Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Sonochemical processes in the decomposition of organic micropollutants from rainwater

Copik Jakub, Kudlek Edyta, Dudziak Mariusz

Zeszyty Naukowe SGSP / Szkoła Główna Służby Pożarniczej

|

2023

|

Nr 87

85--97

EN

A wide range of aquatic systems, drinking water, groundwater and surface water is known to include several dangerous organic micropollutants (OMPs). Additionally, a lot of the OMPs that have been found are resistant to biodegradation, allowing the possibility of persistence and accumulation in the ecosystem. Although they are present in small amounts, they have the potential to cause major health issues, such as cancer. Recent studies showed that ultrasonication is very successful in removing numerous hazardous OMPs from water. However, there is a tendency of combining this method with other advanced oxidation processes because of some of this technology’s limitations. This study provided additional evidence that ultrasonication is a highly effective approach for removing micropollutants from rainwater. The efficiency of this technique can even be higher than 80%. Moreover, the addition of ozone and hydrogen peroxide during ultrasonication increased the removal ratio significantly, which was proportional to the oxidant dosage.

PL

Obecnie w wodzie wodociągowej w wodach gruntowych oraz w wodach powierzchniowych powszechnie identyfikuje się niebezpieczne małocząsteczkowe mikrozanieczyszczenia organiczne (OMPs). Ponadto wiele z nich jest odpornych na biodegradację, co stwarza możliwość ich akumulacji w środowisku. Pomimo że ich stężenie jest niewielkie, mogą powodować poważne problemy zdrowotne. Część mikrozanieczyszczeń jest również kancerogenna. Badania wykazują, że ultradźwięki mogą być bardzo skuteczne w usuwaniu wielu niebezpiecznych OMPs z wody. Istnieje jednak tendencja do łączenia tego procesu z innymi zaawansowanymi procesami utleniania (AOPs) ze względu na niektóre ograniczenia technologii nadźwiękawiania. Przeprowadzone badania dowiodły, że ultradźwięki są skuteczną metodą usuwania mikrozanieczyszczeń z wody deszczowej. Skuteczność tej techniki wyniosła nawet około 80%. Co więcej, dodatek ozonu i nadtlenku wodoru podczas procesu nadźwiękawiania zwiększył efektywność usuwania szkodliwych związków proporcjonalnie do dawki zastosowanego utleniacza.

2

Uwarunkowania prawne dotyczące składu ilościowo-jakościowego wybranych mikrozanieczyszczeń organicznych w wodzie przeznaczonej do spożycia i ściekach oczyszczonych

Sobczak Patrycja

Technologia Wody

|

2020

|

Nr 3-4 (71-72)

14--17

PL

Mikrozanieczyszczenia organiczne to szeroka grupa związków chemicznych stanowiących poważne zagrożenie dla zdrowia i życia organizmów żywych. Zalicza się do niej między innymi wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (WWA), polichlorowane bifenyle (PCB), różnego rodzaju farmaceutyki i trihalometany (THM). Wiele z nich charakteryzuje wysoka toksyczność oraz odporność na biodegradację. Aktualnie substancje te stanowią problem w większości państw Wspólnoty Europejskiej, ze względu na powszechne występowanie w wodach przeznaczonych do spożycia oraz ściekach, w tym ściekach oczyszczonych. Powodem takiego stanu rzeczy może być fakt, iż stosowane obecnie metody uzdatniania wody i ścieków nie gwarantują ich całkowitego usunięcia. Świadomość zagrożenia, jakie niesie za sobą zanieczyszczenie środowiska związkami organicznymi o niskich stężeniach, skutkuje podjęciem działań mających na celu poprawę pogarszającej się jakości wód. W związku z tym powstały akty prawne, zarówno europejskie jak i krajowe, które regulują stan jakościowo-ilościowy wód i ścieków. Przepisy te ustalają rodzaj i dopuszczalne stężenia mikrozanieczyszczeń w wodzie przeznaczonej do spożycia przez ludzi oraz ściekach oczyszczonych. Aktualnie obowiązujące akty prawne, regulujące dopuszczalne stężenia mikrozanieczyszczeń organicznych w wodzie przeznaczonej do spożycia, to Dyrektywa Rady 98/83/WE z 3 listopada 1998 r. w sprawie jakości wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi (Dz. U. L 330 z 5.12.1998, s. 32) oraz Rozporządzenie Ministra Zdrowia z 7 grudnia 2017 r. w sprawie jakości wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi (Dz. U. 2017 poz. 2294). W przypadku ścieków oczyszczonych, są to Dyrektywa Rady z 21 maja 1991 r., dotycząca oczyszczania ścieków komunalnych (Dz. U. L 135, 30.5.1991, s. 40) oraz Rozporządzenie Ministra Gospodarki Morskiej i Żeglugi Śródlądowej z 12 lipca 2019 r. w sprawie substancji szczególnie szkodliwych dla środowiska wodnego oraz warunków, jakie należy spełnić przy wprowadzaniu do wód lub do ziemi ścieków, a także przy odprowadzaniu wód opadowych lub roztopowych do wód lub do urządzeń wodnych (Dz. U. 2019 poz. 1311).

