fluoru w czasie adsorpcji w kolumnie przekraczała 96%. Na podstawie danych równowagi obliczono czas połowicznego wyczerpania złoża, czyli czas potrzebny na wyczerpanie połowy całkowitej pojemności sorpcyjnej laterytu. Z badań wynika, że wartość ta waha się od 20 do 45 minut dla jonów poszczególnych metali (tabela 2), oraz wynosi 40 minut podczas adsorpcji fluoru. Niższe wartości t1 wskazują, że kinetyka interakcji pomiędzy laterytem a usuwanym składnikiem jest wystarczająco szybka. Wyniki badań pokazują, że pojemność sorpcyjna laterytu jako medium filtracyjnego, w odpowiednich doświadczalnych warunkach jest mniej więcej porównywalna z pojemnością węgla aktywnego, przynajmniej dla niektórych usuwanych substancji. W związku z tym celowe są dalsze badania nad zastępowaniem węgla aktywnego laterytem w prostych domowych filtrach oczyszczających wodę.

7

Impact of geoenvironmental hazards on ground water and human health: the mechanism and management

Sarkar M., Manna S., Banerjee A., Pramanick P. P.

Rocznik Ochrona Środowiska

|

2004

|

Tom 6

51-62

EN

Management and protection of the ground water is most important, since ground water is considered as the most precious resource in the earth. Once this vital resource is contaminated it will cause several ecological disturbances. In recent years the large-scale occurrence of ground water contamination by some inorganic pollutants like arsenic and fluoride and the associated human sufferings is a threat of this millennium. The severity, magnitude and spread of such problem over the world have reached at an alarming stage (1,2). The source of contamination of ground water is primarily geogenic in origin, with some anthropogenic activities accelerating the problem. The actual mechanism of leaching of the contaminants from the parent minerals to the aquifers is not understood. Still it is clear that indiscriminate use of ground water definitely aggravate the problem. It is estimated that at least sixty four million people in the world are suffering from fluoride related health problem (3) and more than four million people in India, in the state of West Bengal alone (4) are developed the symptom of arsenic toxicity. Both arsenic and fluoride are widely distributed throughout the earth's crust and are introduced into ground water through the dissolution of minerals and ores as well as a result of erosion from local rocks. Industrial effluents also contribute arsenic and fluoride to water in some areas. Arsenic and fluoride are also used commercially, e.g., in alloying agents and wood preservatives. Combustion of fossil fuels is a source of the contaminations in the environment through disperses atmospheric deposition. Arsenic and fluoride from water, sediment, soil and rocks can concentrate in living organisms. Among the different sources of contaminations the pollution of ground water through geological sources are very crucial. The complex pathway and mobilization pattern make the situation very critical. Fluoride and Arsenic poisoning can be prevented or at least minimized by use of alternative water sources and treated water after removal of fluoride and arsenic. Surface water, rainwater and fluoride/arsenic free ground water can be considered as alternative water sources. Among the conventional removal techniques precipitation, adsorption, ion exchange, electrolysis and reverse osmosis can be used. In our laboratory we tested some low cost waste material (viz. fly ash from thermal power plant) and natural material (laterite, the widely available clay in India) for the removal of arsenic and fluoride from contaminated drinking water.

