Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Modelowanie fluidyzacji magnetycznej żywicy jonowymiennej MIEX® w układzie oczyszczania wody

Adamski W., Mołczan M.

Ochrona Środowiska

|

2014

|

Vol. 36, nr 4

9--14

PL

Omówiono zasady procesu MIEX®DOC oraz jego rozwiązania z reaktorem o pełnym wymieszaniu i reaktorem fluidalnym o przepływie tłokowym. Badano wpływ oddziaływania magnetycznego ziaren żywicy MIEX® na jej zdolność do utrzymywania zwartej warstwy w reaktorze fluidalnym. Porównano wyniki symulacji stanu fluidalnego cząstek niemagnetycznych o określonym kształcie, wielkości i gęstości z wynikami eksperymentu z użyciem cząstek o tych samych cechach, lecz mających właściwości magnetyczne. Na tej podstawie określono parametry modelu fluidyzacji złoża jonitu o właściwościach magnetycznych. Wyznaczono wartość stałej oddziaływania magnetycznego (vM=vs–vst) między ziarnami żywicy jonowymiennej, będącej różnicą między pozorną prędkością sedymentacji (gwarantującą utrzymanie konkretnej ekspansji złoża w funkcji prędkości fluidyzacji) a rzeczywistą graniczną prędkością sedymentacji ziaren jonitu (vst=12 m/h). Wartość stałej oddziaływania magnetycznego, wynosząca 30,5 m/h, obowiązuje przy prędkości fluidyzacji poniżej wartości krytycznej (10 m/h). Opracowany model umożliwia określenie geometrii złoża żywicy w stanie fluidyzacji, której znajomość jest konieczna do analitycznego wyznaczenia sprawności procesu MIEX®DOC z wykorzystaniem modeli matematycznych.

EN

Principles of MIEX®DOC process and its technical solution with a complete-mix reactor and fluidized plug-flow reactor have been discussed. The influence of magnetic interactions between the resin grains on its ability to maintain a compact layer in the fluidized reactor was investigated. The results of fluidized state simulation for nonmagnetic particles of certain shape, size and density were compared with the experimental results received for particles of the same parameters except for being magnetic. On this basis fluidization model parameters for the resin bed with magnetic properties were determined. The magnetic interaction constant (vM = vs – vst) between the ion exchange resin grains was defined as a difference between the actual terminal sedimentation velocity (allowing certain bed expansion as a function of fluidization velocity – ve) and the theoretical terminal sedimentation velocity (vst= 12 m/h) of the resin grains. The value of constant vM = 30.5 m/h is obligatory at the fluidization velocities below the threshold (10 m/h). The model developed enables defining the fluidized bed geometry which is necessary for analytical determination of MIEX®DOC process efficiency using mathematical models.

2

Zastosowanie uporządkowanych mezoporowatych materiałów węglowych do usuwania wybranych związków organicznych z roztworów wodnych

Jedynak K., Choma J.

Ochrona Środowiska

|

2013

|

Vol. 35, nr 3

3--8

EN

Adsorption processes involving ordered mesoporous carbons (OMCs) can be applied to removal of various organic substances from water solutions. These materials possess unique adsorption properties resulting from their large specific surface area and high pore volume. Furthermore, they exhibit uniform and accessible pores of desired sizes as well as demonstrate high thermal stability and chemical inertness. Their well-developed and active surface can be easily modified, allowing synthesis of adsorbents with desired properties. Ordered mesoporous carbon materials with functional groups may serve as advanced materials for water treatment. These materials, following adsorption of harmful substances, may regenerate via extraction, e.g. with ethanol or toluene or via thermal treatment. Their initial adsorption capacity of a starting material remains mostly unchanged. Ordered mesoporous carbons containing nickel or iron nanoparticles are very interesting adsorption materials due to their magnetic properties that allow easy separation from the solution being purified. Ordered mesoporous carbon materials may become adsorbents of the next generation. They are likely to replace classic active carbons used for adsorption-based water treatment procedures.

