Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Removal of Nitrate from Aqueous Solution by Bio-Calcium from Iraqi Eggshells

Al-Agili Zahraa Hameed

Journal of Ecological Engineering

|

2023

|

Vol. 24, nr 9

10--18

EN

Nitrate contamination of drinking water is one of Iraq’s environmental problems in some of its most vital lands as a result of sewage sedimentation, agricultural fertilizer waste, and remnants of war. Iraqi egg waste (bio-calcium Iraqi eggshells) was tested to remove nitrates, which is considered one of the best investments to achieve industrial sustainability on the one hand and reduce environmental problems on the other. The optimum conditions for removal were pH = 6, 120 min, 0.5 g Iraqi eggshells, and 150 rpm where 95.73% of nitrates were removed by Iraqi eggshells. The equilibrium data analysis determined that the (Langmuir isotherm) model was the best for describing adsorption, while (pseudo-second-order) adsorption kinetics were significantly appropriate for demonstrating nitrate adsorption kinetics, and a statistical model for nitrate removal percentage was developed.

2

Wpływ impregnacji powierzchniowej wodnymi roztworami Al2(SO4)3, AlK(SO4)2 oraz ZnSiF6 na właściwości zapraw i betonów

Szudek Wojciech, Szołdra Paulina, Malata Grzegorz

Cement Wapno Beton

|

2019

|

R. 24/86, nr 6

481--493

PL

W pracy przedstawiono badania powierzchniowej impregnacji cementowych zapraw i betonów oraz gipsu za pomocą roztworów wodnych: Al2(SO4)3, AlK(SO4)2 i ZnSiF6. Stwierdzono, że substancje te reagują ze składnikami zapraw i betonów oraz z domieszkami zawartymi w gipsie. Krystaliczne produkty tych reakcji były następujące: w przypadku siarczanu glinu i siarczanu potasowo-glinowego – gips, a dla heksafluorokrzemianu cynku – fluorki wapnia oraz fluorek wapniowo-cynkowy. Zastosowanie impregnacji powierzchniowej powoduje poprawę właściwości powierzchni, a przede wszystkim zmniejszenie porowatości kapilarnej i ograniczenie nasiąkliwości zapraw i betonów oraz gipsu. Natomiast w niewielkim stopniu wpływa na transport pary wodnej.

EN

In the paper the surface impregnation of mortars, cement concretes and gypsum with water solutions of: Al2(SO4)3, AlK(SO4)2 and ZnSiF6. The experiments have shown that these substances are reacting with the constituents of mortars, concretes and with admixtures contained in gypsum. The crystalline products of these reactions were the following: in the case of aluminum sulphate and aluminum-potassium sulphate – gypsum and for hexa-fluorine silicate – calcium fluoride and calcium-zinc fluoride. Application of surface impregnation the amelioration of surface properties is causing, and principally the decrease of capillary porosity and limitation of absorbability of mortars, concretes and gypsum. However, in minor degree is influencing of water vapor transportation.

3

Degradation and detoxifi cation of 2-chlorophenol aqueous solutions using ionizing gamma radiation

Basfar A. A., Muneer M., Alsager O. A.

Nukleonika

|

2017

|

Vol. 62, No. 1

61--68

EN

Chlorophenols are compounds with high toxicity, poor biodegradability, and carcinogenic and recalcitrant properties. This work studies, for the first time, the destruction and detoxification of 2-chlorophenol (2-CP) in water using 60Co gamma radiation under different conditions including varied radiation doses, addition of hydrogen peroxide (H2O2), and varied pH values. High-performance liquid chromatography (HPLC) and ion chromatography (IC) confirmed a successful degradation of 2-CP to primarily yield phenol molecules and chloride anions. A radiation dose as low as 25 kGy achieved approximately 90% removal of 50–150 ppm of 2-CP in neutral water. However, the addition of a strong oxidizer such as H2O2 to 2-CP solutions reduced the required dose to achieve 90% removal to at least 1.3-fold. The reduction in radiation doses was also observed in acidic and alkaline media, reducing the required doses of 90% removal to at least 0.4-fold. It was imperative to study the toxicity levels of the oxidation by-products to provide directions for the potential applicability of this technology in water treatment. Toxicology Microtox® bioassay indicated a significant reduction in the toxicity of the degradation by-products and the detoxification was further enhanced by the addition of H2O2 and changing the pH to more acidic or alkaline conditions. These findings will contribute to the knowledge of the removal and detoxification of such challenging environmental contaminant and could be potentially applied to other biologically resistant compounds.

4

Usuwanie pestycydu Mospilan 20SP z roztworów wodnych przez koagulację i adsorpcję

Kaleta J., Papciak D., Puszkarewicz A.

Przemysł Chemiczny

|

2015

|

T. 94, nr 6

906-910

PL

Przedstawiono wyniki laboratoryjnych badań skuteczności procesu koagulacji zastosowanego do usuwania wybranego pestycydu Mospilan 20SP z wody. Zastosowanie tradycyjnych koagulantów (siarczan glinu, chlorek żelaza(III)) nie przyniosło znaczących efektów, gdyż zawartość pestycydu zmniejszyła się tylko o odpowiednio 8,8% i 8,2%. Wspomaganie koagulantów polielektrolitem kationowym Zetag- 50 poprawiło efektywność procesu o odpowiednio 10,6% i 10,2%. Największy stopień usunięcia pestycydu (100%) uzyskano, dozując dodatkowo pyliste węgle aktywne z wyprzedzeniem 5 min w stosunku do koagulantu podstawowego. Efektywność koagulacji pestycydu również wzrosła po zastosowaniu pylistego klinoptylolitu, ale w mniejszym stopniu niż przy dawkowaniu węgli aktywnych. Lepsze wyniki uzyskano, dawkując pylisty klinoptylolit równocześnie lub po koagulancie.

