Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Removal of fluoride ions from aqueous medium by adsorption on activated carbon

Gąsior D.

Inżynieria i Ochrona Środowiska

|

2017

|

T. 20, nr 2

185--197

EN

Environmental pollution with fluoride ions has been observed to increase with the growth of industrial activity of man and with the expansion of fluorine compounds in agriculture and dental prophylaxis. Hazards involved in the excess of fluorine, especially in the aquatic environment, is generated also in the processes of leaching and erosion of fluorine compounds from minerals which occur naturally in the soil. In a growing number of areas of Poland, especially in groundwater, the highest permissible concentrations of fluoride ions are exceeded; this is especially hazardous because of their high toxicity. The use of activated carbons in the adsorption of fluorides from aqueous solutions was described in many reports of studies on the elimination of such pollutants. Some of the physical and chemical properties of activated carbons are especially desirable in adsorption processes; they include: a well-developed specific surface, high mechanical strength and chemical resistance, ion exchange properties, susceptibility to surface modification enabling improvement of the materials in terms of selectivity to the specific pollutant. The objective of this paper was to investigate the statics and kinetics of fluoride adsorption on the commercially available activated carbons F-100 and WG-12. The study included the surface characterization of the activated carbons tested. The impact of the parameters of the activated carbons tested as well as process parameters (such as the porous structure of carbon, chemical structure of the surface, pH of the adsorption process, initial concentration of the pollutant) on the efficiency of the fluoride removal from aqueous solutions was also investigated. The fluoride content in samples of model solutions was analyzed by the potentiometric method using a fluoride ion selective electrode. The adsorption kinetics was conformable with the pseudo-second order model. The process equilibrium was reached after 1 h and 2 h for F-100 and WG-12, respectively. It was found that adsorption efficiencies for both activated carbons are strongly related to the pH of the model solution, as well as to the initial concentration of the fluorides in the model solution. Ion exchange, which strongly depends on the pH of the model solution, was one of the mechanisms controlling the course of the adsorption process. Fluoride adsorption on activated carbons was described using Freundlich isotherms. High correlation coefficients (> 0.96) were obtained for the isotherms, which seems to indicate that the course of the process was conformable with the Freundlich model assumptions.

PL

Zanieczyszczenie środowiska jonami fluorkowymi wzrasta wraz z rozwojem przemysłowej działalności człowieka i coraz powszechniejszym stosowaniem związków fluoru w rolnictwie oraz profilaktyce stomatologicznej. Zagrożenie wynikające ze zbyt dużych zawartości fluoru, zwłaszcza w środowisku wodnym, ma swoje źródło również w procesach wypłukiwania i wymywania związków fluoru z naturalnie występujących w glebie minerałów. W Polsce odnotowuje się coraz więcej obszarów, gdzie, głównie w wodach podziemnych, występują lokalne przekroczenia najwyższych dopuszczalnych stężeń jonów fluorkowych, co jest szczególnie niebezpieczne z uwagi na ich wysoką toksyczność. Zastosowanie węgli aktywnych w procesach adsorpcji fluorków z roztworów wodnych jest obiektem wielu prac badawczych dotyczących sposobów usuwania tych zanieczyszczeń. Węgle aktywne przejawiają korzystne właściwości fizykochemiczne istotne w procesach adsorpcyjnych, takie jak rozwinięta powierzchnia właściwa, wysoka wytrzymałość mechaniczna i chemiczna, właściwości jonowymienne, podatność na modyfikację powierzchni umożliwiającą uzyskanie większej selektywności tych materiałów względem określonego rodzaju usuwanego zanieczyszczenia. Celem pracy jest zbadanie statyki i kinetyki procesu adsorpcji fluorków na komercyjnie dostępnych węglach aktywnych F-100 i WG-12. W toku przeprowadzonych badań dokonano również charakterystyki powierzchni analizowanych węgli aktywnych. Oceniono wpływ parametrów badanych węgli aktywnych i parametrów procesowych (takich jak struktura porowata węgla, chemiczna budowa powierzchni, pH procesu adsorpcji, stężenie początkowe substancji zanieczyszczającej) na skuteczność usuwania fluorków z roztworów wodnych. Zawartość fluorków w próbkach roztworów modelowych analizowano metodą potencjometryczną z użyciem jonoselektywnej elektrody fluorkowej. Kinetyka adsorpcji przebiegała zgodnie z modelem pseudodrugiego rzędu, a równowaga procesu ustaliła się po czasie 1 h w przypadku węgla F-100 oraz 2 h dla węgla WG-12. Stwierdzono, iż skuteczności adsorpcji obu węgli są silnie związane z wartością pH roztworu, z którego zachodził proces, jak również ze stężeniem początkowym fluorków w roztworze modelowym. Jednym z mechanizmów regulujących przebieg procesu adsorpcji był mechanizm wymiany jonowej, silnie uzależniony od odczynu roztworu modelowego. Adsorpcja fluorków na węglach aktywnych została opisana za pomocą izoterm Freundlicha. Opierając się na uzyskanych wysokich współczynnikach korelacji wykreślonych izoterm (> 0,96), można przypuszczać, iż proces przebiegał zgodnie z założeniami modelu Freundlicha.