EN

Organic micropollutants are a wide group of chemical compounds that can be a serious threat to health and lives of living organisms. The group contains compound like polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH), polychlorinated biphenyls (PCB), farmaceuticals and trihalomethanes (THM). Many of them are toxic and nonbiodegradable. These substances are a problem in many of the european countries because of their presence in drinking water and treated wastewater. The reason behind that may be the fact that conventional methods of water and wastewater treatment does not guarantee their complete removal. Awareness of the danger that comes with contamination of natural environment with the low concentrations of organic compounds, results in taking actions in order to improve the water quality. Therefore national and european regulations were created to help establish the right water and wastewater quality. They contain the type and acceptable concentration of each compound in drinking water and treated wastewater. The current regulation concerning concentrations of organic micropollutants in drinking water are Council Directive 98/83/EC of 3 November 1998 on the quality of water intended for human consumption (Dz.U. L 330 z 5.12.1998, s. 32) and Regulation of the Minister of Health of 7 December 2017 on the quality of water intended for human consumption (Dz.U. 2017 poz. 2294). In case of wastewater it is Council Directive of 21 May 1991 concerning urban wastewater treatment (91/271/EEC) (Dz.U. L 135, 30.5.1991, p.40) and Regulation of the Minister of Marine Economy and Inland Navigation of 12 July 2019 on substances particularly harmful to the aquatic environment and conditions to be met when introducing sewage into waters or into the ground, as well as when discharging rainwater or snowmelt into waters or into water equipment (Dz.U. 2019 poz. 1311).

3

Przygotowywanie próbek do równoczesnego oznaczania wybranych mikrozanieczyszczeń organicznych w wodzie

Sobczak Patrycja, Rosińska Agata

Technologia Wody

|

2019

|

Nr 6 (68)

20--23

PL

Celem badań było opracowanie uniwersalnej metody służącej do kompleksowego i równoczesnego oznaczania wybranych mikrozanieczyszczeń organicznych zawartych w wodzie przygotowywanej do spożycia, takich jak: wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (WWA), polichlorowane bifenyle (PCB). Priorytetem jest skrócenie czasu potrzebnego na wykonanie oznaczenia stężeń oraz zmniejszenie ilości zużywanych odczynników i innych materiałów oraz zminimalizowanie kosztów przygotowania próbki do analizy. Roztwory wzorcowe 16 WWA i 9 PCB dodano do wody destylowanej w określonej ilości. Ekstrakcja odbywała się metodą do fazy stałej z wykorzystaniem kolumienek ekstrakcyjnych Octadecyl C18 firmy Bakerbond. Do kondycjonowania kolumienek używano izopropanolu oraz metanolu. WWA i PCB wymywano z sorbentu kolumienek przy użyciu dichlorometanu. Ekstrakty zatężono do objętości 2 cm3. Próbki analizowano metodą chromatografii gazowej (GC-MS) [1, 2, 3]. W celu oceny efektywności ekstrakcji, obliczono procentowy odzysk dla każdego związku z grupy WWA i PCB. Uzyskano odzysk na poziomie od 7,5 do 125% w przypadku WWA i od 13,8 do 65,5% w przypadku PCB.

EN

The aim of the research was to develop an effective analytical method that can allow simultaneous quantification of chosen organic micropollutants such as polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) and polychlorinated biphenyls (PCB) in water prepared for drinking. The priority was to shorten the time needed for the micropollutants extraction and to reduce the amount of used reagents and materials which leads to the reduction of costs of preparing samples for analysis. Standard mixtures of 16 PAH and 9 PCB were added to the distilled water in a specific amount. For PAH and PCB extraction from the water, the solid phase extraction method was applied, using Octadecyl C18 Bakerbond columns. Isopropyl alcohol and methanol were used to precondition the columns. PAH and PCB were eluted from the columns filling with dichloromethane. Extracts were condensed to the volume of 2 ml. Prepared samples were analyzed with the use of gas chromatography and mass spectrometer (GC-MS) [1, 2, 3]. To establish the efficiency of the extraction, the percent recovery was calculated for each of the compounds. The achieved percent recovery for PAH amounted from 7,5 to 125% and from 13,8 to 65,5% in case of PCB.

4

Farmaceutyki w wodach rzecznych oraz ich migracja do ujęć infiltracyjnych w Krajkowie