PL

Ostatnie sprawozdania pokazują, że około 26 krajów jest dotkniętych problemem zanieczyszczenia wód gruntowych arsenem, wśród których cztery kraje południowo azjatyckie: Bangladesz, Indie (Zachodni Bengal), Chiny i Tajwan są najbardziej zagrożone. Obecnie w 29 krajach na świecie występuje problem zanieczyszczenia wód gruntowych fluorem pochodzącym tylko ze źródeł geośrodowiskowych. Wpływ na zdrowie przypadku obu tych zanieczyszczeń jest bardzo poważny, a skutki są nieodwracalne i praktycznie nie istnieje żadna kuracji mogąca wyleczyć zakażone osoby. W Indiach bardzo duża populacja cierpi z powodu zatrucia arsenem i fluorem. Ostatnie badania przeprowadzone przez UNICEF wskazują, że co najmniej 213 okręgów w 18 stanach (w tym cztery okręgi Zachodniego Bengalu), jest dotknięte tym problemem. Skala problemu zanieczyszczenia arsenem w Zachodnim Bengalu jest bardzo poważna w dziewięciu okręgach z pośród osiemnastu. Średnia wysokiego stężenia arsenu jest 4,5 razy przekracza wartość tolerowaną przez ludzkie ciało (0,05 mg/L, norma w Indiach). W niektórych miejscach wartość ta przekroczona jest nawet siedmiokrotnie. Najwyższe oznaczone stężenie fluoru w wodzie gruntowej w Zachodnim Bengalu wynosiło 19 mg/L (maksymalna dopuszczalna wartość wg WHO to 0,5 mg/). Największe stężenie fluoru w wodzie gruntowej w Indiach oznaczono w miejscowości Haryana i wynosiło ponad 84 mg/L. Nasze badania we wsiach Nashipur, Bhabanandapur, Nowapara, Chakatla, Junidpur w dzielnicy Rampurhat, okręgu Birbhum, Zachodni Bengal pokazują największe stężenie fluoru wynoszące 16,0 mg/L (prawie 16 razy większe niż granicę dopuszczalną przez WHO). Na terenie badań prawie 90% dzieci w grupie wiekowej poniżej 15 lat posiada rozwinięte symptom fluorozy dentystycznej. W typowych badaniach około 21 000 próbek włosów, paznokci, naskórka i moczu (tylko metabolity arsenu zostały zmierzone) mieszkańców terenów skażonych arsenem zostało zanalizowanych na zawartość arsenu. Około 10÷15% z tych próbek pochodzi od ludzi mających uszkodzenia skóry spowodowane przez arsen. 56%, 80% i 87% z analizowanych próbek zawiera arsen we włosach, paznokciach i moczu w ilościach przekraczających poziom normalnym / toksyczny (włosy).

8

Removal/reduction of organic pollutants from aqueous environment

Sarkar M., Das M., Manna S., Acharya P.

Rocznik Ochrona Środowiska

|

2003

|

Tom 5

79-86

PL

Obecność organicznych zanieczyszczeń w strumieniu ścieków znacznie degraduje jakość wody. Zarówno własność estetyczne jaki i organizmy wodne stają wobec niebezpieczeństwa związanego z taką degradacją. Usunięcie zanieczyszczeń organicznych szczególnie za pomącą prostych i tanich metod jest wyzwaniem dla naukowców zajmujących się środowiskiem. Obecnie komunikaty naukowe mówią o możliwości zastosowania popiołów lotnych, odpadów stałych powstających w elektrociepłowniach, w usuwaniu albo redukcji ładunków niektórych organicznych zanieczyszczeń. W referacie przedstawiono wyniki badań nad adsorpcją siarczanu dodecylu sodu SDS (anionowy środek powierzchniowo czynny), zieleni malachitowej MG oraz 4-nitrofenolu na popiołach lotnych. Usunięcie SDS, 4-nitrofenolu i zieleni malachitowej na węglu aktywnym jest skutecznym i zadowalającym procesem. Ale koszt tej operacji jest bardzo wysoki. Dlatego, przedsięwzięto obecne badania używając popiołów lotnych jako substancji adsorbująca. W porównaniu do węgla aktywnego efektywność usunięcia na popiołach lotnych jest mniejsza w przypadku 4-nitrofenolu i SDS. Ale popioły lotne, będąc odpadem, są bardzo tanie. W ten sposób użycie popiołów lotnych w usuwaniu organicznych zanieczyszczeń okazuje się być wykonalne pod względem kosztów. Proces jest wykonalny kinetycznie i termodynamicznie, prosty w wykonaniu i tani.

