Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Występowanie mikrozanieczyszczeń z makrogrupy PPCPs w wodzie basenowej

Lempart A., Kudlek E., Dudziak M.

Proceedings of ECOpole

|

2018

|

Vol. 12, No. 1

169--176

PL

Utrzymywanie mikrobiologicznej jakości wody basenowej, mające na celu zahamowania rozprzestrzeniania się zakażeń i chorób, jest priorytetem dla wszystkich właścicieli i zarządców basenów. Istnieje wiele środków dezynfekcyjnych stosowanych w basenach, które mogą potencjalnie powodować produkcję szerokiej gamy ubocznych produktów dezynfekcji (DBP). Mikrozanieczyszczenia te powstają na skutek reakcji z organicznymi i nieorganicznymi substancjami wprowadzanymi na obiekty przez ich użytkowników. Oprócz wielu ubocznych produktów dezynfekcji, w wodzie basenowej współcześnie identyfikowane są również mikrozanieczyszczenia z makrogrupy PPCPs (ang. Pharmaceuticals and Personal Care Products). Przeprowadzone w pracy chromatograficzne analizy jakościowe wody pobranej z niecki basenu szkolnego wykazały obecność ponad 100 różnych mikrozanieczyszczeń, niezidentyfikowanych dotychczas w tym środowisku, m.in. leków, hormonów, witamin, domieszek przemysłowych czy też składników kosmetyków. Do identyfikacji związków zastosowano metodę chromatografii gazowej z detekcją mas GC-MS z jonizacją elektronową poprzedzoną ekstrakcją do fazy stałej SPE (ang. Solid Phase Extraction).

EN

Maintaining the microbial water quality in order to inhibit the spread of infections and diseases is the priority for every swimming pool owners and managers. There is a number of disinfectants that have been used for swimming pool, which potentially produce a wide range of disinfection by-products (DBPs). These micropollutants are produced by reaction with organic and inorganic matter entering swimming pools by their users. Besides DBPs there are many others micropollutants from PPCPs macro group (Pharmaceuticals and Personal Care Products) that are nowadays identified in swimming pool water. This article describes research conducted on the school swimming pool water. Qualitative chromatographic analysis have shown the presence of more than 100 micropollutants that have not been identified in these environment yet, including medicines, hormones, vitamins, industrial admixtures or cosmetic ingredients. Gas chromatography with GC-MS detection and electron ionization followed by SPE (Solid Phase Extraction) was used to identify the compounds.

2

Oczyszczanie ścieków pralniczych w różnych konfiguracjach zaawansowanych procesów utlenienia

Kudlek E.

Proceedings of ECOpole

|

2018

|

Vol. 12, No. 2

523--529

PL

Ścieki przemysłowe stanowią poważne zagrożenie środowiskowe ze względu na ich niejednokrotnie wysokotoksyczny charakter. Skład tego typu strumieni wodnych zależy ściśle od gałęzi przemysłu, w której są wytwarzane, oraz od procesów ich przetwarzania i magazynowania. Jedną z powszechnie stosowanych metod unieszkodliwiania ścieków przemysłowych jest ich rozcieńczanie i odprowadzanie do kanalizacji bytowo-gospodarczej, co nie rozwiązuje problemu znacznych ładunków substancji organicznych i nieorganicznych trafiających na konwencjonalne układy oczyszczania oparte głównie o metody osadu czynnego. Poważny problem stanowią między innymi ścieki pralnicze, które w swoim składzie zawierają znaczne stężenia anionowych, kationowych i niejonowych surfaktantów. W pracy oceniono efektywność rozkładu substancji organicznych oraz niejonowych surfaktantów w różnych konfiguracjach zaawansowanych procesów utlenienia, tj. UV, UV/H2O2, UV/O3 oraz UV/TiO2. Ścieki przed procesem fotochemicznym poddano filtracji na filtrach (0,45 nm) z włókien szklanych. Wykazano, że wraz ze wzrostem czasu prowadzenia procesów obniża się stężenie ogólnego węgla organicznego (OWO). Najwyższą efektywność usuwania niejonowych surfaktantów obserwowano dla procesu UV/TiO2. Prowadzenie procesu w obecności cząsteczek TiO2 wymaga wprowadzenia dodatkowego etapu oczyszczania w celu separacji katalizatora od mieszaniny poreakcyjnej, co nie jest konieczne w przypadku pozostałych konfiguracji opartych o promieniowania UV.

EN

Due to their often high toxicity character, industrial wastewaters are hazardous to the environment. The composition of these type of water streams strictly depends on both their processing, their storage and the industry sector, in which they are produced. One of the commonly used industrial wastewater treatment methods is their dilution and discharging into sewerage system. It does not solve the problem of significant loads of organic and inorganic substances reaching conventional wastewater treatment systems, which are mainly based on activated sludge methods. Laundry wastewater is one of the most problematic water streams, as they contains significant concentrations of anionic, cationic and nonionic surfactants. In this paper the efficiency of the decomposition of organic substances and nonionic surfactants in various configurations of advanced oxidation processes, i.e. UV, UV/H2O2, UV/O3 and UV/TiO2 was evaluated. Before the implementation of the photochemical processes the wastewater was filtered on glass fiber filters (0.45 nm). It has been shown, that the concentration of total organic carbon (TOC) decreases with the increase in the process time. The highest removal efficiency of nonionic surfactants was observed for the UV/TiO2 process. The process conducted in the presence of TiO2 particles requires the implementation of an additional treatment step to separate the catalyst from the postreaction mixture. It is not necessary for other UV-based configurations.

3

Obniżanie twardości odpływów z oczyszczalni ścieków komunalnych za pomocą filtracji membranowej

Dudziak M., Kudlek E.