Kruć Roksana, Dragon Krzysztof, Górski Józef

Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego

|

2019

|

nr 475, Hydrogeologia z. 16

109--116

PL

W 2018 r. na ujęciu infiltracji brzegowej w Krajkowie wykonano oznaczenia farmaceutyków w wodach rzecznych i infiltracyjnych. Przeprowadzono trzy serie badań: w rzece Warcie, piezometrach i studniach usytuowanych w różnych odległościach od rzeki (38–250 m) oraz w studni promienistej z drenami zlokalizowanymi 5 m pod dnem rzeki. Łącznie analizie poddano 75 substancji, w tym antybiotyki, leki przeciwbólowe, przeciwzapalne, psychotropowe, β-blokery oraz środki kontrastowe promieniowania X. Kilka spośród badanych parametrów, np. jomeprol czy jopromid, wykryto jedynie w wodach rzecznych. Najczęściej występującymi substancjami zarówno w wodach powierzchniowych, jak i infiltracyjnych były: karbamazepina, gabapentyna, tramadol, oksypurinol, flukonazol oraz lamotrygina. Najwyższe stężenia farmaceutyków wykryto w wodach powierzchniowych. Koncentracje te ulegały jednak redukcji na drodze przepływu z rzeki do studni i otworów obserwacyjnych. W studni promienistej i otworze zlokalizowanym w odległości 38 m od rzeki uzyskano niski stopień redukcji farmaceutyków w stosunku do rzeki. Wyższe stopnie redukcji osiągnięto w studniach położonych w odległości 64–82 m od rzeki. W otworze 78b/1s, oddalonym o 250 m, zachodziła stuprocentowa redukcja większości badanych substancji. Na podstawie badań ustalono, że najkorzystniejsza odległość, przy której należy lokalizować studnie ujęć infiltracji brzegowej, w kontekście usuwania mikrozanieczyszczeń wynosi 200 m, przy czym znaczne stopnie redukcji można uzyskać już w odległości 60–80 m.

EN

In 2018, determination of pharmaceuticals in river and infiltration water was carried out at a riverbank filtration site in Krajkowo. Three sampling campaigns were conducted: in the Warta River, in wells located at different distances from the river (38–250 m), and in a horizontal well with drains located 5 m below the river bottom. In total, 75 substances were analyzed, including antibiotics, analgesics, anti-inflammatory, psychotropic drugs, β-blockers and X-ray contrast agents. Several of the tested substances, e.g. iomeprol and iopromide, were detected only in river water. The most common substances, both in surface and infiltration waters, were carbamazepine, gabapentin, tramadol, oxypurinol, fluconazole and lamotrigine. The highest concentrations of pharmaceutical were detected in surface water. However, these concentrations were reduced by the flow path. The horizontal well and the observation well located close to the river are characterized by a low reduction of pharmaceuticals. Higher removal rates were achieved in wells located at a distance of 64–82 m. At point 78b/1s, located 250 m away, there is a 100% reduction of most of tested parameters. Based on the research, it was found that the most favourable distance at which the riverbank filtration wells should be located, is more than 200 m: however, significant removal rates can already be obtained at a distance of 60–80 m.

5

Zawartość wybranych mikrozanieczyszczeń organicznych w wodzie przygotowywanej do spożycia

Rosińska A., Sobczak P.

Technologia Wody

|

2018

|

Nr 2 (58)

10--15

PL

Mikrozanieczyszczenia organiczne obecne w wodzie przygotowywanej do spożycia w ilościach śladowych mogą stanowić zagrożenie dla zdrowia konsumentów. W większości są to związki o charakterze trudno biodegradowalnym, w związku z czym ich całkowita eliminacja z wody pitnej jest niezwykle uciążliwa. Akty prawne regulujące stan jakościowo-ilościowy wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi, pomimo że są bardzo restrykcyjne i uwzględniają wiele toksycznych związków, jak np. wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (WWA), trihalometany (THM), to nie normują stężeń wszystkich substancji niebezpiecznych dla zdrowia ludzi. Do takich nienormowanych związków należą m.in. polichlorowane bifenyle (PCB), które pomimo ich toksycznego charakteru nie są wymienione w Rozporządzeniu Ministra Zdrowia z 7 grudnia 2017 r. w sprawie jakości wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi (Dz. U. 2017 poz. 2294) [1]. Głównym tematem pracy była ocena zawartości mikrozanieczyszczeń organicznych, takich jak THM i PCB w wodzie powierzchniowej pobranej na terenie województwa śląskiego na różnych etapach jej przygotowania do spożycia. THM ekstrahowano z próbek metodą ciecz-ciecz. Do ekstrakcji PCB wykorzystano metodę SPE (ekstrakcja do fazy stałej). W przypadku obydwu grup mikrozanieczyszczeń, do oznaczenia stężeń zastosowano metodę kapilarnej chromatografii gazowej z użyciem chromatografu gazowego sprzężonego ze spektrofotometrem mas (GC-MS). Stężenie THM oznaczono jedynie w próbce wody pobranej u konsumenta. Najwyższe stężenie wykazano dla chloroformu (około 50% stężenia sumy THM). Obecność kongenerów PCB stwierdzono we wszystkich badanych próbkach. Najwyższe stężenie wykazano dla PCB 156 (2,65 µg/dm3) w wodzie pobranej ze zbiornika, najniższe dla PCB 52 (0,32 µg/dm3) w wodzie pobranej po końcowym ozonowaniu.