EN

Aq. soln. of a com. pesticide (acetamipiride) was treated with dusty activated C or clinoptylolite, Al₂(SO₄)₃ or FeCl₃, and, optionally, with a com. polyelectrolyte at 15°C and pH 5–10 under stirring in lab. stand. The solid sorbents were added before, after or simultaneously with addn. of the coagulants. The effectiveness of the coagulation was low. The addn. of activated C (0.07 g/L) 5 min before the coagulation with FeCl₃ resulted in a decrease in pesticide content from 5 mg/L down to 0.2 mg/L.

5

Badanie chemicznej i fizycznej struktury powierzchni sorbentów naturalnych wykorzystanych do usuwania jonów Pb²⁺ oraz Cd²⁺ z roztworów wodnych w układach jedno- i dwuskładnikowych

Bożęcka A., Bożęcki P., Sanak-Rydlewska S.

Przemysł Chemiczny

|

2014

|

T. 93, nr 3

374-383

PL

Przedstawiono wyniki badań chemicznej i fizycznej struktury sorbentów organicznych, takich jak łuszczyny słonecznika, łupiny orzecha włoskiego oraz pestki śliwek. Morfologię ich powierzchni badano za pomocą elektronowego mikroskopu skaningowego. Chemiczną strukturę użytych sorbentów naturalnych określono z wykorzystaniem metody spektrometrii w podczerwieni (FTIR) i analizy elementarnej. Korzystając z widm FTIR podjęto próbę identyfikacji grup funkcyjnych, obecnych na powierzchni badanych materiałów i określono ich wpływ na mechanizm procesu sorpcji jonów Pb²⁺ oraz Cd²⁺ z roztworów wodnych w układach jedno- i dwuskładnikowych. Wykazano, że udział procesu wymiany jonowej w badanych procesach jest znaczący.

EN

Sunflower hulls, walnut shells and plum stones were studied for their surface morphology, chem. structure and elementary compn. and then used for sorption of Pb²⁺ and Cd²⁺ from their aq. solns. The sorption mechanism was discussed.

6

Device for study of dynamic surface tension of aqueous surfactant solutions

Kisil I., Bilischuk V., Kuchirka Y., Barna O.

Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska

|

2014

|

nr 2

28--30

EN

Theoretical bases of fixed spinning drop method for the study of dynamic interfacial tension of aqueous surfactant solutions on the border with other immiscible liquids in water are considered. The block diagram and appearance of the device, which implements the method of fixed spinning drop are given. There are provided the results of research of the dynamic interfacial tension between the base oil and aqueous solutions of surfactants Tipol and Savenol of different concentrations used for intensification of oil and gas extraction.

PL

Rozpatrzono podstawy teoretyczne metody stałych kropli wirujących w badaniu międzyfazowego dynamicznego napięcia wodnych roztworów środków powierzchniowych czynnych na granicy ich zetknięcia z innymi płynami. Zaprezentowano schemat blokowy i wygląd urządzenia wykorzystującego prezentowaną metodę oraz wyniki badań dynamicznego napięcia międzyfazowego wodnych roztworów Tipolu i Savenolu dla różnych koncentracji stężenia używanych do intensyfikacji wydobycia ropy naftowej i gazu.

7

Wpływ pola ultradźwiękowego na adsorpcję kationów kadmu

Lach J., Okoniewska E., Stępniak L., Ociepa E.

Rocznik Ochrona Środowiska

|

2013

|

Tom 15, cz. 3

2142--2157

EN

Adsorption on activated carbon is one of the methods applied for removal of heavy metals from water and wastewater contaminated with these elements. Ion exchange is a predominating mechanism in the process of sorption of ions. In case of sorption of heavy metals cations various surface aggregates are formed. Other processes, such as reduction and oxidation, and precipitation in the pores of insoluble compounds (e.g. hydroxides, carbonates) also occur. The processes behind the formation of aggregates with various degrees of resistance have a particular effect on the selectivity of ion exchange on activated carbons. The chemical composition of activated carbon surface – in particular, the presence of oxygen groups capable of ion exchange – shows the most significant effect during adsorption of heavy metals ions. Typically, the surface of the activated carbons produced with the steam-gaseous method has functional groups both of acidic and alkaline character that are capable of exchanging cations as well as anions. Carbon materials with no functional groups can also sorb protons. This is possible due to the fact that dislocated electrons π in the solutions act as Lewis base. There are a number of methods currently being investigated that would allow for improving the efficiency of adsorption of heavy metals. In the presented work the effect of ultrasonic field on the adsorption of cadmium from the model solutions was analyzed. Various configurations of ultrasonic field applied in the process of adsorption were investigated. Ultrasounds were generated in the UP 400S disintegrator. In the first phase the activated carbon in the form of granules was modified with the ultrasonic field of acoustic power density of 42,5 W/cm2or 85,0 W/cm2, at the amplitude of 30 and 60 µm, and at the exposure time of 5, 10, 15 and 20 min. Modified activated carbons were used for sorption of cadmium ions from the solutions at the initial concentrations ranging from 2,24 do 11,2 mg/dm3. The adsorption of cadmium on the activated carbon modified with ultrasounds (at the amplitude of 30 µm and 60 µm) and at the shortest exposure time (i.e. 5 min.) was higher than on the initial activated carbon. The most favorable results were obtained for the activated carbon modified with ultrasonic field with the acoustic power density of 42,5 W/cm3 and the exposure time of 10 min. The efficiency of cadmium adsorption for the highest concentration increased from 50% (the initial activated carbon) to 63%. Also, the work included the analysis of the effect of ultrasonic field on the cadmium solution with the activated carbon in the form of granules in the first phase of static adsorption. In this case, no significant differences in the adsorption capacities were observed. Also, the effect of ultrasounds on the solution used for the adsorption of cadmium did not have an impact on the efficiency of adsorption. In the final phase of the investigations the effect of sonification on the adsorption of cadmium on the powdery activated carbon was analyzed. The control sample was mechanically mixed for 5 min, and the remaining samples were subjected to the ultrasonic field at various amplitudes but with the same exposure time. The efficiency of adsorption combined with ultrasounds was significantly higher. The final concentrations during the adsorption without ultrasounds were in the range of 0,291 to 1,778 mg/dm3 whereas for the adsorption combined with ultrasounds these concentrations ranged from 0,13 to 0,748 mg/dm3.