PL

Procesy adsorpcyjne z wykorzystaniem uporządkowanych węgli mezoporowatych (OMC) mogą być stosowane do usuwania różnorodnych substancji organicznych z roztworów wodnych. Materiały te mają unikalne właściwości adsorpcyjne, wynikające z ich dużej powierzchni właściwej i dużej objętości porów, a ponadto zawierają jednorodne i dostępne pory o określonym wymiarze. Charakteryzują się także wysoką stabilnością termiczną i odpornością chemiczną. Ich bardzo dobrze rozwinięta i aktywna powierzchnia może być stosunkowo łatwo modyfikowana, co prowadzi do otrzymywania adsorbentów o pożądanych właściwościach. Uporządkowane mezoporowate materiały węglowe z funkcjonalnymi grupami mogą pełnić rolę zaawansowanych materiałów do oczyszczania wody. Materiały te, po adsorpcji szkodliwych substancji, mogą być regenerowane za pomocą ekstrakcji, np. etanolem, toluenem lub przez termiczne wygrzewanie. Zachowują przy tym w dużym stopniu pojemność adsorpcyjną materiału wyjściowego. Uporządkowane węgle mezoporowate z nanocząstkami niklu lub żelaza są bardzo interesującymi materiałami adsorpcyjnymi z uwagi na ich właściwości magnetyczne, dzięki którym możliwa jest ich łatwa separacja z oczyszczanego roztworu. Uporządkowane mezoporowate materiały węglowe mogą stać się adsorbentami następnej generacji. Być może zastąpią one klasyczne węgle aktywne stosowane do adsorpcyjnego oczyszczania wody.

3

Zakres zmienności absorbancji właściwej w nadfiolecie (SUVA) w teście kinetycznym oczyszczania wody w procesie magnetycznej wymiany anionowej

Mołczan M.

Ochrona Środowiska

|

2008

|

Vol. 30, nr 2

49-55

PL

Oczyszczanie wody w procesie magnetycznej wymiany anionowej prowadzi do zmniejszenia zawartości substancji organicznych, czemu towarzyszy również zmniejszenie wartości SUVA (Specific UV Absorbance). W podstawowym badaniu procesu, jakim jest test kinetyczny, wraz z rosnącym czasem kontaktu żywicy anionowymiennej z oczyszczaną wodą maleje zarówno zawartość RWO, jak i absorbancja w UV254. W tym samym zakresie czasów kontaktu wartość SUVA (UV/RWO) wykazuje tendencję rosnącą, a następnie malejącą. Wykazano, że o wzroście wartości SUVA w zakresie małych czasów kontaktu decyduje szybsze usuwanie RWO niż zmniejszanie absorbancji w UV254. O ostatecznym zmniejszeniu wartości SUVA decyduje proporcjonalnie większe obniżenie wartości UV254 niż zawartości RWO. Stwierdzono, że zmiany wartości SUVA są funkcją dawki żywicy i czasu kontaktu, przy czym koniec fazy wzrostu następuje tym szybciej im większa jest dawka żywicy (powyżej dawki 10 cm3/dm3 zmiany są już niewielkie). Czas stabilizacji wartości minimalnej SUVA również maleje wraz ze wzrostem dawki. Zwiększenie dawki skutkuje też zmniejszeniem końcowej wartości SUVA oraz skróceniem czasu potrzebnego do jej osiągnięcia. Określone w badaniach przedziały zmienności absorbancji właściwej mogą stanowić istotne uzupełnienie danych wykorzystywanych przy doborze parametrów kinetyki procesu MIEX®DOC opartym na zakresach stosowalności opisanych w ujęciu ilościowym.

EN

Water treatment involving magnetic anion exchange brings about a reduction in the content of organic substances, which is concomitant with a decrease in the Specific UV Absorbance (SUVA) value. In the kinetic test (which is a fundamental method for the examination of the process), both dissolved organic carbon (DOC) content and UV254 absorbance decrease as the time of contact between the anion-exchange resin and the water being treated increases. Over the same range of contact time, the value of SUVA (UV/DOC) shows an upward trend followed by a downward one. It has been demonstrated that the increase in the SUVA value over the range of low contact time results from the fact that DOC removal proceeds faster than the decrease in UV254 absorbance. The final decrease in the SUVA value results from the decrease in UV254 absorbance, which is proportionally greater than that in the DOC content. The change in the SUVA value is a function of the resin dose and contact time, and the growth phase terminates the sooner, the greater is the resin dose (with doses exceeding 10 cm3/dm3, this change is insignificant). The time of stabilization of the minimal SUVA value also decreases with the increase in the resin dose. The increase in the resin dose also results in the decrease of the final SUVA value and in the shortening of the time required for achieving this. The variability intervals for the SUVA values determined in this study can be regarded as complementary to the data made use of when choosing the kinetic parameters for the MIEX®DOC process on the basis of the range of applicability described by quantity parameters.