EN

Organic micropollutants present in water prepared for drinking in trace amounts might be considered dangerous for consumers’ health. Mostly those compounds are hardly biodegradable what makes them difficult to remove from drinking water. Legal acts regulating water quality are very restrictive in defining the type and the acceptable concentration of many toxic compounds like polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) or trihalomethanes (THM), but they still do not include all of the dangerous substances. The compounds that are not taken into account by those acts are polychlorinated biphenyls (PCB), which despite their toxic character are not mentioned by the Regulation of the Minister of Health of 7 December 2017 on the quality of water intended for human consumption (Dz. U. 2017 poz. 2294) [1]. The aim of this research was the assessment of concentration of organic micropollutants like THM and PCB in surface water from Silesian Voivodeship on different stages of water treatment process. For THM extraction from the water, the liquid-liquid extraction method was applied. For PCB extraction from the water, the solid phase extraction (SPE) method was applied. In both cases samples were analyzed with the use of gas chromatography and mass spectrometer (GC-MS). The concentration of THM was analyzed only in the water sample taken from the consumer. The highest analyzed concentration was in case of chloroform (about 50 % of the concentration of sum of THM). All of the water samples contained PCB. The highest analyzed concentration was in case of PCB 156 (2,65 µg/L) in the sample taken from the reservoir, the lowest analyzed concentration was in case of PCB 52 (0,32 µg/L) in the sample taken after the final ozonation.

6

Monitoring of Organic Micropollutants in Effluents as Crucial Tool in Sustainable Development

Włodarczyk-Makuła Maria, Wiśniowska Ewa, Popenda Agnieszka

Problemy Ekorozwoju

|

2018

|

Vol. 13, nr 2

191--198

EN

Water resources are crucial issues in sustainable development. From an economic perspective lack of clean water leads to long-lasting effects on human capital and growth. The key problem is to what extent can we give up on the economic growth to preserve the natural resources for future generations. Progress in monitoring will be critical in ensure to achieving sustainable development goals. However monitoring of the status quo is not the only strategy. The better one is monitoring of pollutants discharging in order to prevent or at least to limit their amounts. At present, the afore mentioned monitoring is not carried out with respect to municipal effluents despite the fact that these contaminants are found in the treated wastewater and should be monitored to avoid pollution of surface waters. The types of micropollutants that should be monitored have to be chosen individually for each wastewater treatment plant (WWTP) depending to local conditions that allows to fullfill the tasks in sustainable development. Recent changes in Polish legislations relying on which organic micropollutants are considered when classification of surface and underground water is made, are the proper directions.

PL

Zasoby wodne są kluczowym elementem zrównoważonego rozwoju. Z punktu widzenia ekonomii brak czystej wody prowadzi do długofalowych skutków dla rozwoju i wzrostu ludzkości. Kluczowym pytaniem jest co można zrobić, aby rozwój ekonomiczny odbywał się w sposób pozwalający na zachowanie zasobów naturalnych dla przyszłych pokoleń? Postęp w sposobie monitorowania będzie krytyczny dla sprawdzenia i oceny stopnia realizacji celów zrównoważonego rozwoju. Monitorowanie stanu istniejącego nie jest odpowiednio skuteczną metodą. Lepszą strategią jest monitorowanie zrzutów zanieczyszczeń, tak aby można było im zapobiegać lub je ograniczać. Obecnie tego rodzaju monitoring nie jest stosowany w odniesieniu do odpływów z oczyszczalni ścieków komunalnych pomimo tego, że wyniki badań wskazują, że organiczne mikrozanieczyszczenia występują powszechnie w oczyszczonych ściekach. Z tego względu należałoby wprowadzić obowiązek monitorowania stężeń wybranych mikrozanieczyszczeń w ściekach oczyszczonych. Zakres monitoringu powinien być dobrany indywidualnie dla każdej oczyszczalni ścieków w zależności od lokalnych czynników, co pozwoli na realizację zasady zrównoważonego rozwoju. Dobrym kierunkiem jest natomiast wprowadzony w Polsce obowiązek monitorowania wybranych organicznych mikrozanieczyszczeń w wodach powierzchniowych i podziemnych.

7

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.

8

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.

9

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.

10

Kinetyka fotokatalitycznego rozkładu wybranych mikrozanieczyszczeń organicznych w środowisku wodnym

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

Inżynieria Ekologiczna

|

2017

|

Vol. 18, nr 2

75--82

PL

W pracy przedstawiono ocenę stopnia usunięcia wybranych wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych (antracen, benzo(a)piren), ksenoestrogenów (oktylofenol, pentachlorofenol) oraz związków farmaceutycznych (diklofenak) w procesie heterogenicznej fotokatalizy z ich roztworów wodnych sporządzonych na bazie wody zdejonizowanej. Jako fotokatalizator procesu zastosowano ditlenek tytanu w dawce 100 mg/dm3. Kinetykę procesu wyznaczono w oparciu o równanie Langmuira- Hinsherlwooda, przy założeniu pseudo-pierwszorzędowego przebiegu reakcji rozkładu mikrozanieczyszczeń. Ponadto wykonano analizę toksykologiczną próbek roztworów wodnych badanych związków po procesie ich naświetlania przy użyciu testu Microtox®. Stwierdzono, że wraz ze wzrostem czasu prowadzenia procesu obniżało się stężenie badanych mikrozanieczyszczeń, a stopień ich usunięcia po 60 minutach przekraczał 90%. Analiza kinetyki procesu wykazała, że utlenianie związków zachodziło najintensywniej w pierwszej fazie prowadzenia procesu naświetlania tj. do 10 minuty. Wykonana ocena toksykologiczna potwierdziła niecałkowity rozkład zanieczyszczeń i generowanie ubocznych produktów wpływających na wzrost toksyczności oczyszczanych roztworów wodnych.