8

Ekstrakcja fenoli w wodnych układach dwufazowych

Materna K.

Przemysł Chemiczny

|

2013

|

T. 92, nr 9

1640-1642

PL

Przedstawiono wyniki badań dotyczących efektywności wydzielania pochodnych fenolowych (fenol, 4-metylofenol, 4-nitrofenol, 4-chlorofenol, 4-fluorofenol, 4-metoksyfenol) z roztworów wodnych z wykorzystaniem układów dwufazowych, zawierających amoniową ciecz jonową i elektrolit. Do separacji zastosowano roztwory wodne D,L-mleczanu didecylodimetyloamoniowego oraz soli nieorganicznych: K3PO4 oraz NaCl. Stwierdzono, że badane układy dwufazowe zawierające amoniową ciecz jonową pozwalają na efektywną separację pochodnych fenolowych z roztworów wodnych.

EN

4-RC6H4OH (I) (R = H, NO2, Me, Cl, F, MeO) were extd. from aq. solns. (concn. 0.01–0.05 g/L) in biphasic systems contg. Me(CH2)11 Me2N⊕D,L-MeCH(OH)COOΘ – ionic liq. and K3PO4, NaCl or ethoxylated Me dodecanate at ambient temp. The extn. efficiency increased with the increasing I concn. The highest extn. efficiency was achieved for I (R = NO3) (97.1–98.2%), the lowest for I (R = H) (87.5–92.5%).

9

Biosorption of uranium (VI) from natural water

Stelmaszuk W, Nikovskaya G

Rocznik Ochrona Środowiska

|

2012

|

Tom 14

274--284

PL

Celem pracy było zbadanie sorpcji różnych form uranu (VI) przez mikroorganizmy z naturalnej wody. W procesach samooczyszczenia wodnych ekosystemów ważną rolę odgrywają mikroorganizmy. Ustalono, że praktycznie wszystkie mikroorganizmy mogą adsorbować jony UO22+ z roztworów wodnych, jednak możliwość biosorpcji najbardziej charakterystycznych dla naturalnej wody organicznych kompleksów uranylu do chwili obecnej nie została zbadana. W badaniach wykorzystywano wodę z Dniepru o pH = 6.8 i następujących zanieczyszczeniach (w mg/dm3): siarczany – 500; chlorki – 350; żelazo – 0,3; mangan – 0,1; miedz – 1,0; glin – 0,5; sucha pozostałość – 1000. Stężenie uranu w wodzie Dniepru jest zmienne i wynosi około 5x10-5 mg/dm3 – jednak w wodach innych rzek i zbiornikach wodnych Ukrainy wynosi ono od 104 do 5x10-5 mg/dm3. Do eksperymentu wykorzystywano wodę z rzeki do której dodawano związki uranu. Jako biosorbent uranu (VI) zastosowano mikroorganizm osadu czynnego wykorzystywane w stacji oczyszczania ścieków komunalnych z charakterystyczną dla osadu czynnego znaczącą ilością bakterii Zoogloea ramigera. Kłaczki osadu czynnego posiadają rozwiniętą strukturę porowatą, a więc i stosunkowo wysoką pojemność adsorpcyjną oraz zdolność do sedymentacji. Stężenie biomasy w zawiesinie określano poprzez wysuszenie w temperaturze 105 st C. Jednym z najważniejszych czynników determinujących zachowanie się związków uranu (VI) w wodzie i jego adsorpcja z roztworów wodnych jest jej pH. W pracy zbadano wpływ pH na efektywność sorpcji. Równowagę sorpcyjna ustalono na 40 min. Maksymalny efekt wzajemnego oddziaływania obserwowano dla pH = 4,0÷4,3 gdy metal znajdował się w postaci rozpuszczalnych kationów UO22+. Dla wartości obojętnych pH = 6,0÷6,8 następowało zmniejszenie biosorpcji uranylu, w porównaniu z środowiskiem bardziej kwaśnym, na co wpływały powstające hydrokompleksy z mniejszym ładunkiem – [UO2OH]+, [(UO2)3(OH)5]+, [UO2(OH)2]. Cechą charakterystyczną zależności biosorpcji uranylu od pH≥8 jest wzrost stężenia uranu (VI) w formie ujemnie naładowanych jonów rozpuszczalnych w wodzie: jonów UO4 2-, U2O72- i U3O10 2- oraz kompleksów węglanowych uranyl [UO2(CO3)3]4-. Wyniki eksperymentu przedstawione na rys. 1 (krzywa 2) wskazują, że w przedziale pH = 4÷9 sorpcja fulwokompleksu uranylu jest tylko nieznacznie zależna od kwasowości wody i znacznie mniej efektywna niż wolnego jonu uranylu. Wykonane badania potwierdziły, że bakterie osadu czynnego efektywnie adsorbują uran (VI) w postaci jonów i hydrokompleksów, jednak w formie organicznych kompleksów nie obserwowano wzajemnego oddziaływania, interakcji uranu z komórkami.

10

Wykorzystanie łupin orzecha włoskiego do usuwania jonów Cd2+ z roztworów wodnych

Gala A., Sanak-Rydlewska S.

Przemysł Chemiczny

|

2012

|

T. 91, nr 4

531-536

PL

Podano wyniki badań dotyczących sorpcji jonów Cd²⁺ na łupinach orzecha włoskiego. Wykazano, że jony Cd²⁺ sorbują się z wydajnością 41,9–70,4%. Zbadano wpływ czynników, takich jak stężenie sorbentu, czas mieszania, pH roztworu i temperatura na badany proces sorpcji. Adsorpcję jonów Cd²⁺ na łupinach orzecha włoskiego opisano za pomocą modelu Langmuira i Freundlicha. Maksymalna pojemność sorpcyjna dla badanego sorbentu naturalnego wyniosła 17,5 mg/g.