2

Removal of fluoride ions by ultrafiltration in the presence of cationic surfactants

Klimonda A., Grzegorzek M., Majewska-Nowak K.

Environment Protection Engineering

|

2017

|

Vol. 43, nr 2

5--13

EN

The usability of surfactant-aided ultrafiltration for removal of fluoride ions from aqueous solutions has been investigated. The experiments were conducted with the use of cellulose and polyethersulfone membranes. Fluoride solutions containing 10 and 100 mg F–/dm3 and cationic surfactants: octadecylamine acetate (ODA) and hexadecylpyridium chloride (CPC) were used in the experiments. The concentration of surfactants amounted to 320–960 mg/dm3. Ultrafiltration process was run under a trans-membrane pressure of 0.2 MPa. In the course of experiments, the effects of initial fluoride concentration, surfactant concentration and membrane type on the fluoride retention coefficient as well as the permeate flux were studied. It was found that the increase of the surfactant concentration effected in improvement of the separation efficiency. On contrary, the permeate flux decreased upon increase of the surfactant concentration. The process efficiency was also strongly influenced by the membrane and surfactant type. The permissible concentration of fluoride in the final product (below 1.5 mg F–/dm3) was obtained for the test with initial solutions containing 10 mg F–/dm3, polyethersulfone membrane and CPC con-centration equal to 644 and 966 mg/dm3.

3

Corrosion resistance of titanium alloys in the artificial saliva solution

Loch J., Krawiec H., Łukaszczyk A., Augustyn-Pieniążek J.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2016

|

Vol. 74, nr 1

29--36

EN

Purpose: The purpose of this article was to characterize the corrosion behaviour and compare two biomedical titanium alloys (Ti-6Al-4V and Ti-10Mo-4Zr) in an artificial saliva solution (MAS) containing lactic acid and hydrogen peroxide (H2O2) used in dentistry. The addition of these two compounds simulate the situation, where the alloy is implanted in the human body and hydrogen peroxide is generated by the inflammatory reaction and lactic acid is release by bacterial in the oral cavity. Design/methodology/approach: In this studies were used following electrochemical techniques: Open Circuit Potential (OCP), Linear Sweep Voltamperometry (LSV), Chronoamperometry at constant potential and Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS). Electrochemical impedance spectra were carried out at the 0.5 V vs. Ag/AgCl potential. The EIS data were fitted using the ZViev software. Findings: The results presented in the work demonstrate that the titanium alloys have a good corrosion resistance. The corrosion behaviour was determined by surface condition of alloys and presence different chemical compounds in the solution. For Ti-10Mo-4Zr titanium alloy in MAS with different concentration of hydrogen peroxide in anodic domain it was seen more clearly. Research limitations/implications: In the future passive films of both titanium alloys will be investigated by: X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and scanning electron spectroscopy (SEM). Originality/value: The corrosion behaviour of biomedical titanium alloy contains molybdenum and zirconium selected as safe alloying elements for human body is presented and compared to commercial Ti-6Al-4V alloy. The corrosion resistance of the titanium alloys was investigated in the artificial saliva solution with addition of lactic acid and hydrogen peroxide.

4

Adsorptive purification of aqueous solution from fluoride ions by carbonaceous materials

Gąsior D.