Proceedings of ECOpole

|

2018

|

Vol. 12, No. 1

149--156

PL

Odpływ z oczyszczalni ścieków komunalnych może charakteryzować się wysokim stężeniem zarówno soli wapnia, jak i magnezu, powodującym twardość tego strumienia wodnego. Będzie to dotyczyło głównie lokalizacji, gdzie występują systemy dystrybucji wody bazujące na ujęciach wód podziemnych. Wykorzystywanie twardej wody m.in. w gospodarstwach domowych powoduje, że powstające w wyniku działalności bytowej ścieki będą również charakteryzować się twardością. Twardość ścieków nie jest wskaźnikiem normatywnym. Jest to jednak istotny aspekt badawczy w obszarze odzyskiwania wody ze ścieków. W pracy podjęto badania nad obniżeniem twardości ogólnej odpływu z wybranej oczyszczalni ścieków zlokalizowanej na Górnym Śląsku w Polsce. W badaniach wstępnych określono, że odpływ z badanej oczyszczalni ścieków, według powszechnej klasyfikacji twardości wód, jest jak woda twarda (350-550 mg CaCO3/dm3). Do obniżenia twardości odpływu ścieków zaproponowano filtrację membranową, w tym nanofiltrację i odwróconą osmozę. Procesy prowadzono porównawczo z wykorzystaniem rurowych membran kompozytowych firmy PCI Membrane System Inc. Do nanofiltracji zastosowano membranę AFC-30, a do odwróconej osmozy AFC-80. W obu przypadkach ciśnienie transmembranowe wynosiło 2,0 MPa, a temperatura i prędkość liniowa nadawy odpowiednio 20 °C i 3,4 m/s. Wykazano, że ścieki oczyszczone zarówno w procesie odwróconej osmozy, jak i w nanofiltracji były bardzo miękkie. Można więc rozważyć ich wykorzystanie np. na potrzeby gospodarcze. Jednak pod względem wydajności membrany korzystniejszy był proces nanofiltracji.

EN

The effluents from urban wastewater treatment plant are characterized by high concentrations of both calcium and magnesium salts which contribute to the hardness of this particular water flux. It applies primarily to places where the distribution systems draw water from underground sources. Using hard water, for instance, in households causes the domestic wastewater to be hard as well. The hardness of wastewater is not a normative indicator. However, it is an important scientific aspect in the field of water reclamation. As part of this work, research of the reduction of the overall hardness of effluent from the selected urban wastewater treatment plant in the Upper Silesia (Poland) was commenced. After the preliminary tests it was determined that, according to the common water hardness classification, the hardness of effluent from the researched treatment plant equals the hardness of hard water (350-550 mg CaCO3/dm3). In order to reduce the hardness of wastewater effluent a membrane filtration, including nanofiltration and reverse osmosis, was proposed. The processes were performed comparatively with the use of composite pipe membranes of PCI Membrane System Inc. (USA). The membrane used for nanofiltration was AFC-30 and the one for reverse osmosis was AFC-80. In both cases the transmembrane pressure was 2.0 MPa, while temperature and feed linear velocity amounted to 20 °C and 3.4 m/s, respectively. It was determined that after both the reverse osmosis and nanofiltration the treated wastewaters were very soft. Therefore, the use of these processes, for instance, for productive purposes, may be considered. It should also be borne in mind that the nanofiltration process was more favorable in terms of membrane effectiveness.

4

Identyfikacja ubocznych produktów rozkładu wybranych pestycydów w trakcie zaawansowanych procesów utleniania

Kudlek E.

Proceedings of ECOpole

|

2018

|

Vol. 12, No. 2

513--521

PL

W pracy dokonano próby identyfikacji ubocznych produktów rozkładu trzech pestycydów, tj. triklosanu, trialatu i oksadiazonu, w trakcie ozonowania, chlorowania i oddziaływania promieniami UV na ich roztwory wodne. Identyfikację związków wykonano w oparciu o wyniki analizy GC-MS z wykorzystaniem biblioteki widm masowych NIST v17. Wykazano, że w trakcie wszystkich trzech przeprowadzonych procesów dochodzi do niepełnego rozkładu pestycydów. Wraz ze wzrostem dawki ozonu i czasu naświetlania promieniami UV wzrastała liczba generowanych produktów rozkładu związków. W trakcie procesu chlorowania dochodziło do przyłączania się jonów Cl- do cząsteczek badanych mikrozanieczyszczeń, co w przypadku triklosanu prowadziło do generowania związków zawierających w swojej budowie cztery lub pięć atomów chloru. Wykonana analiza toksykologiczna z użyciem testu Microtox® i Lemna sp. Growth Inhibition Test wykazała toksyczny charakter roztworów poprocesowych. Uboczne produkty rozkładu triklosanu i trialatu powstałe w procesie naświetlania ich wodnych roztworów promieniami UV przyjmowały charakter wysokotoksyczny względem organizmów wskaźnikowych (efekt toksyczny >75 %). Uniemożliwia to odprowadzenie tych roztworów do środowiska naturalnego.

EN

The paper presents an attempt of the identification of the decomposition by-products of three pesticides: triclosan, triallat and oxadiazon during ozonation, chlorination and UV irradiation of their water solutions. The identification of compounds was performed based on the results of the GC-MS analysis using the NIST v17 mass spectral library. It has been shown that during all of tested decomposition processes, incomplete degradation of pesticides occurs. The number of micropollutant decomposition by-products increases with the increase of applied ozone dose and UV irradiation time. During the chlorination process Cl– ions were added to the tested compound molecules. In the case of triclosan, it led to the generation of compounds containing four or five chlorine atoms in their structure. The toxicological analysis performed by the use of the Microtox® and Lemna sp. Growth Inhibition Test showed the toxic nature of post-process solutions. The decomposition by-products of triclosan and triallat, generated during the UV irradiation process, were highly toxic against the test organisms (toxic effect > 75%). This makes it impossible to drain these solutions into the natural environment.

5

Zastosowanie odczynnika Fentona modyfikowanego nanożelazem do rozkładu barwników azowych (AR27 i RB5) w roztworach wodnych

Barbusiński K., Kliś S., Thomas M., Kudlek E.