EN

The problem of considerable contamination of the aqueous environment with organic pollutants still requires the development of quick and simple methods for the removal, separation and determination of these compounds. The main classes of organic compounds that most of the industries use and discharge into the effluents are phenol, surfactant and dye. All these compounds are troublesome contaminants which pose not only to toxicity and health hazards but also hamper the environmental treatment processes. In chemical industry phenol is considered as an important starting materials for numerous intermediates and finished products. It is used for the production of a wide range of consumer goods and process materials ranging from adhesives, resins, emulsifiers and detergents, plasticizers, herbicides, dyes and flavors. The worldwide production of phenol is estimated to be 5 million tons per year. Phenol and its analogues are known to be toxic to microbes. The sign of acute illness induced by phenols in experimental animals as well as in humans is known. Continuous ingestion of phenol for a prolonged period of time causes mouth sore, diarrhoea, excretion of dark urine and impaired vision at concentration levels 10÷240 ppm. Lethal blood concentration for phenol is around 1.3 g/L. phenols are toxic to several biochemical functions and to fish life. It acts as a substrate inhibitor in the bio-transformation. World Health Organization (WHO) prescribed a concentration 1 ppb as the guideline concentration in drinking water [1]. Disposal of dyeing industry waste water pose one of the major problem, because such effluents contain a number of contaminants including acid or base, dissolve solids, surfactants and color. Out of these, color is the first contaminant to be recognized because it is visible to human eye. The dye causes the harmful action to various aquatic lives. As it is resistant to light it protects the sunlight from penetrating through it and reduces the aesthetic quality of water. Possible methods of color removal include chemical oxidation, froth flotation, coagulation, adsorption, etc. The anionic surfactants generally are removed by the chemical precipitation, foam separation, ultrafiltration and adsorption. Possible means of removal of phenols from waste water include ion exchange, reverse osmosis, chemical oxidation, precipitation, distillation, gas stripping, solvent extraction, adsorption or bio remediation. Removal of SDS, 4-nitrophenol and malachite green by activated carbon is an efficient and acceptable process. But the cost of operation is very high. Therefore, the present study is undertaken using fly ash as the adsorbent. Compared to activated carbon the efficiency of removal is less in case of 4-nitrophenol and SDS. But fly ash, being a waste material, is very cheap; only the carrying cost from the site of thermal plant to the laboratory is needed. Thus the use of fly ash in removing organic pollutants appears to be a cost viable. The simplicity of the technique makes the process quite acceptable.

9

Cause, effect and remedial options for fluoride in drinking water

Sarkar M., Banerjee A.

Rocznik Ochrona Środowiska

|

2003

|

Tom 5

123-129

EN

Increasing population in developing countries and high industrialization of the advanced countries are creating environmental problems of enormous dimensions. Fluoride contamination of drinking water is one of such problems worldwide. At present, twenty nine countries, are reported to be affected with fluorosis, the fluoride related disease. The problem in India, too is known for quite a long time. Recently the fluoride concentration in the ground water of Rampurhat and Nalhati block of Birbhum district, West Bengal, is found much above the safe limit. In the present communication the fluoride level in the drinking water of different parts of India with special emphasis on West Bengal is highlighted. The cause of elevated fluoride level in the ground water, its effect on the health status of the people in the affected area is presented. Moreover, the remedial options for reduction of fluoride from drinking water are discussed. Considering the limitations and difficulties of the above processes we develop a simple, low cost and technofeasible method in our laboratory for removal of fluoride in drinking water. The locally available natural material Laterite (or red soil) is used as an adsorbent. The fluoride partitioning between Laterite-solution phases is determined by clay type and dominant cations of Laterite, total amount of fluoride in the solution and the pH and temperature of operation. The quick attainment (1 hr) of equilibrium makes the process technofeasible. The adsorption isotherm follows a favourable L-type nature. Either Langmuir or Freundlich adsorption isotherm can be applied changing particular range of fluoride concentration. The process is energetically favourable as indicated by negative free energy change of process. The process is aided by higher temperature and higher dose of Laterite. The kinetic consideration indicates that both surface adsorption and pore diffusion are operative and the process is favorable kinetically. The local abundance of Laterite as well as its easy regeneration makes the process quite cheap and acceptable by rural people.