EN

The paper presents an assessment of the removal degree of selected polycyclic aromatic hydrocarbons (anthracene, benzo(a)pyrene), xenoestrogens (octylphenol, pentachlorophenol) and pharmaceutical compounds (diclofenac) in the process of heterogeneous photocatalysis of their water solutions, which were prepared on the base of deionized water. Titanium dioxide at a dose of 100 mg/dm3 was used as a photocatalyst of the process. The kinetics of the process was determined based on the Langmuir-Hinsherlwood equation, assuming the pseudo-first-order reaction of micropollutants decomposition. Furthermore a toxicological analysis of water samples of test compounds was performed by the use of the Microtox® test. It has been found that the micropollutant concentrations decreased with the increase of process time and their removal degree after 60 minutes exceeds 90%. The analysis of the proces kinetic showed that the oxidation of the compounds occurred with the greatest intensity in the first stage of the process up to 10 min. The preformed toxicological assessment confirmed the incomplete decomposition of pollutants and the generation of by-products, which contribute to the increase of the toxicity of treated water solutions.

11

Anaerobic biological degradation of carbamazepine at environmental concentrations

König A., Sorgler Y., Jekel M.

Czasopismo Techniczne. Środowisko

|

2016

|

Y. 113, iss. 1-Ś

45--54

EN

A removal of the antiepileptic drug carbamazepine is frequently observed under anaerobic redox conditions at managed aquifer recharge sites. The biological influence on this effect is widely unknown and therefore it is the focus of this study. Anaerobic degradation batch tests and long-term soil column experiments, conducted within this study, suggest a removal of 2 to 50% induced by microbiological processes. Transformation products and their molecular structures are suggested – one of them is clearly identified as 10,11-dihydro-carbamazepine. This study provides a deeper understanding regarding the biotic reduction of carbamazepine.

PL

Eliminacja leku padaczkowego karbamazepiny jest często obserwowana podczas sztucznego wzbogacania wόd gruntowych w warunkach beztlenowych. W poniższym artykule przedstawiono badania dotyczące dotychczas niedostatecznie zrozumiałego wpływu faktorόw biologicznych na te zjawisko. Przeprowadzone testy naczyniowe (testy batch) w warunkach beztlenowych i testy ciągłe z kolumnami piaskowymi pokazały znaczną eliminację karbamazepiny spowodowanej przez procesy mikrobiologiczne w wysokości 2 do 50%. W artykule zasugerowano produkty transformacji karbamazepiny i ich struktury molekularne – jednoznacznie zidentyfikowana zostala 10,11-dihydro-karbamezepina. Przedstawione badania umożliwiają lepsze zrozumienie biotycznego rozkładu karbamazepiny.

12

Rola rodników hydroksylowych w utlenianiu mikrozanieczyszczeń organicznych

Włodarczyk-Makuła M.

LAB Laboratoria, Aparatura, Badania

|

2015

|

R. 20, nr 3

6--9

13

Toksykologiczna ocena procesu fotolitycznego oczyszczania strumieni wodnych zawierających wybrane substancje priorytetowe oraz związki farmaceutyczne

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

Inżynieria i Aparatura Chemiczna

|

2015

|

Nr 3

67--68

PL

W pracy zaproponowano zastosowanie testu Microtox® do oceny toksykologicznej wody zawierającej wybrane substancje priorytetowe i związki farmaceutyczne, poddanej procesowi fotolizy. Wykazano, że w trakcie napromieniowania UV dochodzi do generowania toksycznych ubocznych produktów rozkładu związków pogarszających jakość oczyszczanej wody. Ponadto stwierdzono, że stopień rozkładu badanych mikrozanieczyszczeń w procesie fotolizy zależał od rodzaju związku i czasu naświetlania.

EN

The use of the Microtox® test for toxicological evaluation of water samples containing selected priority substances and pharmaceutical compounds subjected to the photolysis process is proposed in the paper. The results indicated that during UV irradiation toxic byproducts of their reduction were generated. Those products deteriorated the quality of treated water. It was also found that a degree of removal of tested compounds depended on the compound nature and time of UV irradiation.