4

Wpływ procesu wymiany anionowej na zmianę jakości domieszek organicznych wody charakteryzowanych wartościami absorbancji właściwej (SUVA) i barwy właściwej (SCOA)

Mołczan M.

Ochrona Środowiska

|

2007

|

R. 29, nr 2

13-19

PL

Zarówno barwa, jak i absorbancja w nadfiolecie charakteryzują jakość obecnych w wodzie substancji organicznych. Absorbancja właściwa (SUVA - Specific UV Absorbance) oraz barwa właściwa (SCOA - Specific Colour Absorbance) opisują zagęszczenie cech substancji organicznych związanych z ich potencjalną reaktywnością (SUVA) oraz zdolnością do nadawania wodzie zabarwienia (SCOA). Wartości tych wskaźników pozwalają na ocenę selektywności procesów oczyszczania wody pod kątem usuwania organicznych zanieczyszczeń barwnych (których zawartość jest ograniczona) oraz reaktywnych (których zawartość jest ograniczona pośrednio, np. ubocznych produktów dezynfekcji, środka dezynfekcyjnego itp.). Procesem zdolnym do selektywnego usuwania substancji organicznych cechujących się dużymi wartościami absorbancji w UV oraz barwy właściwej jest wymiana anionowa na namagnetyzowanych żywicach drobnoziarnistych MIEX® . Wykazano, że składniki usuwane z wody w procesie wymiany anionowej wykazują wartość absorbancji właściwej oraz barwy właściwej odpowiednio o 6悝% oraz 5悛% wyższą od wartości charakteryzujących wodę surową. Wodę oczyszczoną cechują natomiast wartości tych wskaźników odpowiednio o 14悯% oraz 12悹% niższe niż w wypadku wody surowej. Stwierdzono, że proces wymiany anionowej może potencjalnie dać podobną skuteczność zmniejszenia wartości SUVA, jaki jest osiągany w całym ciągu technologicznym oczyszczania wody, złożonym z koagulacji, filtracji pospiesznej, ozonowania i biosorpcji.

EN

The quality of the organic substances that are present in the water is characterized both by colour and UV absorbance. Specific UV Absorbance (SUVA) and Specific Colour Absorbance (SCOA) describe the density of the organic matter properties that are indicative of the potential reactivity (SUVA) and capability of the organic substance to colour the water (SCOA). Knowing the values of SUVA and SCOA enables the selectivity of the water treatment process to be assessed with respect to the removal of organic coloured matter (whose content is limited) and reactive substances (whose content is indirectly limited, e.g. by the by-products of disinfection, by disinfectant dosage, etc.). When the organics to be removed are characterized by high SUVA and SCOA values, anion exchange over magnetized fine-grained MIEX® resins is the treatment mode that provides a selective removal of such organic substances. The experiments have revealed the following: the organic pollutants being removed via anion exchange display SUVA and SCOA values that are by 6 to 33% and 5 to 31%, respectively, higher than those characterizing raw water; the SUVA and SCOA values of treated water are by 14 to 51% and 12 to 61% lower than those of raw water. The study has substantiated the potentiality of anion exchange for providing a reduction in the SUVA value similar to the one achieved by the entire water treatment train involving coagulation, rapid filtration, ozonation and biosorption.

5

Opis i interpretacja wyników testu kinetycznego procesu MIEX®DOC

Mołczan M.

Ochrona Środowiska

|

2007

|

R. 29, nr 1

45-48

PL

Proces MIEX®DOC, stosowany do usuwania zanieczyszczeń organicznych z wody przy pomocy wymiany anionowej, opisują parametry procesowe, do których zalicza się czas kontaktu wody z żywicą anionowymienną, dawkę żywicy oraz krotność wymiany objętości żywicy. Dawka i czas kontaktu są parametrami kinetyki reakcji wymiany i są wspólnie badane w teście naczyniowym określanym mianem testu kinetycznego. Wynikiem testu kinetycznego procesu MIEX®DOC jest zależność pozostałej zawartości usuwanego substratu (ce) od czasu kontaktu (t) i dawki żywicy (d). Metodyczna analiza uzyskanego wyniku wymaga zapisania go w postaci zależności funkcyjnej, która dobrze aproksymuje punkty doświadczalne, a jej współczynniki mają sens fizyczny istotny z punktu widzenia interpretacji wyniku.