PL

Celem obecnych badań przedstawionych w tym artykule jest przegląd miejsc występowania fluoru w różnych częściach Indii. Pomiary jakości wody wskazują, że niektóre części dzielnicy Birbhum w West Bengal są również dotknięte wysokim stężeniem fluoru w wodzie do picia. Mieszkańcy wsi, którzy są biedni i ze stosunkowo niską świadomością zdrowia, bardzo cierpią na fluorozę zębową, szkieletową i nie szkieletową. Powaga problemu we wsi Nashipur w Birbhum jest taka, że zamieniła się ona teraz w wioskę "niepełnosprawnych". Ludzie spożywają wodę do picia o wysokiej zawartości fluoru (19 mg/l), gdy górna granica określana przez WHO wynosi 1,5 mg/l. Wysokie zawartość fluoru spowodowana jest budową geologiczną terenu. Możliwość pojawienia się fluoru w wodzie gruntowej w pobliskich dzielnicach jak Bankura i Purulia, mających podobną geologiczną budowę, nie może zostać odrzucona. Aby złagodzić cierpienia miejscowych ludzi i dostarczyć bezpieczną wodę do picia zaproponowano prostą, tanią i wykonalną technicznie metodę oczyszczania wody. Lokalnie dostępny, naturalny minerał laterit (albo czerwona ziemia) został zastosowany jako substancja adsorbująca. Miejscowa obfitość lateritu, jak również jego łatwa regeneracja czyni proces całkiem tanim i do przyjęcia przez mieszkańców wsi.

10

Design and performance of fixed bed adsorber for treatment of malachite green as single solute as well as in bisolute composition

Sarkar M., Das M.

Rocznik Ochrona Środowiska

|

2001

|

Tom 3

129-137

EN

The effluents from the dye stuff manufacturing and consuming industries that contain a number of contaminants including acid and base, dissolved solids, toxic organic compounds and color are the important source of water pollution. Out of these, color is the first contaminant to be recognised because it is visible to human eye. The dyes present in the effluents may undergo chemical as well as biological changes, consume dissolved oxygen from the stream, disturb the aquatic ecosystem and lower the aesthetic value of water. There are two major technologies for treatment of organic in waste waters i.e. oxidation and adsorption [1, 2]. In oxidation methods UV/ozone or UV/ H2O2 treatments are possibly the best technologies to totally eliminate organic carbons in waste water [3], but they are only effective in waste water with very low concentrations of organic compounds. Thus significant dilution is necessary as a facility requirement. In adsorption methods, activated carbon and polymeric resins are the best adsorbent for removal of organic wastes from relatively concentrated waste water [4], but the high cost of adsorbents and difficulty in regeneration make their use limited. In the search for a low cost adsorbent in our laboratory fly ash, the waste solid generated from thermal power plant, was found to be a potential adsorbent for removal of organic pollutants like dye, surfactant and phenol [5-7] as a single solute. Treatment of single solute using fly ash is relatively simple compared to the real samples which contain more than one solute that are adsorbed simultaneously and competitively on the fly ash. The aim of present study therefore is to propose the mechanism of bisolute adsorption of dye (malachite green) and organic pollutant (phenol) and performance evaluation or the validity of the model in a fixed bed adsorbed. Adsorption isotherms have been used for preliminary selection of an adsorption of an adsorbent to find out the effectiveness of adsorption as well as indication for maximum quantity that can be adsobed by a particular unit. However, adsorption isotherms can not give accurate scale up data in the fixed bed system because (i) adsorption in column is not at equilibrium, (ii) adsorbent rarely becomes totally exhausted in commercial processes, (iii) the effects of recycling remain unknown, and (iv) the isotherms can not predict chemical or biological changes occurring in the adsorbent. Therefore the practical applicability of the adsorbent in column operation has been investigated to obtain a factual design model in the case of single solute as well as in presence of a second solute i.e. the case of bisolute composition. Further, in addition to removal, phenol and MG were recovered from their retained phase using methanol as eluent. The elution curves (Fig. 3) indicate that quantitative elution is effected in case single solute composition than when present together with phenol. It indicates that complete elution requires much eluent in the bisolute situation. The data further indicates that regeneration of fly ash is possible for fresh adsorption. Possibly the solvent elution together with thermal regeneration provides better results for mixed and bisolute composition. It is observed that the same column can be used for 20 cycles of adsorption-elution without reducing the BTC.