14

Rola biodegradowalnej materii organicznej w procesie dezynfekcji wody

Rosińska A., Rakocz K

Inżynieria i Ochrona Środowiska

|

2013

|

T. 16, nr 4

511--521

PL

Związki organiczne występujące w wodzie są głównie pochodzenia naturalnego, niewielka ich ilość jest wynikiem działalności człowieka (np. fenole). Składają się one z dwóch frakcji: biodegradowalnej (BRWO) oraz refrakcyjnej. BRWO może stanowić źródło węgla i energii dla obecnych w wodzie bakterii, co powoduje zachwianie stabilności biologicznej wody. Frakcja refrakcyjna ma niewielki wpływ na rozwój mikroorganizmów. BRWO stanowi ważny element w procesie oczyszczania wody oraz jej dystrybucji i razem z tzw. produktami ubocznymi może występować w wodzie na każdym etapie jej oczyszczania. Poszczególne frakcje biodegradowalnej materii organicznej oznacza się metodą van der Kooija i metodą Wernera (PWO) oraz metodą Servais i metodą Joreta (BWO). Uboczne produkty procesu dezynfekcji to znaczna liczba związków powstających w procesie utleniania substancji organicznych obecnych w wodzie. Związki te powstają w niewielkich ilościach, ale mogą mieć charakter toksyczny, mutagenny czy kancerogenny. Do zidentyfikowanych, łatwo biodegradowalnych produktów ubocznych należą kwasy karboksylowe i aldehydy. Produktami ubocznymi procesu dezynfekcji mogą być również związki chloroorganiczne, bromoi chlorobromoorganiczne, chlorany i chloryny, ketony, estry, związki aromatyczne i inne w zależności od rodzaju użytego środka dezynfekcyjnego. Dlatego należy tak dobrać parametry dezynfekcji wody, aby maksymalnie wyeliminować powstawanie ubocznych produktów w postaci BRWO.

EN

The presence of organic substances (such as phenol) in water can be caused by humans but it is much more naturally in water and is generally a mixture of various organic compounds such as humic substances, carbohydrates, amino acids, carboxylic acids, etc. They consist of two fractions: biodegradable , which can be a source of carbon and energy for bacteria and refraction, which has little effect on the growth of microorganisms. The concepts of biodegradable organic matter and biodegradable organic carbon are used interchangeably and include the amount of organic compounds in water, are susceptible to biochemical decomposition. Biodegradable organic matter is a very important element in the treatment of drinking water and its distribution. Biodegradable materials are organic compounds having both small and large molecular weights. The presence of the biodegradable organic carbon is a potential source of nutrients needed for the development and growth of the bacteria, which causes instability of biological water. Biodegradable organic matter and by-products may be present in the water at any stage of its disinfection. This is due to the specificity of the various reactions occurring in the process. The individual fractions biodegradable organic matter is as follows: PWO by van der Kooij method and by Werner method and BWO by Servais method and by Joret method. Under the name by-products of disinfection are hidden hundreds (perhaps thousands) of compounds formed under the influence of the means used for disinfection of organic matter present in the raw water. These compounds are formed in small amounts but can be: toxic, mutagenic or carcinogenic must be taken into account in the final evaluation of the quality of treated water. The identified - easily biodegradable - the by-products formed in the oxidation of water include carboxylic acids and aldehydes. By-products of the various stages of disinfection can be also organochlorine compounds, bromoand chlorobromoorganiczne, chlorates, chlorites, ketoacids and other depending on which dezynfekator used. It is therefore important to choose the parameters as disinfection to eliminate the maximum possible quantity of biodegradable organic carbon. Water after the above process unit must meet legal standards. Currently regulated concentration levels are about 70 water parameters as well as stand out and regulates the concentration levels of water disinfection by-products and this means that the water is best controlled food product.

15

Usuwanie mykoestrogenów z wody w przemysłowym module do nanofiltracji

Dudziak M.

Przemysł Chemiczny

|

2012

|

T. 91, nr 7

1393-1395

PL

Przedstawiono wyniki badania procesu nanofiltracji wód o różnym stężeniu substancji organicznych i nieorganicznych zawierających w swoim składzie wybrane mykoestrogeny. Badania prowadzono z użyciem przemysłowego modułu membranowego. Na podstawie wyników badań stwierdzono, że stopień odzysku permeatu jest kluczowym parametrem operacyjnym procesu nanofiltracji wpływającym na separację mikrozanieczyszczeń organicznych w instalacjach przemysłowych.

EN

Mycoestrogens-contg. deionized, tap and surface waters (concn. 5 µg/L) was purified by membrane nanofiltration (active area 2.6 m², cut-off 200-400 Da), at 20°C, transmembrane pressure 2.0 MPa and the linear velocity of the feed 3.4 m/s. The effect of water recovery degree 10–80% by vol. of the initial feed volume (20 L) on the retention of mycoestrogens was studied. The retention of zearalenone was 57–75%, while a-zearalenole 70–100%. The microcontaminant retention decreased with increasing the degree of permeate recovery.

16

Removal of Zearalenone from Water by means of Ozonation and Integrated System of Ozonation/Nanofiltration

Dudziak M.

Ecological Chemistry and Engineering. A

|

2012

|

Vol. 19, nr 7

779-785

EN

Results of the study on the effectiveness of zearalenone removal via ozonation and integrated ozonation/nanofiltration water treatment are presented in the paper. The influence of ozone dose, contact time, pH and water properties on ozonation performance was investigated. The impact of nanofiltration membrane type on the integrated system effectiveness was tested. The study shows that application of integrated system of ozonation and nanofiltration is advantageous according to the effectiveness of zearalenone and other water contaminants removal as well as membrane capacity. The best performance of the system was observed for cellulose acetate nanofiltration membrane.