Ochrona Środowiska

|

2018

|

Vol. 40, nr 3

35--39

PL

Badano skuteczność rozkładu dwóch barwników azowych (Acid Red 27 – AR27 oraz Reactive Black 5 – RB5) w roztworach wodnych o stężeniu 100 mg/dm3 poddanych działaniu odczynnika Fentona modyfikowanego nanożelazem (H2O2/nFeo). W przypadku każdego barwnika określono najkorzystniejsze wartości parametrów procesu, przy których uzyskano widoczne odbarwienie roztworu (barwnik AR27: pH=3, dawka H2O2 40 mg/dm3, dawka nFeo 60 mg/dm3, czas reakcji 15 min, barwnik RB5: pH=3, dawka H2O2 50 mg/dm3, dawka nFeo 20 mg/dm3, czas reakcji 15 min). W tych warunkach zmniejszenie wartości ChZT roztworów barwników AR27 i RB5 wynosiło odpowiednio 82,6% i 86,5, a zmniejszenie ich toksyczności (mierzonej testem Microtox) – odpowiednio 100% i 92,7%. W celach porównawczych do rozkładu barwników zastosowano także klasyczny odczynnik Fentona (H2O2/Fe2+). Widoczne odbarwienie wodnego roztworu barwnika AR27 uzyskano w tym przypadku przy pH=3,5, dawce H2O2 60 mg/dm3, stosunku [Fe2+]/[H2O2]=0,3 w czasie 15 min, a barwnika RB5 pH=3,5, dawce H2O2 40 mg/dm3, stosunku [Fe2+]/[H2O2]=0,75 w czasie 15 min. Zmniejszenie wartości ChZT roztworów AR27 i RB5 wynosiło odpowiednio 71,5% i 71,8%, a zmniejszenie ich toksyczności – 100% i 84,4%. Obie zastosowane metody utleniania, poza odbarwieniem roztworów wodnych, pozwoliły na zmniejszenie wartości ChZT roztworów barwników do 21÷49 mgO2/dm3. Zgodnie z klasyfikacją toksyczności próbek wodnych, wszystkie badane roztwory barwników z klasy próbek wysokotoksycznych (toksyczność >75%), po poddaniu ich działaniu odczynnika Fentona można uznać za nietoksyczne (toksyczność <25%).

EN

Effectiveness of two azo dyes decomposition (Acid Red 27 – AR27 and Reactive Black 5 – RB5) with the Fenton reagent modified with nanoiron (H2O2/nFeo) was studied in aqueous solutions at a concentration of 100 mg/L. For each dye, the most favorable process parameters were determined to obtain visual discoloration of tested solutions (AR27: pH = 3, H2O2 = 40 mg/L, nFeo = 60 mg/L, t = 15 min; RB5: pH = 3, H2O2 = 50 mg/L, nFeo = 20 mg/L, t = 15 min). Under these conditions, the decrease in COD values for AR27 and RB5 was 82.6% and 86.5, respectively and in toxicity (Microtox test) – 100% and 92.7%, respectively. For comparative purposes, classic Fenton reagent (H2O2/Fe2+) was also used for the dye decomposition. For AR27, the visual discoloration of the aqueous solution was obtained within 15 min at pH = 3.5, H2O2 = 60 mg/L, [Fe2+]/[H2O2]=0.3 and for RB5 – within 15 min at pH = 3.5, H2O2 = 40 mg/L, [Fe2+]/[H2O2]=0.75. The decrease in COD values for AR27 and RB5 was 71.5% and 71.8%, respectively and in toxicity – 100% and 84.4%, respectively. Both oxidation methods applied, beside visual discoloration of the aqueous solutions, allowed for the COD reduction to the level of 21–49 mgO2/L. According to the toxicity classification for water samples, all the highly toxic samples of dye solutions tested (toxicity >75%) could be considered non-toxic (toxicity <25%) after the Fenton reagent application.

6

The Presence of Compounds from the Personal Care Products Group in Swimming Pool Water

Lempart A., Kudlek E., Lempart M., Dudziak M

Journal of Ecological Engineering

|

2018

|

Vol. 19, nr 3

29--37

EN

The global production of several thousands of Personal Care Products (PCPs) every year makes the release of PCPs to the environment an unavoidable by-product of a modernized lifestyle. Multiple studies have detected PCPs worldwide in various aquatic environments, including swimming pools. In the presented work, the concentrations of three selected compounds from the PCPs group were examined in 15 swimming pools with different functions. The aim of the study was to show the influence of various factors on the concentration levels of selected micropollutants. Two UV filters: BP-3 (oxybenzone), BP-8 (dioxybenzone) and one antioxidant BTH (dibutylhydroxytoluene) were selected for the research. The extraction of micropollutants from the swimming pool water matrix was carried out by Solid Phase Extraction (SPE). The extracts were analyzed using a gas chromatograph (GC) coupled to the mass detector (MS). BHT was the most common compound. Its concentration ranged from 3.8 ng/L to 5.5 ng/L. The most rarely occurring compound was BP-3. The concentration of this compound varied the most, from 18.5 ng/L to 1178.6 ng/L. BP-8 was present in 10 from 15 tested pools at the concentration level of 49.9–226.9 ng/L. The frequency of occurrence characterizing different micropollutants from PCPs group was higher in recreational pools than in sports pools. It was also observed that the applied water treatment technology may affect the presence of Personal Care Products in the swimming pool water. No impact of basic water quality parameters on the levels of tested pharmaceuticals has been shown in this research.

7

Kinetics of the Photocatalytic Decomposition of Bisphenol A on Modified Photocatalysts

Zawadzki P., Kudlek E., Dudziak M.

Journal of Ecological Engineering

|

2018

|

Vol. 19, nr 4

260--268

EN

This paper presents the evaluation of the photocatalytic kinetics of bisphenol A decomposition in the presence of commercial titanium(IV) oxide and modified photocatalysts (composites). The following modification methods were used: mechanical mixing, calcination and impregnation. The decomposition process was carried out with the addition of photocatalysts and activated carbon at doses of 100 mg/dm3 and 25 mg/dm3, respectively. The photocatalytic process was performed in a reactor from the Heraeus Company (Warsaw, Poland) with a volume of 0.7 dm3. The reactor was equipped with an immersed medium-pressure mercury lamp with a power of 150 W (λ = 200–580 nm). The degree of bisphenol A decomposition was determined by chromatographic analysis preceded by solid-phase extraction SPE. The qualitative-quantitative analysis was performed using a high-performance liquid chromatograph HPLC (UV detector, λ = 218 nm) from Varian (Warsaw, Poland). The dependence of the BPA decomposition on the duration of irradiation was found, wherein the modified photocatalysts were the most effective (from 75 to 90% after 15 minutes). The order of photocatalyst efficiency has been proposed as follows: TiO2<.sub> < TiO2/AC < Cdextran-TiO2/AC < Cmethanol-TiO2/AC< Cethanol-TiO2/AC < TiO2-AC. The highest degree of decomposition was observed in the presence of TiO2/AC (99%). Numerous studies suggest that the results of the TiO2 photocatalytic oxidation of organic substances fit well with the Langmuir–Hinshelwood (L–H) kinetic model. The kinetic parameters of the photocatalysis process were carried out according to the L-H model. According to the pseudo-first-order parameters, the results showed that the decomposition of bisphenol A was most intensive in the first 15 minutes of the process.