PL

W poszukiwaniu taniego adsorbentu w naszym laboratorium przekonano się, że popiół lotny - stały odpad powstający w elektrociepłowni - może być potencjalnym adsorbentem do usuwania takich zanieczyszczeń organicznych jak: barwniki, środki powierzchniowo czynne i fenol z roztworów jednoskładnikowych. Usuwanie zanieczyszczenia z roztworu jednoskładnikowego przy użyciu popiołów lotnych jest stosunkowo proste w porównaniu do próbek prawdziwych, zawierających więcej niż jeden składników, które adsorbowane są na popiołak lotny jednocześnie, konkurując ze sobą. Dlatego też celem przedstawionych badań jest zaproponowanie mechanizmu adsorpcji z roztworu dwuskładnikowego barwnika (zieleń malachitowa) i zanieczyszczenia organicznego (fenol) oraz ocena działania lub prawdziwości modelu przy zastosowaniu stałego złoża adsorpcyjnego. Do wstępnej selekcji adsorpcji adsorbentu użyto izoterm adsorpcji, aby zbadać skuteczność adsorpcji a także granicę maksymalnej ilości, która może być zaadsorbowana przez określoną jednostkę. Jednakże izotermy adsorpcji nie mogą oddać dokładnej skali danych uzyskanych na instalacji ze stałym złożem, ponieważ: (i) adsorpcja w kolumnie nie jest w stanie równowagi, (ii) adsorbent rzadko zostaje całkowicie wyczerpany w czasie prowadzenie procesów na skalę przemysłową, (iii) wpływ recyrkulacji pozostaje nie znany, (iv) izotermy nie mogą przewidywać zmian chemicznych lub biologicznych zachodzących na adsorbencie. W związku z tym zbadano praktyczne zastosowanie adsorbentu w systemie kolumnowym, aby otrzymać faktyczny model w przypadku pracy na roztworze jednoskładnikowym oraz w obecności drugiego składnika tj. przypadek roztworu dwuskładnikowego. Badania wykazały, że adsorpcja zarówno fenolu jak i zieleni malachitowej jest korzystna procent adsorpcji wzrastał wraz ze spadkiem stężenia początkowego, wzrostem dawki, spadkiem rozmiaru ziaren popiołu lotnego oraz wzrostem temperatury. Wykonano badania na systemie kolumnowym z zastosowaniem jednoskładnikowego roztworu zieleni malachitowej oraz próbek dwuskładnikowych i wyznaczono pojemność do punktu przełamania. Wyniki pokazują, że pojemność jest nieco wyższa w przypadku roztworu jednoskładnikowego w porównaniu do roztworu z zawartością fenolu. Kolejne badania wykazały, że możliwa jest regeneracja popiołu lotnego do ponownego użycia w procesie adsorpcji, przy użyciu metanolu jako eluentu. W procesie tym możliwe jest także odzyskiwanie fenolu i zieleni malachitowej. W czasie badań zaobserwowano, że ta sama kolumn może być używana przez 20 cykli adsorpcja-regeneracja bez utraty pojemności adsorpcyjnej.

11

Equilibrium process optimisation for Adsorption of phenol from aqueous solution on fly ash during batch operation

Sarkar M., Acharya P.