EN

The MIEX®DOC process (which aims at removing organic pollutants from water via anion exchange) is described by the following parameters: time of contact between water and anion-exchange resin, resin dosage and bed volumes of resin volume exchange. Since resin dosage and contact time are parameters of the kinetics of the exchange reaction, they are examined using the kinetic jar test. The result of the kinetic jar test for the MIEX®DOC process is a formula that relates the persisting portion of the substrate to be removed (ce) to contact time (t) and resin dosage (d). A prerequisite for the analysis of the result obtained states that the result should be written in the form of a functional relationship which well approximates the experimental points and that the coefficients of the relationship should have a physical meaning which is of significance to the interpretation of the result.

6

Zastosowanie żywicy anionowymiennej MIEX do oczyszczania wód o dużej intensywności barwy

Mołczan M., Biłyk A.

Ochrona Środowiska

|

2006

|

R. 28, nr 2

23-26

PL

Intensywność barwy wód naturalnych zależy od zawartych w nich rozpuszczonych substancji organicznych. Znacząca część tych substancji występuje w postaci rozpuszczonych, anionowych reszt kwasów humusowych, powstałych z dysocjacji grup karboksylowych i fenolowych, co umożliwia ich usuwanie na żywicach anionowymiennych. W wypadku wody powierzchniowej o barwie 74 gPt/m3, potencjalną skuteczność metody oczyszczania wody na żywicy anionowymiennej MIEX® oszacowano na poziomie 98%. W praktyce należy dążyć do dotrzymania dopuszczalnej wartości barwy wody (<15 gPt/m3), niż maksymalizacji efektów pracy żywicy anionowymiennej. Stwierdzony w badaniach obszar zalecanych krotności wymiany żywicy (BV) wynosi 1000÷2000. W pracy wykazano, że metoda wymiany jonowej jest selektywna w stosunku do usuwania z wody barwnych frakcji rozpuszczonego węgla organicznego. Znajduje to wyraz w zmianie wartości stosunku intensywności barwy wody do RWO od 4,8 gPt/gC, w wypadku wody surowej, do 0,5 gPt/gC w wodzie oczyszczonej tą techniką. Stwierdzono, że rozwiązanie to powinno być zalecane w szczególności wszędzie tam, gdzie wysoka intensywność barwy jest jednym z głównych problemów oczyszczania wody.

EN

The color of natural water depends on the content of dissolved organic substances. A major part of these substances occurs in the form of dissolved anionic humic acid radicals from the dissociation of carboxyl and fenol groups, and this enables their removal on an anion-exchange resin. As for surface water of a 74 gPt/m3 color, the potential efficiency of the water treatment method involving MIEX® anion-exchange resin was estimated at the level of 98%. It is essential to aim at maintaining the admissible color value (<15 gPt/m3) rather than maximizing the performance of the anion-exchange resin. The range of recommended bed volume for resin exchange falls between 1000 and 2000. The ion-exchange method was found to be selective with respect to colored dissolved organic carbon (DOC) fractions. This manifested in the change of the color/DOC ratio from 4.8 gPt/gC to 0.5 gPt/gC for raw water and treated water, respectively. The method described has much to be recommended, especially where color is a major problem faced during water treatment.

7

Zastosowanie absorbancji właściwej w nadfiolecie (SUVA) w ocenie jakości wody

Mołczan M., Szlachta M., Karpińska A., Biłyk A.