8

Elimination of Bisphenol A from Wastewater through Membrane Filtration Processes

Dudziak M., Kudlek E., Łaskawiec E., Felis E., Kowalska K., Garbaczewski L.

Journal of Ecological Engineering

|

2018

|

Vol. 19, nr 1

69--74

EN

New priorities for the environment have resulted in a reassessment of modern technology for treatment of urban wastewater. Urban wastewater treatment mainly involves the elimination or reduction of anthropogenic organic micropollutants in the aquatic environment. In this paper, the effectiveness of bisphenol A elimination from wastewater, after biological treatment, through a complex ultrafiltration/reverse osmosis purification process was evaluated. The effectiveness of the wastewater treatment process in the tested system was also evaluated with a number of other physical and chemical analyses for pH, turbidity, colour, absorbance, TOC, phenol index, conductivity and the concentration of selected heavy metals. Within this study, the change in the hydraulic performance of the membranes was also investigated. The effectiveness of the reduction of bisphenol A concentrations during the process of ultrafiltration was small, due to the significant difference between the size of the pores of the membrane and the size of eliminated micropollutants. In the process of reverse osmosis, the wastewater treatment system reported that the concentration of bisphenol A was reduced by 68%. In the tested treatment system, the ultrafiltration/reverse osmosis completely removed colour, lead and chromium. Other contaminants were eliminated by more than 31%. In both membrane processes, there was evidence that the membrane pores were blocked, but this occurred to a greater extent during the process of reverse osmosis.

9

Ocena wpływu systemu cyrkulacji na poziom stężeń mikrozanieczyszczeń w układzie oczyszczania wody basenowej

Lempart A., Kudlek E., Dudziak M., Szyguła A.

Inżynieria Ekologiczna

|

2018

|

Vol. 19, nr 2

23--31

PL

Każda instalacja basenowa powinna zapewniać prawidłową i stałą cyrkulację wody w systemie obiegu zamkniętego, która umożliwia przedłużenie czasu całkowitej wymiany wody nawet do 1 roku. Praca takiego systemu może jednak potencjalnie powodować podwyższenie stężenia małocząsteczkowych mikrozanieczyszczeń w układzie oczyszczania wody basenowej. Celem niniejszej pracy jest potwierdzenie lub odrzucenie niniejszej tezy. W ramach badań wstępnych przeprowadzono analizę zawartości substancji organicznych i nieorganicznych w wodzie basenowej na podstawie wskaźników ogólnych takich jak OWO, absorbancja UV254 i przewodność właściwa. W zasadniczym etapie badań, próbki wody basenowej pobierane z czterech różnych punktów instalacji zostały poddane analizie chromatograficznej w celu oznaczenia małocząsteczkowych mikrozanieczyszczeń organicznych. Badaniu poddano także wodę wodociągową stosowaną do napełnienia niecki i regularnego uzupełniania strat objętości. Badanie to miało na celu wykluczenie wody wodociągowej jako potencjalnie możliwego źródła pochodzenia zanieczyszczeń w wodzie basenowej. Przeprowadzone badania wstępne wykazały niemal dwukrotny wzrost zawartości ogólnego węgla organicznego oraz absorbancji UV254 po sześciu miesiącach, co niewątpliwie świadczy o możliwości gromadzenia się zanieczyszczeń organicznych w systemach cyrkulacji wody basenowej. Tego zjawiska nie zaobserwowano w przypadku związków nieorganicznych. W wyniku analiz chromatograficznych w wodzie basenowej oznaczono farmaceutyki i pozostałości kosmetyków. Stwierdzono, że w układzie oczyszczania wody basenowej miejscem największego gromadzenia się farmaceutyków jest zbiornik przelewowy, a pozostałości kosmetyków niecka basenowa. Na omawiane zjawisko ma wpływ czas trwania filtrocyklu.

EN

Each pool installation should ensure proper and constant circulation of water in a closed circuit system. However, the operation of such a system can potentially cause the accumulation of small -molecule micropollutants in the pool water treatment system. The aim of this work is to confirm or reject this argument. As part of preliminary tests, the content of organic and inorganic substances in swimming pool water was analyzed based on general indicators such as TOC, UV254 absorbance and conductivity. In the main stage of the research, pool water samples collected from four different points of the swimming pool installation were subjected to chromatographic analysis to determine the small-molecule micropollutants. The tap water used to fill the basin and regular replenishment of volume losses was also tested. This study was intended to exclude the tap water as a potential source of contamination in the pool water. Preliminary studies have shown almost a two-fold increase in the total organic carbon content and absorbance UV254 at the turn of six months, which undoubtedly indicates the accumulation of organic pollutants in pool water circulation systems. It was not observed in the case of inorganic compounds. As a result of the chromatographic analyzes of the pool water, the content of pharmaceuticals and personal care product was determined. It was found that the compensation tank is the place of the highest accumulation of the tested pharmaceuticals in the pool water treatment system , while the cosmetics component accumulated in the pool basin to the greatest degree. It was affected by the duration of the filter cycle.

10

The source of toxicity of backwash water from a swimming pool filter bed washings

Lempart A., Kudlek E., Dudziak M., Zawadzka A.