Inżynieria i Ochrona Środowiska

|

2016

|

T. 19, nr 3

307--318

EN

Fluoride is a widely available element and is the 13th on the list of most common elements in nature. Fluorides are present in all environmental components: water, soil, air and living organisms. It finds its way into water as a result of rocks weathering and leaching, as well as precipitation along with gas and dust pollution of anthropogenic origin. In more and more areas of Poland exceedances are observed, relative to the maximum permitted levels established for fluoride concentration. The level of environmental pollution by fluoride ions increases along with the development of industrial activity of humans and the widespread use of fluorine compounds in agriculture and dental prophylaxis. Currently fluorine compounds are recognized as one of the most dangerous pollutants, contributing to environmental contamination. Fluoride ions can be removed from aqueous mediums using membrane techniques, adsorption, chemical precipitation, coagulation, electrocoagulation or ion exchange. Using adsorption processes is a very good method for water purification from fluoride ions due to its high effectiveness and simple application. The aim of this paper was to research fluoride ion adsorption statics and kinetics for two commercially available carbon materials: activated carbon (W1) and charcoal (W2). Adsorption tests were conducted in static conditions. Concentrations of fluoride ions in the samples were analyzed using the ion chromatography method. The adsorption kinetic occurred according to the pseudo-secondorder kinetic model. Process equilibrium was achieved after 40 minutes of contact between the adsorbent and the adsorbtive when using W1 and after an hour when using W2. Equilibrium adsorption was described using Freundlich’s equations. Freundlich isotherms were characterized by large correlation coefficients (R2 > 0.92). Adsorption capacities of both materials strongly depended on the pH solution. The highest adsorption capacities for both activated carbon (0.199 mg/g) and charcoal (0.169 mg/g) was observed where the initial pH = 2 and the 20 mg/L fluoride concentration. The efficiency of fluoride ions removal from aqueous solutions depended on the process conditions, the initial fluoride concentration, pH, companion ions presence, for example OH‒. The greatest adsorption efficiency (51.9% for a 5 mg/L initial concentration) was exhibited by charcoal.

5

Wpływ jonów fluorkowych i fluorokrzemianowych na jakość kryształów struwitu w procesie usuwania jonów fosforanowych(V) ze ścieku z przemysłu nawozowego

Hutnik N., Matynia A., Wierzbowska B.

Przemysł Chemiczny

|

2011

|

T. 90, nr 5

800-805

6

Model neuronowy wpływu jonów fluorkowych i fluorokrzemianowych na skład ziarnowy struwitu wytwarzanego w sposób ciągły na drodze krystalizacji z reakcją chemiczną w krystalizatorze DT MSMPR

Piotrowski K., Hutnik N., Matynia A.

Inżynieria i Aparatura Chemiczna

|

2011

|

Nr 5

88-89

PL

Zastosowano sztuczną sieć neuronową do numerycznego opisu procesu ciągłej krystalizacji strąceniowej struwitu z roztworów wodnych zawierających jony fosforanowc(V) (1,0% mas. P043") i jony fluorkowe (0,0025-5-0,025% mas.) lub jony fluorokrzemianowe (0,0125-^0,050% mas.). Jony fluorkowe lub fluorokrzemianowe obecne w układzie procesowym efektywnie ograniczają szybkość zarodkowania struwitu sprzyjając jednocześnie wzrostowi powstałych cząstek do postaci makroskopowej.

EN

Artificial neural network was used for numerical description of continuous reaction crystallization process of struvite from water solutions containing phosphatc(V) ions (1.0 mass % of PO/) and fluoride (0.0025+0.025 mass %) or fluosilicate (0.0125+0.050 mass %) ions. Fluoride or fluosilicate ions present in a process system effectively restrain nuclcation rate of struvite simultaneously favoring growth of existing crystals up to the macroscopic sizes.

7

Wpływ stężenia jonów fluorkowych na wzrost orientowanych nanorurek tlenkowych na powierzchni stopu tytanowegoTi-6Al-7Nb

Kaczmarek A., Głazowska I., Krasicka-Cydzik E.