Ochrona Środowiska

|

2006

|

R. 28, nr 4

11-16

PL

W pracy przeanalizowano zastosowanie absorbancji właściwej w nadfiolecie - SUVA254 (Specific UV Absorbance), jako wskaźnika jakościowego charakteryzującego substancje organiczne naturalnie występujące w wodach (tzw. naturalne związki organiczne - NZO). Zastosowania te dotyczą opisu właściwości rozpuszczonych substancji organicznych, oceny reaktywności rozpuszczonego węgla organicznego (RWO) i ryzyka tworzenia ubocznych produktów utleniania lub dezynfekcji (UPU/UPD), a także oceny podatności RWO na usuwanie techniką koagulacji. Wartości SUVA254 są też stopniowo wprowadzane jako element uregulowań formalnoprawnych związanych z regułami stosowania metod oczyszczania wody. Stwierdzono, że wody naturalne o dużych wartościach SUVA254 cechuje wysoka zawartość hydrofobowych, aromatycznych i wielkocząsteczkowych frakcji RWO, podczas gdy wody o małych wartościach współczynnika absorbancji zawierają przeważnie substancje niehumusowe, hydrofilowe, o niskich masach cząsteczkowych. Wykazano, że związek SUVA254 z tworzeniem UPU/UPD - choć istnieje - nie ma charakteru uniwersalnego, lecz jest specyficzny w wypadku danego źródła wody. Stwierdzono, że wartość absorbancji właściwej w UV wskazuje na podatność RWO na usuwanie w procesie koagulacji - im jest ona wyższa tym proces jest skuteczniejszy.

EN

The use of Specific UV Absorbance (SUVA254) as a quality indicator characterizing natural organic matter (NOM) was made subject to analysis. The uses where SUVA254 is applicable include the description of the properties of dissolved organic substances, the assessment of the reactivity of dissolved organic carbon (DOC), the assessment of the potential for the formation of oxidation and/or disinfection by-products (UPU/UPD), and the determination of the susceptibility of DOC to removal by coagulation. SUVA254 values are being incorporated into legal regulations pertaining to the use of particular water treatment methods. It has been found that natural water of high SUVA254 values features a high content of hydrophobic, aromatic and macromolecular DOC fractions while that of low SUVA254 values contains predominantly non-humus, hydrophilic substances of low molecular weight. The study has also revealed that although there is a relation between the SUVA254 value and UPU/UPD formation, the nature of the relation is, admittedly, far from being a general one; it is specific to each individual water source. The SUVA254 value indicates the susceptibility of DOC to removal by coagulation: the higher the value, the more efficient the process.

8

Wpływ dawki żywicy i czasu kontaktu na skuteczność usuwania zanieczyszczeń organicznych z wody w procesie MIEX®DOC

Mołczan M.

Ochrona Środowiska

|

2006

|

R. 28, nr 3

35-38

PL

Żywica anionowymienna MIEX® jest materiałem służącym między innymi do usuwania związków organicznych z roztworów wodnych. Kinetyka reakcji wymiany anionowych form RWO na jony chlorkowe z żywicy, opisana parametrami dawki żywicy i czasu kontaktu, jest podstawą działania procesu MIEX DOC. W pracy wykazano ścisły związek pomiędzy skutecznością usuwania zanieczyszczeń organicznych z wody a parametrami kinetyki procesu, w postaci zależności skuteczności procesu od iloczynu dawki żywicy i czasu jej kontaktu z oczyszczaną wodą. Zaobserwowana prawidłowość pozwala na zdefiniowanie obszaru stosowalności procesu MIEX DOC, co ma istotne znaczenie praktyczne, zarówno w aspekcie projektowania jak i eksploatacji tego procesu. W odniesieniu do badanej wody racjonalne stosowanie metody anionowymiennej wymaga użycia takich wartości dawki żywicy i czasu kontaktu, aby ich iloczyn mieścił się w przedziale 75 ÷ 200 min cm3/dm3.

EN

Besides other uses, the anion-exchange resin MIEX® is also designed to remove organic compounds from aqueous solutions. The kinetics governing the exchange of the DOC anions for the chloride ions of the MIEX® resin (described by the resin parameters and contact time) is the basic mechanism involved in the MIEX®DOC process. Our study has shown a close relationship between the efficiency of organic matter removal and the parameters of the process kinetics. In the formula that describes this finding, the efficiency of the process is related to the product of resin dose and its time of contact with the water to be treated. By virtue of such relationship, it is possible to define the range of applicability for the MIEX®DOC process. As for the water used in this study, the application of the anion exchange method was found to be rational when the product of the resin dose value and contact time value ranged between 75 and 200 min x cm3/dm3.

9

Badania wpływu charakterystyki zanieczyszczeń organicznych wody powierzchniowej na zmianę zakresu stosowalności procesu MIEX®DOC

Mołczan M., Karpińska A.