Architecture Civil Engineering Environment

|

2018

|

Vol. 11, no. 3

139--146

EN

The necessity of reducing the operating costs of swimming pools leads to attempts to reuse of backwash water from washing swimming pool filter beds. Their use for watering plants, sprinkling tennis courts and play fields, draining to nearby watercourses or even returning to swimming pool installations is taken into consideration. Current researches proved the toxicity of these waste streams. The results of these studies raise doubts about the rightness of the attempts to introduce washings from pool filters directly into the environment. The aim of the presented work is to determine the source of toxicity of filter backwash water. The assessed in the work washings were characterized by high turbidity, high content of both suspended solids and organic compounds. A decrease in value of general impurity indicators after the filtration process of washings has been shown, suggesting that the main source of toxicity may be the suspension, including various anthropogenic organic micropollutants. Although this is just a research hypothesis. For this reason, comparative studies on the occurrence of toxic organic micropollutants in raw filter backwash water, supernatant water and filtrate collected after the filtration process were carried out.

11

Impact of the UV lamp power on the formation of swimming pool water treatment by-products

Kudlek E., Lempart A., Dudziak M., Bujak M.

Architecture Civil Engineering Environment

|

2018

|

Vol. 11, no. 3

131--138

EN

The operation of swimming pools requires a constant monitoring of water quality parameters and protection of water against pathogens. This is implemented by various disinfection methods, among which the most commonly used are based on chlorine action supported by ozone or UV irradiation. The paper presents the comparison of the effectives of organic micropollutants decomposition occurring in swimming pool water during UV irradiation emitted by a 15 and 150 W UV lamp. The tests were conducted on real swimming pool water collected from a sport basin. The identification and the determination of micropollutants concentration were performed by the use of gas chromatography GC-MS (EI) preceded by solid-phase extraction SPE. It was shown that the concentration of micropollutants decreases with the increase in the irradiation time of pool water. The 150 W UV lamp allowed for an over 33% removal of micropollutants from the group of pharmaceuticals compounds (except for caffeine) and more than 76% decrease of other compounds, which belong to the group of personal care products additives, food additives and phthalates. In addition, it has been demonstrated that during the irradiation of such complex water matrixes as swimming pool water, a significant number of micropollutants degradation by-products were formed, which are not found in water before UV irradiation.

12

Wpływ warunków procesowych na fotokatalityczny rozkład diklofenaku w środowisku wodnym

Kudlek E., Dudziak M., Bohdziewicz J.

Przemysł Chemiczny

|

2017

|

T. 96, nr 4

870--873

PL

Przedstawiono wyniki badania wpływu warunków procesowych heterogenicznej fotokatalizy (moc naświetlania, objętość reaktora, odczyn środowiska reakcji, obecność związków nieorganicznych) na rozkład diklofenaku, niesteroidowego leku przeciwbólowego i przeciwzapalnego.

EN

Diclofenac-contg. aq. solns. were subjected to photocatalytic decompn. by using UV lamps 15 or 150 W in the presence of TiO₂ as an air-oxidn. catalyst. The effect of reactor vol., pH of the reaction medium and the presence of inorg. micropollutants on the diclofenac degradn. was studied. The effectiveness of diclofenac oxidn. decreased with the increase in pH of aq. solns. The presence of NaCl, NaHCO₃ and Na₂SO₄ resulted in a decrease in the decompn. effectiveness. Furthermore, the diclofenac oxidn. by-products were formed, which could have a negative impact on living organisms.

13

Wpływ rodzaju fotokatalizatora i odczynu roztworu na efektywność fotokatalitycznego rozkładu bisfenolu A

Zawadzki P., Kudlek E., Dudziak M.

Proceedings of ECOpole

|

2017

|

Vol. 11, No. 2

661--669

PL

Przedstawiono badania porównawcze efektywności rozkładu bisfenolu A (BPA) w procesie fotokatalizy, prowadzonym z udziałem komercyjnego ditlenku tytanu (TiO2) oraz własnych modyfikowanych fotokatalizatorów (kompozytów) otrzymanych na bazie komercyjnego TiO2, węgla aktywnego (AC) oraz alkoholu metylowego (C), tj. TiO2/AC i C-TiO2/AC. Określono wpływ początkowej wartości odczynu roztworu modelowego (w zakresie od 4 do 7) na skuteczność adsorpcji oraz rozkładu badanego mikrozanieczyszczenia za pomocą promieniowania ultrafioletowego (UV). Na podstawie przeprowadzonej analizy chromatograficznej HPLC stwierdzono, że stopień usunięcia bisfenolu A był wyższy w przypadku zastosowania modyfikowanych fotokatalizatorów niż dla komercyjnego TiO2. Prawdopodobnie było to związane z obecnością węgla aktywnego, który w układzie TiO2-AC czy też C-TiO2/AC pełni nie tylko funkcję nośnika fotokatalizatora, ale jest również czynnikiem zwiększającym potencjał adsorpcyjny kompozytu. W oparciu o kinetykę Langmuira-Hinshelwooda (L-H) wyznaczono również parametry kinetyczne przeprowadzonych procesów. Na podstawie obliczonych wartości pseudo-pierwszorzędowych stałych szybkości reakcji udokumentowano, że proces rozkładu bisfenolu A przebiega najintensywniej w pierwszych 15 minutach prowadzenia procesu. Z kolei wartość stałej szybkości reakcji k była wyższa dla modyfikowanych fotokatalizatorów niż dla komercyjnego TiO2. Nie zaobserwowano znaczącego wpływu pH roztworu na adsorpcję oraz rozkład BPA w obecności komercyjnego ditlenku tytanu. Natomiast zarówno sorpcja, jak i proces fotokatalizy realizowany przy udziale modyfikowanych fotokatalizatorów zależały od odczynu roztworu. Największy stopień rozkładu bisfenolu A zaobserwowano, naświetlając roztwór o pH 4.