Engineering of Biomaterials

|

2010

|

Vol. 13, no. 92

18--23

PL

W pracy przedstawiono formowanie nanorurek TiO2 na stopie Ti-6Al-7Nb w 1M H3PO4z dodatkiem niewielkich ilości jonów fluorkowych. Na jakość otrzymywanych przez anodowanie nanorurek wpływają parametry takie jak: potencjał, czas anodowania, stężenie jonów fluorkowych w roztworze, szybkość narastania potencjału, przy czym wartości dwóch ostatnich parametrów wydają się być kluczowymi i odpowiedzialnymi za morfologię oraz strukturę otrzymywanych warstw. W badaniach skoncentrowano uwagę na wpływie jonów fluorkowych na przebieg anodowania dwufazowego stopu implantowego (α+β) Ti-6Al-7Nb. Proces formowania polegał na polaryzacji próbek do 20 V z szybkością narastania potencjału 500 mV/s w 1M H3PO4z dodatkiem 0,2; 0,3; 0,4% wag. HF, oraz utrzymaniu próbki w tych warunkach przez 2h. W rezultacie otrzymano powierzchnię nanorurek o średnicach od 50 do 80 nm na fazie α oraz o grubszych ściankach na fazie β. Proces elektrochemicznego formowania obejmował dwa etapy: pierwszy potencjodynamiczny oraz drugi potencjostatyczny (20 V).Podczas ich trwania zarejestrowano różne charakterystyki prądowe dla opisywanych stężeń jonów fluorkowych. Z przeprowadzonych badań wynika jednoznaczna zależność pomiędzy najwyższą wartością prądu zarejestrowaną w etapie potencjodynamicznym a średnicą nanorurek otrzymywanych podczas anodowania przy udziale 0,3% wag. HF, fakt ten jest tłumaczony obecnością pierwiastków stopowych oraz transportem jonów w warstwie tlenkowej.

EN

The formation of nanotube oxide layers on Ti-6Al-7Nb alloy in H3PO4 acid solutions containing fluoride ions is presented. Among several parameters influencing the quality of nanotubes formed anodically such as potential, time of anodizing, fluoride ions concentration and scan rate of polarization, particularly the last two seem to be the most responsible for nanotubes structure and morphology. The effect of fluoride ions concentration on the morphology of nanotubes on the two phase (α+β) Ti-6Al-7Nb implant alloy has been evaluated in our work. The formation of nanotubes was performed by polarizing of the Ti-6Al-7Nb alloy samples in 1M H3PO4containing 0.2, 0.3 and 0.4 wt% HF to 20 V using scan rate 500 mV/s and then holding them at that potential for further 2h in the same electrolyte. Nanotubes of diameter ranging from 50 nmto 80 nm, with thicker walls over β-phase grains than over α-phase grains, were obtained. During the formation process, which includes two stages: the first potentiodynamic and the second potentiostatic (20 V),different electrochemical behaviour was observed in electrolytes of various fluoride concentration. The clear relationship between the highest currents and the biggest diameter of nanotubes for 0.3 wt% HF containing electrolyte observed during the first stage of anodizing is explained with regard to electrochemical characteristics of alloying elements and transport of electrolyte anions in oxide layers.

8

Determination of fluoride ions in drinking water samples collected from the area of the town of Malbork

Polkowska Ż., Diduch M., Namieśnik J.

Ecological Chemistry and Engineering. S

|

2010

|

Vol. 17, nr 3

393-417

EN

The analysis of drinking water samples collected from the area of town of Malbork was presented in this research study. The water samples were collected six times at one month intervals from October 2008 to March 2009 at seven sampling sites located in the main districts of town of Malbork. The parameters such as: the content of cations: Na+, 4 NH , K+, Mg2+ and Ca2+; the content of anions: F-, Cl-, Br-, 2 NO , NO3 , 3 4 PO and 24SO ; conductivity and pH were determined in the collected samples. The obtained results allowed to analyse the drinking water samples qualitatively and quantitatively. In all investigated samples, the concentration of fluoride ions was higher than the permissible limit, what is observed for years. The significant relationship between the concentration of selected ions and the season of the year was also noticed.

PL

W pracy przedstawiono badania próbek wody pitnej z terenu miasta Malborka. Próbki wody pobierano sześciokrotnie (w miesięcznych odstępach - październik 2008, listopad 2008, grudzień 2008, styczeń 2009, luty 2009 oraz marzec 2009) w siedmiu punktach leżących w głównych dzielnicach miasta Malborka. Pobrane próbki podano analizie w celu oznaczenia następujących parametrów: zawartość anionów: F-, Cl-, Br-, 2NO , 3NO , 34 PO , 24 SO ; zawartość kationów: Na+, 4 NH , K+, Mg2+, Ca2+; przewodność; wartość pH. Uzyskane wyniki pozwoliły na jakościową i ilościową analizę składu próbek wody do picia. We wszystkich analizowanych próbkach zauważono większe niż dopuszczalne stężenie jonu fluorkowego, które na podobnym poziomie utrzymuje się od lat. Można również zaobserwować wyraźną zależność pomiędzy zawartością poszczególnych jonów a porami roku.