PL

Zaprezentowano wyniki badań dotyczące efektywności usuwania zearalenonu w procesie ozonowania i w zintegrowanym układzie oczyszczania wody ozonowanie/nanofiltracja. W trakcie ozonowania badano wpływ dawki ozonu, czasu kontaktu, pH i rodzaju wody na stopień usunięcia zearalenonu. Badano również wpływ rodzaju membrany nanofiltracyjnej na efektywność pracy układu zintegrowanego. Wyniki wskazują, że zastosowanie układu zintegrowanego kojarzącego ozonowanie z nanofiltracją jest korzystne pod względem efektywności usuwania zearalenonu oraz innych wskaźników zanieczyszczenia wody, jak również biorąc pod uwagę wydajność membrany. Wyższą efektywność pracy układu obserwowano w przypadku zastosowania membrany nanofiltracyjnej z octanu celulozy.

17

Combined Ozonation - Nanofiltration for Mycoestrogens Removal from Water

Dudziak M.

Archives of Environmental Protection

|

2012

|

Vol. 38, no. 2

103-109

EN

The paper describes the effectiveness of mycoestrogen removal in an integrated ozonation - nanofiltration system for water treatment. The results were compared to those obtained for ozonation and nanofiltration carried out as single processes. It has been found that the effectiveness of mycoestrogen removal in the integrated system was higher than that observed for single ozonation. During ozonation, the removal of micropollutants was affected by the dose of an oxidizing agent and type of treated water. As far as nanofiltration is concerned, its effectiveness both in the integrated system and as a single process was similar. Nevertheless, it is advisable to precede nanofiltration with ozonation because of membrane efficiency.

PL

W pracy przedstawiono efektywność usuwania mykoestrogenów w zintegrowanym układzie oczyszczania wody ozonowanie - nanofiltracja. Wyniki badań porównano do wyników uzyskanych podczas ozonowania i nanofiltracji, które realizowane były jako procesy pojedyncze. Określono, że efektywność usuwania mykoestrogenów w układzie zintegrowanym jest wyższa niż obserwowana w pojedynczym procesie ozonowania. W przypadku ozonowania na usuwanie mikrozanieczyszczeń ma wpływ dawka utleniacza i rodzaj oczyszczanej wody. Z kolei efektywność nanofiltracji realizowanej jako proces pojedynczy i w układzie zintegrowanym pod kątem usuwania mykoestrogenów była zbliżona. Jednak biorąc pod uwagę wydajność membrany korzystniej jest proces nanofiltracji poprzedzić procesem ozonowania wody.

18

Removal of zearalenone from water by means of ozonation and integrated system of ozonation/nanofiltration

Dudziak M.

Proceedings of ECOpole

|

2011

|

Vol. 5, No. 2

371--375

EN

Results of the study on the effectiveness of zearalenone removal via ozonation and integrated ozonation/nanofiltration water treatment are presented. The influence of ozone dose, contact time, pH and water properties on ozonation performance was investigated. The study shows that application of integrated system of ozonation and nanofiltration is advantageous according to the effectiveness of zearalenone and other water contaminants removal as well as membrane capacity.

PL

Zaprezentowano wyniki badań dotyczące efektywności usuwania zearalenonu w procesie ozonowania i w zintegrowanym układzie oczyszczania wody ozonowanie/nanofiltracja. W trakcie ozonowania badano wpływ dawki ozonu, czasu kontaktu, pH i rodzaju wody na stopień usunięcia zearalenonu. Wyniki wskazują, że zastosowanie układu zintegrowanego kojarzącego ozonowanie z nanofiltracją jest korzystne pod względem efektywności usuwania zearalenonu oraz innych wskaźników zanieczyszczenia wody, a także biorąc pod uwagę wydajność membrany.

19

Usuwanie mykoestrogenów z wody z użyciem przemysłowego modułu do nanofiltracji

Dudziak M.

Inżynieria i Ochrona Środowiska

|

2010

|

T. 13, nr 4

279-285

PL

Użyto przemysłowego modułu membranowego do nanofiltracji wód o różnym stężeniu substancji organicznych i nieorganicznych zawierających małocząsteczkowe mykoestrogeny. Ocenie poddano wpływ stopnia odzysku permeatu w zakresie od 10 do 80% obj. na wydajność i efektywność procesu. Wzrost stopnia odzysku powodował jednocześnie obniżenie wydajności procesu i stopnia usuwania mykoestrogenów. Określona zależność jest jednym z powodów niższej efektywności usuwania mikrozanieczyszczeń w instalacjach przemysłowych w odniesieniu do wyników badań uzyskanych w skali laboratoryjnej.