EN

In this study the photocatalytic degradation of bisphenol A in the presence of titanium dioxide (TiO2) and own modified photocatalysts (composites) based on TiO2, activated carbon (AC) and methyl alcohol (C) i.e. TiO2/AC and C-TiO2/AC were investigated. The effect of initial pH (in the range from 4 to 7) of model solution were determined in order to adsorption effectiveness and decomposition of tested micropollutant under ultraviolet irradiation (UV). Based on chromatographic analysis (HPLC) results it was found that the decomposition of bisphenol A was higher for modified photocatalysts than for commercial TiO2. It was possibly associated with the presence of activated carbon, which in TiO2/AC and C-TiO2/AC system is not only a support for photocatalysts but also increases the adsorption capacity. Based on the Langmuir-Hinshelwood (L-H) model, the kinetic parameters of the photocatalysis process were carried out. According to the pseudo first-order parameters, the results showed that the decomposition of bisphenol A was most intensively in the first 15 minutes of the process. However the value of the k rate was higher for modified photocatalysts than for commercial TiO2. No significant effect of pH on adsorption and BPA decomposition in the presence of commercial titanium dioxide were observed. Whereas, both the sorption and photocatalysis carried out in the presence of modified photocatalysts depended on the pH of model solution. The highest degree of bisphenol A decomposition were observed by irradiating mixture at pH 4.

14

Usuwanie mikrozanieczyszczeń w laboratoryjnym wielofunkcyjnym reaktorze membranowym

Kudlek E., Dudziak M., Bohdziewicz J., Kamińska G.

Proceedings of ECOpole

|

2017

|

Vol. 11, No. 2

525--532

PL

Hybrydowe układy oczyszczania ścieków oparte o zaawansowane procesy utleniania i techniki membranowe stanowią alternatywę nie tylko do konwencjonalnych układów oczyszczania strumieni wodnych, ale również do układów sekwencyjnych bazujących na pogłębionych procesach oczyszczania. W pracy przedstawiono ocenę stopnia usunięcia mikrozanieczyszczeń organicznych z grupy wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych - antracenu i bezno(a)pirenu - oraz domieszek przemysłowych, tj. pentachlorofenolu i oktylofenolu, jak również związków farmaceutycznych - diklofenaku z oczyszczonych ścieków bytowo-gospodarczych na poszczególnych etapach cyklu pracy fotokatalitycznego laboratoryjnego wielofunkcyjnego reaktora membranowego. Proces oczyszczania realizowano bez i z dodatkiem katalizatora w postaci komercyjnego ditlenku tytanu. Dobrane parametry pracy reaktora umożliwiły ponad 73% usunięcie badanych mikrozanieczyszczeń w procesie prowadzonym bez dodatku katalizatora. Wprowadzenie półprzewodnika do oczyszczanego roztworu wodnego pozwoliło na kompletne usunięcie pentachlorofenolu, oktylofenolu, bezno(a)pirenu oraz diklofenaku. Wykazano, że zastosowana membrana ultrafiltracyjna pełniła nie tylko rolę przegrody separującej cząsteczki stosowanego katalizatora, ale również pozwalała na zatrzymanie mikrozanieczyszczeń, których współczynniki retencji mieściły się w zakresie od 9% dla pentachlorofenolu do 98% dla bezno(a)pirenu.

EN

Hybrid wastewater treatment systems based on advanced oxidation processes and membrane techniques are an alternative both to conventional water treatment systems and sequential systems based on deep-treatment processes. The paper presents the estimation of the removal rate of organic micropollutants from wastewater effluent at various phases of the photocatalytic laboratory multifunctional membrane reactor. The tested compounds belong to the group of polycyclic aromatic hydrocarbons - anthracene and benzo(a)pyrene, industrial additives i.e. pentachlorophenol and octylphenol, as well as pharmaceuticals - diclofenac. The treatment process was carried out without or with the addition of a catalyst in the form of commercial titanium dioxide. Reactor’s selected operating parameters allowed to remove over 73% of the tested micropollutants in the process carried out without catalyst. The addition of the semiconductor to the treated water solution allowed to remove completely pentachlorophenol, octylphenol, benzo(a)pyrene and diclofenac. It has been shown that the ultrafiltration membrane acts not only as a separation barrier of the catalyst, but also allows for the retention of micropollutants, which removal rate ranged from 9% for pentachlorophenol to 98% for benzo(a)pyrene.

15

Badania efektu toksykologicznego fotokatalizatorów

Kudlek E., Dudziak M., Bohdziewicz J., Kamińska G.

Proceedings of ECOpole

|

2017

|

Vol. 11, No. 1

201--209

PL

Efektywność rozkładu zanieczyszczeń organicznych w procesie fotokatalizy zależy od szeregu czynników, wśród których decydującą rolę odgrywają zarówno, dobór rodzaju, jak i dawki fotokatalizatora. Do najczęściej opisywanych w literaturze półprzewodników stosowanych w procesach oczyszczania strumieni wodnych zalicza się tlenek tytanu(IV) i tlenek cynku. W pracy przedstawiono zmiany toksyczności wodnych mieszanin fotokatalizatorów bez i w trakcie ich naświetlania promieniami UV o długości fali przekraczającej 300 nm. Badania prowadzono z użyciem czterech półprzewodników, tj. TiO2 jako mieszaniny anatazu i rutylu, TiO2 w postaci czystego anatazu, ZnO oraz ZnO farmaceutycznego w dawce 25, 50, 100 i 200 mg/dm3. Efekt toksyczny oceniono z użyciem biotestu Microtox®. Wykazano, że wraz ze wzrostem czasu napromieniowania mieszaniny ZnO oraz ZnO farmaceutycznego wzrasta odpowiedź toksykologiczna organizmów testowych. Świadczy to o braku stabilności fotochemicznej obu tych półprzewodników oraz dyskwalifikuje ich użycie w przypadku oczyszczania strumieni wodnych odprowadzanych do środowiska naturalnego. Zmiany efektu toksykologicznego nie obserwowano w przypadku mieszanin wodnych z półprzewodnikami, które nie były naświetlane promieniami UV. Również naświetlanie mieszanin zawierających TiO2 bez względu na formę nie wpłynęło na zmianę ich toksyczności.