EN

Cd²⁺ ions were adsorbed onto walnut shells with an efficiency 41.9–70.4%. The effect concn. of natural sorbent, mixing time, pH, and temp. was studied. The process of Cd²⁺ ions sorption on the natural sorbent studied was described by the Langmuir and Freundlich models. The max. adsorption capacity of walnut shells for Cd²⁺ ions was 17.5 mg/g.

11

Wpływ konwekcji komórkowej na szybkość absorpcji ditlenku węgla w roztworach amin

Warmuziński K., Tańczyk M.

Przemysł Chemiczny

|

2012

|

T. 91, nr 7

1442-1444

PL

Przedstawiono wyniki doświadczalnych i teoretycznych prac wykonanych w Instytucie Inżynierii Chemicznej PAN i dotyczących wpływu konwekcji komórkowej na szybkość absorpcji ditlenku węgla w wodnych roztworach monoetanoloaminy i dietanoloaminy. Badania laboratoryjne prowadzono zarówno w kolumnie o ścianach zraszanych, jak i w absorberze wypełnionym pierścieniami Raschiga, proponując korelacje empiryczne opisujące przyspieszenie procesu przez towarzyszącą mu konwekcję komórkową. Opis teoretyczny oparto na zlinearyzowanej teorii stabilności, uzyskując narzędzie jakościowej oceny wpływu istotnych zmiennych na szybkość chemisorpcji.

EN

Expt. data on CO₂ absorption in aq. solns. of NH₂CH₂CH₂OH and NH(CH₂CH₂OH)₂ in wetted-wall and packed columns (K. Warmuziński, J. Buzek and J. Podkański, 1995) were used for quant. anal. of the cellular convection effects. The effects resulted in an enhancement of the absorption rate. A method for estimation of the effects was developed.

12

Usuwanie ditlenku węgla z wodnych roztworów amin poprzez desorpcję na hydrofobowych membranach

Ziobrowski Z., Krupiczka R., Rotkegel A.

Przemysł Chemiczny

|

2012

|

T. 91, nr 7

1449-1451

PL

Przedstawiono wyniki badań doświadczalnych procesu usuwania ditlenku węgla z wodnych roztworów monoetanoloaminy (MEA) oraz trietanoloaminy (TEA) poprzez desorpcję na membranach hydrofobowych PDMS Pervatech i 4060 Sulzer. Stwierdzono, że przebadane membrany mają podobne właściwości separacyjne (gęstość strumienia i selektywność). W badaniach długookresowych (6 mies.) jedynie membrana PDMS Pervatech nie wykazała oznak degradacji, co stwarza możliwości jej zastosowań praktycznych.

EN

Two com. hydrophobic membranes were used for recovering CO₂ from aq. solns. of NH₂CH₂CH₂OH and N(CH₂CH₂OH)₃ (concn. 5–15%) at 50–65°C and Reynolds no. up to 10000 for 6 mo. The CO₂ mass fluxes and sepn. selectivities did not depend significantly on the amine concn. but the mass flux increased with increasing feedstock temp. The applicability of the studied membranes was evaluated.

13

Adsorpcja fenolu z roztworów wodnych na modyfikowanych azotem adsorbentach otrzymanych z pestek śliwek

Hofman M., Pietrzak R.

Przemysł Chemiczny

|

2012

|

T. 91, nr 12

2461-2466

PL

Odpadowe pestki śliwek modyfikowane poprzez aktywację, pirolizę lub wzbogacenie w azot zastosowano w charakterze adsorbentów fenolu z roztworów wodnych. Stwierdzono różnice w zawartości fenolu w roztworach po adsorpcji w zależności od zastosowanego adsorbenta. Zaobserwowano wpływ zarówno właściwości teksturalnych otrzymanych adsorbentów, jak również ilości wprowadzonego do nich azotu na efektywność usuwania fenolu. Wykazano efektywność stosowanych materiałów jako adsorbentów zanieczyszczeń fazy ciekłej, co stwarza możliwość potencjalnego zastosowania tego typu materiałów odpadowych w ochronie środowiska.

EN

Plum stones were pyrolyzed at 700°C, enriched in N by treatment with NH₃/air mixt. or steam-activated at 800°C. The produced C adsorbents were studied for pore size distribution and used for removal of PhOH from its aq. solns. (concn. 100–500 mg/L). The adsorption kinetics as well as Freundlich and Langmuir parameters were detd. The 2nd order adsorption model described well the exptl. data. The steam-activated C adsorbent showed the highest sorption capacity.

14

Usuwanie zanieczyszczeń z roztworów wodnych w kolumnie wypełnionej - zagadnienia modelowania dynamiki adsorpcji

Tomczak E. T.