EN

The industrial scale membrane module was used for nanofiltration of waters containing low molecular weight mycoestrogens and various concentrations of organic and inorganic substances. The influence of the permeate recovery degree in the range from 10 to 80 vol.% on the capacity and the effectiveness of the process was investigated. The increase of the permeate recovery resulted in the decrease of both, the capacity of the process and the degree of removal of mycoestrogens. The determined dependence is one of the many reasons of the decrease of the removal of microcontaminants in industrial installations in comparison with the results obtained during laboratory scale studies.

20

Alternatywne uzdatnianie wody z wykorzystaniem ciśnieniowych procesów membranowych w usuwaniu estrogenów

Dudziak M., Bodzek M.

Inżynieria i Ochrona Środowiska

|

2005

|

T. 8, nr 1

87-98

PL

Steroidowe hormony płciowe i odpowiadające im związki syntetyczne są przedstawiane jako substancje, które przy bardzo niskich stężeniach (pg/l lub ng/l) wywołują alarmujący efekt estrogenny u organizmów wodnych, przejawiający się zjawiskiem feminizacji. Dodatkowo estrogeny upośledzają prawidłowe funkcjonowanie układu hormonalnego i są przyczyną niebezpiecznych konsekwencji obserwowanych również u ludzi (wpływają na rozwój, wzrost i rozrodczość). W pracy przebadano retencje naturalnych (estron i 17β-estradiol) i syntetycznych α-etinylestradiol) estrogenów w trzech rodzajach procesów membranowych: odwrócona osmoza (RO), nanofiltracja (NF) i ultrafiltracja (UF), z wykorzystaniem systemu cross-flow i czterech typów membran (RO-DS3SE, NF-DS5DK, UF-DSGM i UF-PSF-14). Celem pracy była ocena efektywności tych procesów w usuwaniu estrogenów z wód. Estrogenów dodawano do wody w stężeniu 1 μg/1. W pracy do badania współczynnika retencji w procesach membranowych zastosowano ekstrakcję do fazy stałej (SPE) i chromatografie gazową. Estrogeny wydzielano z wody z wykorzystaniem kolumienek J.T. Baker, a w analizie identyfikacyjno-ilościowej użyto chromatografu gazowego (GC) z detektorem masowym (MS). Metodę tę z powodzeniem zastosowano do kontroli usuwania zarówno naturalnych, jak i syntetycznych estrogenów z wód. Membrany były testowane z wykorzystaniem standardowych procedur, po czym prowadzono filtrację wody dejonizowanej z dodatkiem estrogenów. W drugim kroku w procesie ultrafiltracji filtrowano wodę dejonizowaną, zawierającą estrogeny i kwasy humusowe w stężeniu 10 mg/l. Efektywność separacji wiązała się z zastosowanym procesem membranowym i właściwościami mikrozanieczyszczeń (wyrażonymi poprzez logKow) oraz z obecnością substancji humusowych. Uzyskane wyniki określiły proces odwróconej osmozy jako obiecujący w oczyszczaniu wód z estrogennych mikrozanieczyszczeń. Efektywność usunięcia z wykorzystaniem membran ultrafiltracyjnych była w przedziale 58,9+35,4% (UF-PSF-14) i 55,3+35,3% (UF-DSGM) oraz w zależności od współczynnika podziału w układzie n-oktanol/woda (logKow), charakteryzującego dany estrogen. Stopień usunięcia estrogenów z wody, gdy zawierała ona kwasy humusowe, wzrósł do poziomu 71,1+90% (UF-PSF-14).

EN

Steroidal sex hormones and related synthetic compounds provoke alarming estrogenic effects in aquatic organisms, such as feminization, at very Iow concentrations (pg/l or ng/l). Estrogens disrupt normal hormonal functions and cause a risk, for humans too. The aim of this paper is to evaluate the efficiency of estrogens removal from water. Retention of the natural (estrone and 17β-estradiol) and synthetic estrogens (17α-ethinylestradiol) by three kinds of membrane processes: reverse osmosis (RO), nanofiltration (NF) and ultrafiltration (UF) was investigated, using cross-flow systems and four types of membranes (RO-DS3SE, NF-DS5DK, UF-DSGM and UF-PSF-14). Estrogens were added to water at a concentration of 1 μg/l. The solid phase extraction and gas chromatography method were applied to study the retention coefficients of estrogens in membrane processes. For estrogens extraction from water J.T. Baker columns and gas chromatography (GC) with (MS) detector where used. This method was successful in the control of removed estrogens (natural and synthetic) from water. Membranes were tested according to the standard procedures and then the samples of estrogene mixture in distilled water were filtrated. In the second step distilled water containing estrogens and humic acids at concentration of 10 mgTOC/L was filtrated. Separation efficiency was related to membrane processes, micropollutants properties (logKow) and humic substances content. Taking into account the results presented in this study, reverse osmosis appears to be the most promising process for treating estrogens micropollution in water. The removal efficiency of the ultrafiltration membranes can vary in the range 35.4+55.3% (UF-PSF-14) and 35.3+55.3% (UF-DSGM) as a function of the n-octanol/water partition coefficient (logKow). Estrogens removal by ultrafiltration inereases from 71.1 to 90% (UF-PSF-14) in the presence of humis acids.