EN

The efficiency of decomposition of organic pollutants during photocatalytic oxidation process depends on several factors, among which the type and dose of photocatalyst plays a significant role. According to literature, the most commonly used semiconductors in processes of water streams treatment are titanium dioxide and zinc oxide. The paper presents the change in toxicity of aqueous mixtures of photocatalysts unirradiated and irradiated with UV light with wavelength greater than 300 nm. Studies were carried out by the use of four semiconductor i.e. TiO2 as a mixture of anatase and rutile, TiO2 as a pure form of anatase, ZnO and pharmaceutical ZnO at a dose of 25, 50, 100 and 200 mg/dm3. Toxic effects were evaluated using the Microtox® bioassay. It has been demonstrated that the toxic response of the test organisms increases with the increase of the irradiation time of mixtures containing ZnO and ZnO pharmaceutical. That fact indicates a lack of photochemical stability of both semiconductors and disqualifies their use during the treatment of water streams which will be discharged into the environment. Changes in toxicological effects were not observed for semiconductors water mixtures, which were not irradiated with UV light. Also, the UV exposure of mixtures containing TiO2 did not affect any change of their toxicity.

16

Muły węgla kamiennego - odpad czy cenne paliwo?

Maj I., Ostrowski P., Kudlek E.

Nowa Energia

|

2017

|

nr 2

22--24

PL

W artykule zaprezentowano badania dotyczące termicznej konwersji mułu węgla kamiennego przy użyciu spalin jako czynnika konwertującego. Ideą procesu jest recyrkulacja powstałego gazu palnego (syngazu) do komory spalania kotła, z którego pobierane były spaliny. Celem badań jest określenie przydatności mułów do pośredniego spalania w kotłach energetycznych oraz opracowanie zaleceń do prowadzenia procesu w skali przemysłowej.

17

Influence of Inorganic Compounds on the Process of Photocatalysis of Biologically Active Compounds

Kudlek E., Dudziak M., Bohdziewicz J., Kamińska G.

Journal of Ecological Engineering

|

2017

|

Vol. 18, nr 4

123--129

EN

Constant increase in concentration of organic micropollutants in the water environment influences the development of methods for their effective elimination from various matrices released into aquatic ecosystems. One of widely described in literature processes for the decomposition of hardly-biodegradable pollutants is the process of heterogeneous photocatalysis. The paper presents the influence of inorganic substances on the decomposition of polycyclic aromatic hydrocarbons (anthracene and benzo[a]pyrene), industrial admixtures – octylphenol and pharmaceutical compounds – diclofenac in the photocatalysis process conducted in the presence of TiO2. It has been shown that the presence of Cl– ions did not affect the photochemical reaction of the micropollutant decomposition. Whereas, the presence of CO32–, SO42– and HPO42– ions inhibited the decolonization of octylphenol and diclofenac, while the degradation efficiency of anthracene and benzo[a]pyrene was reduced only by the presence of CO32– and HCO3 – anions. The photooxidation of micropollutants in solutions containing Al3+ oraz Fe3+ cations proceeded with a much lower efficiency than that for solution without inorganic compounds. The analysis of the kinetics of the photocatalytic decomposition of selected micropollutants show a decrease in the reaction rate constant and an increase in their half-life due to the blocking of theactive semiconductor centers by inorganic compounds. In addition,the toxicological analysis inducated the generation of micropollutant oxidation by-products, which aggravate the quality of treated aqueous solutions.

18

Wpływ wybranych mikrozanieczyszczeń organicznych na ekosystemy wodne

Kudlek E., Dudziak M.

Inżynieria Ekologiczna

|

2017

|

Vol. 18, nr 3

83--90

PL

W pracy dokonano przeglądu literatury pod kątem oddziaływania wybranych mikrozanieczyszczeń z grupy związków farmaceutycznych, konserwantów żywności, pestycydów oraz organicznych filtrów UV na różne gatunki roślin oraz zwierząt zasiedlających ekosystemy wodne. W badaniach własnych oceniono wpływ stężenia mikrozanieczyszczeń obecnych w środowisku wodnym na wywoływany efekt toksykologiczny u wybranych organizmów wskaźnikowych. Badania prowadzono przy użyciu bakterii słonowodnych z rodzaju Aliivibrio fischer, skorupiaków słodkowodnych Daphnia magna oraz słonowodnych Artemia fanciscana, jak również roślin naczyniowych Lemna minor. Wykazano, że organizmy testowe cechują się odmienną czułością na obecność mikrozanieczyszczeń. W przypadku wszystkich stosowanych testów wraz ze wzrostem stężenia związku obserwowano wzrost odpowiedzi organizmów wskaźnikowych świadczący o wzroście toksycznego oddziaływania mikrozanieczyszczenia. Najwyższą toksycznością zarówno względem bakterii, skorupiaków jak i roślin naczyniowych charakteryzował się roztwór benzofenonu-3 o stężeniu 5 mg/dm3.

EN

The paper presents a literature review in terms of the impact of selected micropollutants from the group of pharmaceutical compounds, food preservatives, pesticides and organic UV flters on various plants and animals species, which inhabit the water ecosystems. During own studies the impact of concentrations of micropollutants in the water environment on selected indicator organisms was evaluated. The study was conducted using saltwater Aliivibrio fischer bacteria, freshwater Daphnia magna and saltwater Artemia fanciscana crustaceans, as well as vascular plants Lemna minor. It was shown that the test organisms are characterized by a diﬀerent sensitivity for the presence of micropollutants. For all applied tests an increase in the response of indicator organisms with the increasing compound concentration was observed. It demonstrates the growing toxic impact of micropollutants. The solution of benzophenone-3 at a concentration of 5 mg/dm3 was characterized by the highest toxic eﬀects against both bacteria, crustaceans and vascular plants.

19

Usuwanie antropogenicznych mikrozanieczyszczeń organicznych z różnych strumieni wodnych w procesie sekwencyjnym FK/UF/NF

Kudlek E., Dudziak M., Bohdziewicz J., Kamińska G.