Zeszyty Naukowe. Rozprawy Naukowe / Politechnika Łódzka

|

2011

|

Z. 412

5-172

PL

Woda do celów przemysłowych i potrzeb ludności musi odpowiadać ściśle określonym wymogom. W celu pochłaniania zanieczyszczeń z roztworów stosuje się proces adsorpcji z wykorzystaniem adsorbentów stałych o silnie rozwiniętej powierzchni. W ostatnim dziesięcioleciu zauważa się zainteresowanie tanimi i nowymi adsorbentami do usuwania jonów metali ciężkich. Do badań wytypowano adsorbenty z różnych grup: - węgiel aktywny: najczęściej omawiany w literaturze tematu oraz jako materiał referencyjny do sprawdzenia poprawności obliczeń modelowych, - chitozan liofilizowany; stosunkowo nowy sorbent, polecany do usuwania jonów metali ciężkich, - klinoptylolit: tani sorbent mineralny pozyskiwany na terenie Polski, również wykorzystywany do usuwania jonów metali z roztworów rozcieńczonych, - łuskę gryki: nowy materiał należący do tzw. tanich sorbentów (Iow cost), szeroko dostępny w kraju ze względu na specyfikę naszego rolnictwa. W każdym z przypadków przedstawiono prawdopodobny mechanizm wiązania jonów metali ciężkich z danym adsorbentem. W opracowaniu przedstawiono aktualny stan wiedzy na temat określania i opisu matematycznego izoterm sorpcji z roztworów ciekłych, zjawisk zachodzących w roztworze, na powierzchni i wewnątrz ziarna adsorbentu, aby w dalszej kolejności przejść do mechanizmów adsorpcji w kolumnie wypełnionej. Przedstawiono najszerzej stosowany, klasyczny bilans masy oraz możliwości obliczania wielkości charakteryzujących pracę kolumny (współczynniki dyfuzji, wysokość strefy wymiany masy etc.). W dalszej części pracy skupiono się na prowadzeniu eksperymentów. Po wykonaniu pomiarów równowagi adsorpcyjnej, w drugim etapie pracy przeprowadzono badania w kolumnie laboratoryjnej. W obu przypadkach stosowano roztwory wieloskładnikowe jonów metali ciężkich: Cu(II), Zn(II) i Ni(II). Dodatkowo w pracy przedstawiono możliwość zastosowania sztucznych sieci neuronowych do opisu równowagi sorpcji w układach wieloskładnikowych. W dalszej kolejności (w rozważaniach inżynierskich), po wyborze odpowiedniego adsorbentu i badaniach wstępnych w małej skali, należy opracować model opisujący proces. W ramach pracy zaproponowano model matematyczny pozwalający na obliczenia stężenia roztworu na wylocie z kolumny i stężenia substancji adsorbowanej w adsorbencie, jak również krzywych przebicia dla różnych warunków prowadzenia procesu i wymiarów samej kolumny. Obliczenia prowadzono w środowisku obliczeniowym Matlaba z zastosowaniem własnych algorytmów obliczeniowych. Model dynamiki procesu w kolumnie uwzględniał specyfikę sorpcji opisanej równaniami kinetyki: pseudopierwszego rzędu (dla sorpcji fizycznej), pseudo-drugiego rzędu (dla chemisorpcji), Elovicha (dla sorpcji chemicznej i wymiany jonowej). Forma modelu zależała od tego, które z równań kinetycznych zostało w nim uwzględnione. Otrzymano więc trzy zestawy równań służących do wyznaczania parametrów pracy kolumny. W modelu uwzględniono, że czas procesu i analizowana wysokość kolumny są ze sobą powiązane. Wybierając dwa dowolne miejsca (przekroje) wzdłuż kolumny można obliczyć odpowiadające im wartości stężeń w cieczy i ilości substancji zaadsorbowanej. Wartości te wynikają z opóźnienia czasowego dopłynięcia adsorbatu do wyższego miejsca w kolumnie (przy zasilaniu od dołu), co uwzględniono przez wprowadzenie zmiennej ξ. Identyfikacja dynamiki w kolumnie polegała na znalezieniu współczynników modelu q*. K, Deff lub β, K, Deff (w przypadku wykorzystania równania Elovicha) i porównaniu wartości obliczonych z danymi eksperymentalnymi. Wprowadzenie wartości q* wyznaczonej w oparciu o równowagę urealniło wyniki i pozwoliło na obliczenie dwóch pozostałych parametrów modelu K i De(f. Poszukiwanie współczynników identyfikujących pracę kolumny może odbywać się z wykorzystaniem metod optymalizacyjnych przeszukujących dziedzinę dopuszczalnych rozwiązań w celu znalezienia ekstremum globalnego. W pracy do tego zadania wykorzystano algorytm genetyczny. Kolejnym etapem sprawdzenia poprawności działania modelu było wykonanie obliczeń w oparciu o dane literaturowe. Wybrano układy: modyfikowane barwnikiem (Reactive Orange 13) i Na2CO3 włókno kokosowe jako biosorbent oraz roztwór wodny jonów Pb(II) jako adsorbat; trociny - Cr(VI); węgiel aktywny - Cu(II). Porównano własne obliczenia modelowe z prezentowanymi w literaturze, uzyskując wyższą jakość przybliżenia danych eksperymentalnych niż w cytowanych pracach (przy dużo mniejszym nakładzie obliczeniowym). Dla każdego z badanych układów adsorbent-adsorbat przedstawiono wartości obliczonych parametrów modelu i ocenę statystyczną na podstawie: sumy kwadratów odchyleń wartości obliczonych i eksperymentalnych, kwadratu współczynnika determinacji i średniego błędu kwadratowego. Pomyślna weryfikacja opracowanego modelu opisującego proces dynamiki w kolumnie laboratoryjnej pozwala, aby w dalszym etapie rozważań przejść do problematyki powiększania skali i sterowania/kontrolowania on-line procesem przemysłowym.