Rocznik Ochrona Środowiska

|

2000

|

Tom 2

103-112

EN

Phenol and its higher homologues are the aromatic molecules that degrade aqueous environments in various ways. The origin is both anthropogenic as well as xenobiotic. Xenobiotic sources are industrial wastes derived from fossil fuel extraction, chemical process industries such as phenol manufacturing plants, pharmaceutical industries, wood processing industry, and pesticide manufacturing plants. Continuous ingestion of phenol for a prolonged period of time may cause mouth sore, diarrhea, excretion of dark urineAnthropogenic sources are from forest fire, natural runoffs from urban area where asphalt is used as binding material and natural decay of lignocellulosic materials. and impaired vision at concentration levels ranging between 10 and 240 mg.dm-3 (1). Carbolic acid and cresols are used as anticeptic agents in surgery, which indicates that they are toxic to microbes. Lethal blood concentration for phenol is around 4.7 to 130 mg.dm-3. Phenols are toxic to several biochemical functions (2) and to fish life (3). It acts as a substrate inhibitor in the biotransformation (4). Phenol at concentration as low as 5.0.10-3 mg.dm-3 imparts typical smell upon chlorination and that is why WHO has prescribed a concentration of 1.0.10-3 mg.dm-3 as the guideline concentration for drinking water (5). Elimination of phenol, thus, is a necessity to preserve the environmental quality. Removal of phenol from wastewater by adsorption on activated carbon, synthetic resins have been reported (6-14). But the high cost and difficult procurement of activated carbon and synthetic resins prohibits their use for wastewater treatment. In an aim to search for an alternative, fly ash, the solid waste generated from thermal power plant is chosen as the adsorbent and its adsorption efficiency for phenol removal is highlighted in the present communication. All the reagents were of analytical reagent grade. Standard solution of phenol (5.0.102 mg.dm-3) was prepared by dissolving it in minimum volume of acetone and diluting the solution with distilled water to prepare the test solutions. Fly ash was collected from Bandel Thermal Power Station, Triveni, West Bengal. It was dried, sieved for a definite size and used without pretreatment. Batch study was performed by shaking 1.0 g of fly ash and 50 ml of aqueous phenol solution of appropriate concentration, temperature and pH in glass bottles placed in a shaking incubator. After attaining the equilibrium the adsorbent was removed and phenol concentration was measured spectrophotometrically at 270 nm. Physico-chemical characterisation of fly ash The chemical analyses of fly ash include loss on ignition at 800°C, silica, aluminium oxide, calcium oxide and magnesium oxide. Physical properties such as specific gravity and surface area are also determined (Table 1). Adsorption occurs due to the accumulation of solute from aqueous solution to the surface of adsorbent. The time at which equilibrium is attained is known as equilibrium time and the concentration at this time is the equilibrium concentration. The adsorption equilibrium and the adsorption time depend on several factors such as nature or speciation of phenol and surface property of fly ash, solution pH as well as the operational temperature. In order to find out the time for equilibrium adsorption, the interaction period for phenol and fly ash was varied and the percent adsorption was plotted for different time intervals. It was found that at the initial stage, rate of adsorption of phenol is quite high and reaches a maximum after 240 minutes that does not change with further lapse of time.

PL

Praca dotyczy optymalizacji procesu równowagowego adsorpcji fenolu z wodnych roztworów przy wykorzystaniu lotnych popiołów. Fenole i ich wyższe homologiczne są związkami aromatycznymi, które powodują degradację środowiska wodnego. Stężenia fenoli w granicach od 10 do 240 mg/dm3 są groźne dla organizmów żywych, nie tylko człowieka ale również świata zwierzęcego. Człowiek odczuwa zapach fenolu już przy stężeniach 5ź10-3 mg/dm3, podczas gdy Światowa Organizacja Zdrowia dopuszcza spożywanie wody pitnej przy stężeniu fenolu poniżej 1ź10-3 mg/dm3. Jest to zatem temat istotny problem badawczy. Autorzy przeprowadzili badania adsorpcji i oczyszczania roztworów z fenolu. Do badań doświadczalnych autorzy przyjęli standardowy roztwór fenolu 5ź10-2 mg/dm3 przez rozpuszczenie go w minimalnej ilości acetonu i wykonanie roztworu do testowania z wodą destylowaną. Lotne popioły do badań pobrano z Ciepłowni Triveni w Zachodnim Bengalu, Indie. Wykonano charakterystykę fizykochemiczną pobranych popiołów a następnie przeprowadzono optymalizację zmiennych operacyjnych. Wiadomo, że szybkość procesu adsorpcji wzrasta wraz z temperaturą, co przedstawiono w postaci modelu. Przy stałej temperaturze, proces adsorpcji zależy jedynie od trzech parametrów: Co - początkowego stężenia fenolu, PS - wielkości cząstki adsorbentu, oraz pH - kwasowości/zasadowości środowiska. Do zbadania danych adsorpcji równowagowej wykorzystano równanie izotermy adsorpcji Langmuir'a. Krzywe izotermy Langmuir'a wykreślono dla trzech różnych temperatur, na podstawie których wyznaczono stałe Langmuir'a Qo (mg/g) i b (dm3/mg). Wysokie współczynniki regresji, wynoszące ponad 0,99 i niskie wartości wariancji (0,27 i mniej) świadczą o prawidłowym wyborze izotermy adsorpcji Langmuir'a. Dla zbadania natury jak i możliwości przeprowadzenia procesu wyznaczono termodynamiczne parametry adsorpcji. Ujemne wartości zmiany energii swobodnej Gibbs'a OG dla trzech badanych temperatur świadczą, że proces adsorpcji fenoli przebiega spontanicznie, natomiast pozytywna wartość entalpii OH poparta rosnącą losowością (dodatnia wartość entropii AS) mówi, że jest to proces endotermiczny.