Inżynieria Ekologiczna

|

2017

|

Vol. 18, nr 4

116--124

PL

Znaczna liczba mikrozanieczyszczeń organicznych pochodzenia antropogenicznego zaliczana jest do związków trudno- lub niebiodegradowalnych, mogących negatywnie oddziaływać na organizmy żywe, w tym również na zdrowie człowieka. Za główne źródło tego rodzaju zanieczyszczeń uznawane są ścieki bytowo-gospodarcze oraz ścieki z różnych gałęzi przemysłu. Celem pojętych badań było opracowanie metody pozwalającej na usunięcie z różnych strumieni wodnych wybranych mikrozanieczyszczeń tj. diklofenaku, oktylofenolu, antracenu oraz bezno[a]pirenu w oparciu o zawansowane procesy utleniania oraz techniki filtracji membranowej. Badania prowadzono na roztworach sporządzonych na bazie wody zdejonizowanej oraz modelowych i rzeczywistych ściekach zawierających mikrozanieczyszczenia o stężeniu 0,5 mg/dm3. Zastosowano fotokatalityczne utlenianie w obecności TiO2 prowadzone w reaktorze porcjowym wyposażonym w lampę UV o mocy 150 W. Uzyskane roztwóry poprocesowe poddano procesowi ultrafiltracji mającej na celu odseparowanie cząsteczek katalizatora jak i zatrzymanie wysokocząsteczkowych związków organicznych wchodzących w skład oczyszczanych strumieni wodnych. Proces realizowano w układzie filtracji jednokierunkowej przy ciśnieniu transmembranowym wynoszącym 0,2 MPa. Wykonana analiza chromatograficzna mająca na celu określenie stopnia usunięcia badanych mikrozanieczyszczeń w roztworach podprocesowych wskazała na ich niecałkowity rozkład w procesie fotokatalizy oraz na generowanie znacznej liczby ubocznych produktów ich utleniania. W celu ich kompletnej eliminacji zastosowano drugi etap filtracji membranowej przy użyciu membrany nanofiltracyjnej. Zaproponowany układ łączący fotokatalizę z dwustopniową filtracją membranową pozwolił na ponad 91% usunięcie mikrozanieczyszczeń z roztworów wodnych sporządzonych na bazie wody zdejonizowanej oraz na całkowite usunięcie związków oraz ubocznych produktów ich utleniania ze ścieków modelowych jak i rzeczywistych.

EN

A significant number of anthropogenic organic micropollutants are classified as hardly- or non-biodegradable compounds, which may adversely affect the living organisms, including human health. Municipal wastewater and wastewater from various industry sectors are considered as the main source of this type of pollutants. The aim of the conducted study was to develop a method for the removal of selected micropollutants such as diclofenac, octylphenol, anthracene and benzo[a]pyrene from various water streams, based on advanced oxidation processes and membrane filtration techniques. The research was carried out on solutions prepared on the basis of deionised water as well as a model and actual effluent from a mechanical-biological wastewater treatment line. The concentration of micropollutions was 0.5 mg/dm3. Photocatalytic oxidation was applied in the presence of TiO2 in a batch reactor equipped with a 150 W UV lamp. The post-processing solutions ware subjected to the ultrafiltration process, which allowed for the separation of catalyst particles and retention of high molecular weight organic compounds occurring in the treated water streams. The membrane filtration process was operated in a dead-end mode at a transmembrane pressure of 0.2 MPa. For their complete elimination, the second stage of membrane filtration using a nanofiltration membrane was applied. The chromatographic analysis, performed to determine the removal degree of tested micropollutants in the post-processing solutions, indicated their incomplete decomposition in the photocatalysis process and the generation of a significant number of their oxidation by-products. The proposed sequential system that combines photocatalysis with two-stage membrane filtration, allowed for over 91% removal of micropollutants from water solutions prepared on the basis of deionised water as well as for a complete removal of the compounds and their oxidation by-products from model and actual wastewater effluents.

20

Ultrafiltracyjne doczyszczanie odpływów z oczyszczalni ścieków komunalnych

Dudziak M., Kudlek E., Łaskawiec E., Felis E., Kowalska K., Garbaczewski L.

Inżynieria Ekologiczna

|

2017

|

Vol. 18, nr 4

40--46

PL

Odpływ z oczyszczalni ścieków komunalnych poddano porównawczo oczyszczaniu w procesie ultrafiltracji z wykorzystaniem membrany ceramicznej i polimerowej. Filtrację prowadzono w systemie cross-flow w warunkach ciśnienia transmembranowego procesu 0,1 MPa – membrana ceramiczna i 0,2 MPa – membrana polimerowa oraz w temperaturze 20°C. Skuteczność procesu oceniono wykonując różne analizy fizyko-chemiczne (m.in. pH, mętność, barwa, absorbancja, OWO i indeks fenolowy). Włączono również ocenę toksykologiczną (stosując jako organizm wskaźnikowy bakterie bioluminescencyjne Aliivibrio fischeri) oraz mikrobiologiczną badanych próbek wodnych. Podczas filtracji badano wydajność hydrauliczną membran. Określono, że skuteczność procesu zależy od warunków prowadzenia filtracji membranowej, przy czym lepsze efekty usunięcia zanieczyszczeń organicznych odnotowano w przypadku membrany polimerowej niż ceramicznej. Jednak membrana polimerowa w porównaniu do membrany ceramicznej była bardziej podatna na zjawisko blokowania porów powodujące obniżenie wydajności hydraulicznej. Bez względu na rodzaj membrany permeaty nie były toksyczne jak i nie zawierały mikroorganizmów.

EN

The effluent from the municipal sewage treatment plant was comparatively treated in the ultrafiltration process using ceramic and polymer membranes. Filtration was carried out in the cross-flow system under the conditions of the transmembrane process pressure of 0.1 MPa in the case of the ceramic membrane and 0.2 MPa with the polymer membrane, at a temperature of 20°C. The effectiveness of the process has been assessed by means of various physical and chemical analyses (pH, turbidity, color, absorbance, TOC and phenol index). The toxicological assessment (by applying the bioluminescent bacteria Aliivibrio fischeri as an indicator organism) and microbiological assessment of tested samples were included. The hydraulic efficiency of membranes was studied during filtration. Is was specified that the efficiency of the process depends on the conditions of membrane filtration, wherein the better effects of the removal of organic pollutants have been noted in the case of polymer membrane than with the ceramic membrane. However, the polymer membrane, in comparison to the ceramic membrane, was more susceptible to pore blocking, which caused the reduction of hydraulic efficiency. Regardless of the type of membrane, the permeates were not toxic and did not contain microorganisms.