EN

Water for the needs of industry and people must satisfy strictly determined requirements. To absorb pollutants from solutions, the process of adsorption with the use of solid adsorbents with strongly developed surface is applied. In the last decade a growing interest is observed in inexpensive and very cheap adsorbents to remove heavy metal ions. For our investigations adsorbents from various groups were selected: - activated carbon: most frequently discussed in the literature and used as a reference material to verify model calculations. - freeze-dried chitosan: a relatively new sorbent recommended to remove heavy metal ions, - clinoptilolite: a cheap mineral sorbent extracted in Poland used also to remove heavy metal ions from diluted solutions, - buckwheat hulls: an innovative material belonging to the so-called low-cost sorbents, readily available in Poland due to the specificity of our agriculture. In each case, a probable mechanism of binding heavy metal ions with the adsorbent is shown. The present state of knowledge on the determination and mathematical description of sorption isotherms from liquid solutions and phenomena occurring in the solution, on the surface and inside adsorbent particles are discussed in the study. Next, the mechanisms of adsorption in a packed column are presented. The most widely used, classical mass balance and the possibilities of calculating values which characterize column operation, such as diffusion coefficients, the height of mass transfer zone, etc. are considered. Experimental procedures are presented further in the study. Once adsorption equilibrium had been measured, experiments were carried out in a laboratory column. In both cases multicomponent solutions of heavy metal ions, i.e. Cu(II), Zn(II) and Ni(II), were used. Additionally, a possibility of applying artificial neural networks to describe sorption equilibrium in multicomponent systems is considered in the study. Further on, in engineering considerations, after choosing a promising adsorbent and carrying out preliminary investigations in a small scale, a model describing the process should be developed. A mathematical model to calculate the concentration of solution at the column outlet and the concentration of adsorbed substance in the adsorbent, as well as breakthrough curves for different process conditions and column dimensions was proposed in the study. Calculations were carried out in the Matlab computing environment. The model of process dynamics in the column took into account the specificity of sorption described by the kinetic equations of pseudo-first order (for physical sorption), pseudo-second order (for chemisorption) and Elovich equation (for chemical sorption and ion exchange). The model equations assumed forms which depended on which kinetic equation had been considered. Hence, three sets of equations were obtained to determine the column operation parameters. It was taken into account in the model that the process time and analyzed column height were interrelated. Two analyzed places in the column, both for the liquid and adsorbent, were delayed in time in relation to each other which was reflected by introducing variable ξ. Identification of the column dynamics consisted in finding model coefficients q*, K and Deff, or β , K and Deff when the Elovich equation was used, and comparing the calculated values with experimental data. Introduction of the value of q* determined on the basis of equilibrium made the results realistic and allowed us to calculate two other model parameters, i.e. K and Deff. Searching for the coefficients which identify the column operation can involve the use of optimization methods to find the area of feasible solutions in order to obtain a global extremum. To fulfill this task a genetic algorithm is applied in the study. A subsequent stage in the model verification were calculations based on literature data. The following systems were selected: modified with Reactive Orange 13 dye and Na2CO3 coconut fiber as a biosorbent and water solution of Pb(II) ions as an adsorbate; sawdust-Cr(VI); activated carbon-Cu(II). The model calculations were compared with those presented in the literature and the obtained approximation of experimental data appeared to be better than in the quoted studies (at a much lower computational effort). For each tested adsorbent-adsorbate system the calculated model parameters and statistical evaluation were presented on the basis of the sum of squared deviations of calculated and experimental values, the square of the determination coefficient and mean square error. A successful verification of the proposed model which describes process dynamics in the column is an encouragement for scaling-up and on-line control of an industrial process in the future.

15

Adsorpcja barwników z roztworów wodnych na popiołach

Filipkowska U., Janczukowicz W., Rodziewicz J., Szmit R.

Rocznik Ochrona Środowiska

|

2011

|

Tom 13

1173--1184

PL

Celem niniejszej pracy było określenie efektywności adsorpcji barwników anionowych i kationowych z roztworów wodnych na popiołach pochodzących, z dwóch różnych źródeł: ze spalania osadów ściekowych w Grupowej Oczyszczalni Ścieków "Dębogórze" w Gdyni i ze spalania węgla kamiennego w Olsztyńskiej Elektrowni Ciepłowniczej (OZOS). Jako adsorbaty zastosowane zostały barwniki rozpuszczalne w wodzie: z wytworzeniem barwnego kationu - Basic Green 4 (barwnik zasadowy) oraz z wytworzeniem barwnego anionu - Reactive Black 5 (barwnik helaktynowy winylosulfonylowy.

EN

This study was conducted with water-soluble dyes used as sorbates: with the formation of color cation - Basic Green 4 (basic dye) and with the formation of color anion - Reactive Black 5 (helactine vinyl sulfone dye). Its objective was to investigate possibilities of dyes adsorption from aqueous solutions on ashes. The scope of the study included a comparison of adsorption effective-ness of two dyes originating from the textile industry: Reactive Black 5 (RB5) and Basic Green 4 (BG4) by fly ashes of two different origins: from coal combustion at the Olsztyn Thermal Power Station (OZOS), from combustion of sewage sludge originating from Group Wastewater Treatment Plant "Dębogórze" in Gdynia. Results achieved in the study demonstrated that the effectiveness of the adsorption process was determined by the type of dye and adsorbent as well as by pH value of the aqueous solution. In the case of the anionic dye RB 5, the increase in pH was accompanied by diminishing adsorption effectiveness, whereas an opposite tendency was observed in the case of the cationic dye BG4 when the increase in pH value resulted in enhanced dye removal. The fly ashes applied in the research, both from the Thermal Power Station OZOS and from combustion of activated sludge, were characterized by a high effectiveness of cationic dye removal. In the case of the cationic dye BG 4, the highest adsorption capacity (b) accounting for 500.5 mg/g was achieved on fly ashes from the Thermal Power Station at pH = 9.0. In turn, the effectiveness of anionic dye RB 5 removal on both sorbents was at a similar, considerably lower level (0.6÷4%). In the case of this dye, the highest adsorption capacity (b) reaching 6 mg/g d.m. was achieved on ashes from the sludge at pH 3.0, whereas the lowest one ? 0.1 mg/g d.m. - at pH 9.0 on fly ashes from the Thermal Power Station.

16

Zastosowanie złóż diatomitowych do usuwania barwy z roztworów wodnych

Puszkarewicz A., Kaleta J., Papciak D.

Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Budownictwo i Inżynieria Środowiska

|

2010

|

z.57[271], nr 1

121-128

PL

Artykuł przedstawia rezultaty badań nad wykorzystaniem adsorpcyjnych właściwości złóż diatomitowych do usuwania barwy specyficznej (błękit metylowy) i naturalnej (substancje humusowe) z roztworów wodnych. Badania wykonywane były dla stężeń początkowych C1 = 30 mg/dm3 i C2 = 60 mg/dm3. Złoża diatomitowe okazały się efektywne w usuwaniu barwy specyficznej, w przypadku której uzyskano całkowite usunięcie z roztworu, a pojemności adsorpcyjne złoża diatomitowego były kilkakrotnie wyższe niż dla barwy naturalnej. Wprowadzenie koagulacji powierzchniowej przy zastosowaniu koagulantu siarczanu glinu (AI2(S04)3) znacznie zwiększyło skuteczność usuwania barwy naturalnej.

EN

The paper presents results of research on the application of adsorptive properties of diatomite beds for removing of colour, both specific (methylene blue) and natural (humus substances), from aqueous solutions. The tests were carried out for initial color concentrations of C1 = 30 mg/dm3 and C2 = 60 mg/dm3. The test results showed diatomite as effective in removing the specific color tested, as it was removed completely from the solution under test. The adsorptive capacities of diatomite bed were many times higher than those for natural colour. Introduction of surface coagulation, using aluminum sulfate (Al2(S04)3) as coagulant, raised the effectiveness of natural color removing significantly (colour reduction of 97%).

17

Proces wymiany jonowej w usuwaniu fenolu z roztworów wodnych

Kaleta J.

Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Budownictwo i Inżynieria Środowiska

|

2010

|

z.57[271], nr 1

45-52

PL

Do usuwania fenolu zastosowano silnie zasadową żywicę anionowymienną Amberlite lRA900 CI. Przeprowadzono testy technologiczne w warunkach nieprzepływowych, określono wpływ czasu kontaktu i dawki jonitu na proces wymiany fenolu. Badania prowadzone w warunkach przepływowych realizowano w trzech kolejnych cyklach, które były poprzedzone regeneracją i płukaniem. Uzyskane wyniki posłużyły do wyznaczenia zdolności jonowymiennych badanego jonitu. Użyteczne zdolności jonowymienne żywicy uzyskane po drugim i trzecim cyklu pracy jonitu były mniejsze o około 15% niż po cyklu pierwszym, co świadczy o tym, że obok wymiany jonowej zachodził również proces sorpcji fenolu.

EN

Phenol was removed using Amberlite lRA900 Cl ion-exchange resin, which is a strong alkali. In process tests carried out in non-flow conditions, the effect of contact time and ionite dose on phenol exchange was determined. The tests in through-flow conditions were realized in there consecutive cycles, preceded by regeneration and rinsing. Obtained results served for determination of ion-exchange capabilities of the studied ionite. The usable ion-exchange capabilities of the resin obtained after the second and third ionite operation cycle were lower by about 15% than those after the first cycle. It shows that, simultaneously with ion-exchange process, a process of phenol sorption occurred as well.

18

Biosorpcja kobaltu z roztworów wodnych z wykorzystaniem drożdży Saccharomyces cerevisiae

Papciak D., Zamorska J.

Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Budownictwo i Inżynieria Środowiska

|

2010

|

z.57[271], nr 1

95-104

PL

Praca zawiera wyniki badania procesu biosorpcji jonów kobaltu na żywych i martwych komórkach drożdży piekarnianych Saccharomyces cerevisiae. Badania przeprowadzono z stosowaniem szerokiego zakresu początkowego stężenia jonów kobaltu (1-500 mgCo/dm3), wartości odczynu pH (3-9) i temperatur (10-47°C). Rezultaty badań pozwoliły na stwierdzenie, że spośród badanych czynników jedynie stężenie początkowe metalu miało istotny wpływ na efektywność biosorpcji jonów kobaltu przez biomasę Saccharomyces cerevisiae. Efektywność rosła od 95 do 99,28% w przypadku martwych oraz od 81,10 do 99,34% w przypadku żywych mikroorganizmów, w badanym zakresie stężeń. Maksymalne usunięcie kobaltu wyniosło 496,4 mg Co/g s.m. dla martwych i 496,7 mg Co/g s.m. dla żywych komórek biosorbentu, przy początkowym stężeniu metalu wynoszącym 500 mgCo/dm3.

EN

Biosorption of cobalt ions by using live and dead cells of the baker's yeast Saccharomyces cerevisiae was investigated. A comparison with results reported in the literature was made. The biosorption of cobalt ions on both live and dead cells of Saccharomyces cerevisiae was studied in the initial ions concentration range of 1-500 mg Co/dm3, pH values of 3-9 and temperatures in the range 10-47°C. Results indicated that cobalt ion uptake of Saccharomyces cerevisiae were significantly affected by initial metal ion concentration. The efficiency of process increased from 95 to 99,28% (dead biomass of S.c.) and form 81,10 to 99,34% (live cells of S.c.). The maximum cobalt ions removal of Saccharomyces cerevisiae were: 496,4 mg Co/g d.m. for dead, and 496,7 mg Co/g d.m. for live biosorbent cells in initial cobalt concentration 500 mg Co/dm3.

19

Zastosowanie hybrydowego układu oczyszczania do separacji substancji powierzchniowo czynnych z roztworów wodnych

Kowalska I.

Rocznik Ochrona Środowiska

|

2010

|

Tom 12

773-784

PL

W celu zwiększenia skuteczności eliminacji mikrozanieczyszczeń z roztworów wodnych techniki membranowe coraz częściej łączy się z innymi jednostkowymi procesami oczyszczania. Odpowiednio zaprojektowane układy pozwalają na wykorzystanie w jak największym stopniu zalet jednostkowych procesów oczyszczania, zarówno klasycznych jak i membranowych, oraz znaczne ograniczenie ich wad [13]. Ze względu na szereg zalet układów hybrydowych wykorzystujących membrany prowadzone są liczne badania dotyczące rozwoju tych metod, w tym do oczyszczania roztworów zawierających substancje powierzchniowo czynne (SPC) [1, 7, 10, 12]. Połączenie procesu ultrafiltracji i wymiany jonowej jest jednym z możliwych rozwiązań problemu separacji anionowych substancji powierzchniowo czynnych (ASPC) z roztworów poniżej krytycznego stężenia micelizacji (CMC). Jak wykazują badania [6, 8] jednostkowy proces ultrafiltracji jest zadowalającą metodą separacji micel SPC z roztwo rów o stężeniu równym lub przekraczającym wartość CMC. W przypadku gdy stężenie SPC jest mniejsze, tzn. roztwór ma charakter monomeryczny, wówczas wysokociśnieniowe techniki rozdziału (nanofiltracja, odwrócona osmoza) są sugerowane jako skuteczny proces separacyjny.

EN

Limitation of individual purification processes resulted in development of so-called hybrid processes. Integration of two purification processes in one working unit may have a synergetic effect resulting in separation improvement. The aim of the study was to determine the effectiveness of ASPCA removal from aqueous solutions below critical micellizsation concentration in a hybrid system that combines ultrafiltration treatment and ion exchange, and its comparison with the effectiveness of individual processes. Effect of pH and the presence of mineral salts on the effectiveness of the proposed treatment system was analysed. Commercial polymer membranes differing with hydrophilichydrophobic properties and strongly and weakly basic ion exchange resins with different structure of the polymer were used. Unit process of ultrafiltration and simultaneous purification process were carried out under conditions of unidirectional flow (dead-end) in the Amicon chamber 8400. During studies ultrafiltration membranes of Microdyn-NadirŽ company made of poliethersulphone and regenerated cellulose with cut-off value of 10 kDa were used. The characteristics of the tested membranes are presented in Table 1. Separation properties of polymers were tested in the laboratory installation, which main element is the Amicon 8400 ultrafiltration chamber. During studies five anionexchange resins which characteristics are presented in Table 2 were used. Apart from the classic anionexchange resin (A100, A200, A400 and SBW) MIEX resin was applied with a magnetic component included in the structure of the polymer. Thanks to such modification of the polymer material single grains of resin behave like magnets, they are capable of forming heavy agglomerates and are effectively separated from water. It was stated that hybrid processes with strong-base resins were very effective (above 95%) in surfactant separation from water solutions below its critical micelle concentration. The efficiency of the hybrid processes was also found to largely depend on the type of the anion exchange resin. The presence of mineral salt in the treated solution resulted in a few percentage decreasing of surfactant retention. The effectiveness of the process in the applied pH range (pH=5-11) was stable for strong-base resins (MIEX, A200, A400 and SBW). However, at pH=11 significant deterioration in surfactant retention was noticed for the hybrid process with the weak-base A100 resin.

20

Usuwanie substancji organicznych z roztworów wodnych z wykorzystaniem ceramicznych membran ultrafiltracyjnych

Kabsch-Korbutowicz M., Urbanowska A., Majewska-Nowak K., Kawiecka-Skowron J.

Rocznik Ochrona Środowiska

|

2010

|

Tom 12

467-478

PL

Procesy membranowe są obecnie szeroko stosowane w wielu gałęziach przemysłu oraz w szeroko pojętej ochronie środowiska do usuwania różnorodnych zanieczyszczeń zarówno o charakterze organicznym jak i nieorganicznym. W eksploatowanych na całym świecie instalacjach membranowych najczęściej stosowane są membrany wytwarzane z materiałów organicznych, np. polisulfonu, polietersulfonu, poliamidu lub materiałów celulozowych. Powszechność stosowania membran polimerowych wynika przede wszystkim z bardzo dużej dostępności membran o różnorodnych możliwościach separacyjnych. W związku z tym, iż polimery wykorzystywane do produkcji membran nie są odporne na działanie czynników chemicznych, termicznych i biologicznych, od dłuższego czasu trwają prace nad wytwarzaniem membran o znacznie większej wytrzymałości na działanie niekorzystnych czynników. Wymogi te spełniają membrany nieorganiczne wytwarzane z materiałów ceramicznych.

EN

Membrane processes are now widely used in many industries and in the widely understood environment protection to remove the various pollutants of both organic and inorganic character. In the operated worldwide membrane installations membranes made from organic materials such as polysulphone, polietersulphone, polyamide or cellulosic materials are most commonly used. The universality of application of polymer membranes is primarily attributed to very high availability of membranes with various separational characteristics. In view of the fact that the polymers used for production of membranes are not resistant to chemical, thermal and biological factors, works in order to produce membranes with a much higher resistance to the action of unfavourable factors have been carried out for a long time. These requirements meets the inorganic membrane made from ceramic materials. The advantages of ceramic membranes, deciding about their their advantage over organic membranes, include primarily their high thermal, chemical, mechanical and biological resistance. Not without significance is the fact that they can be sterilized with steam and cleaned using strong acids or bases, which allows long-term operation of such membranes. The usability of the ultrafiltration ceramic membrane in removal of natural and synthetic organic pollutants from aqueous solutions has been evaluated. The ultrafdtration experiments have been carried out towards Odra river water, model solution containing NOM and model solutions of organic dyes (methyl orange, indigo carmine, hellion blue, direct black). The ultrafiltration ceramic membrane (cut-off 50kDa) made by Tami Industries and laboratory installation ProFlux Ml2 Millipore were applied in the tests. This installation allows to run separation tests in flow system using a filtration modules of any configuration. Installation enables circulation of the solution between the supply tank with a capacity of 3 dm3 and a filter module.The influence of the transmembrane pressure (0.03,0.06, and 0.09 MPa) on the process efficiency was determined. It was stated that the increase of the applied pressure caused the increase of permeate flux. In the course of ultrafiltration of solutions containing organic substances the determined membrane permeability was much lower (by 10-40%) than observed for water. The separation properties were influenced by the composition of the treated solution and the nature of the organic pollutants. The organic dyes of the molecular weight higher than 900 Da were retained in more than 95%. The reduction of color for solutions containing NOM amounted to 46-65%.