Ochrona Środowiska

|

2006

|

R. 28, nr 4

45-48

PL

W pracy sformułowano kryteria wyznaczania granic zakresu stosowalności procesu MIEX®DOC. Wykonano badania kinetyki procesu podczas intensywnych zmian składu wody powierzchniowej ujmowanej przez Zakład Produkcji Wody "Mokry Dwór" we Wrocławiu. Wykazano zmienność krzywych kinetycznych oraz obszarów stosowalności procesu MIEX®DOC, wynikającą ze zmian charakterystyki ujmowanej wody. Stwierdzono, że rosnąca zawartość rozpuszczonego węgla organicznego, a także zawartość i udział frakcji anionowej RWO skutkują większą wypukłością krzywej kinetycznej, wzrostem wartości wskaźnika maksymalnej szybkości przyrostu skuteczności usuwania RWO oraz w pewnym stopniu również zawężeniem fazy przejściowej krzywej kinetycznej. Oszacowano wpływ zmian zakresu stosowalności procesu MIEX®DOC na konieczność zmiany dawki żywicy, gwarantującej utrzymanie funkcjonowania procesu w zbliżonym obszarze ekonomicznym. Wpływ ten był nieznaczny wówczas, gdy układ pracował w pobliżu dolnej granicy fazy przejściowej krzywej kinetycznej, a znaczący w pobliżu jej górnej granicy.

EN

The criteria of determining the field of application for the MIEX®DOC process were formulated. The kinetics of the process was examined during rapid variations in the composition of the surface water. The variability of the kinetic curves and of the fields of application for the MIEX®DOC process was confirmed. It was found that the increasing DOC content, as well as the content and proportion of the anionic DOC fraction, is responsible for the convexity of the kinetic curve, for the rise in the index of the maximal rate of increment in DOC removal, and for the narrowness of the transition phase in the kinetic curve. Assessed was the effect of the change in the position of the field of application for the MIEX®DOC process on the necessity of changing the resin dosage in order to provide appropriate economics of the process. This effect was insignificant when the system worked near the lower limit of the transition phase in the curve, and was noticeable near the upper limit.

10

Badania nad zastosowaniem niepolarnych związków fluoroorganicznych w procesie ozonowania zanieczyszczeń organicznych w roztworach wodnych.

Gromadzka K., Nawrocki J.

Ochrona Środowiska

|

2006

|

R. 28, nr 1

11-15

PL

Jedną z metod optymalizacji ozonowania jest zastosowanie zaawansowanych procesów utleniania (Advanced Oxidation Process - AOP), bazujących na tworzeniu wolnych rodników, których potencjał utleniający jest bardzo wysoki, lecz reakcje mało selektywne. Badania nad rozpuszczalnością i stabilnością ozonu wykazały, że utleniacz ten jest silnie stabilizowany przez związki fluoroorganiczne o niskiej polarności. Rozpuszczalność ozonu w niepolarnej fazie organicznej jest dziesięciokrotnie wyższa niż wodzie, a ponadto aż ponad 50% ozonu pozostaje w fazie nawet po 4 godz. od jej nasycenia utleniaczem. Ozon, jako cząsteczka stosunkowo niepolarna, wykazuje wyższe powinowactwo do fazy fluoroorganicznej niż do fazy wodnej. Wynika to z niskiego momentu dipolowego utleniacza, a także współczynnika podziału ozonu pomiędzy fazę wodną a fluoroorganiczną, którego wartość jest zbliżona do współczynnika podziału związków niepolarnych (węglowodory). W pracy przedstawiono wyniki badań nad wpływem pH i czasu kontaktu na szybkość dyfuzji utleniacza z nasyconej ozonem fazy fluoroorganicznej Fluorinert FC40 do fazy wodnej. Wykazano, że przy wyższym pH, wraz z wydłużeniem czasu kontaktu z 15 min do 60 min stężenie ozonu w fazie fluoroorganicznej spadło z 90% do 67% stężenia początkowego, natomiast przy niskim pH stężenie ozonu w fazie niepolarnej utrzymywało się na podobnym poziomie, niezależnie od czasu kontaktu. W układzie półprzepływowym określono skuteczność procesu ozonowania w stosunku do węglowodorów (kumen, chlorobenzen, toluen) różniących się powinowactwem do fazy fluoroorganicznej oraz kwasu p-chlorobenzoesowego. Różnice w polarności pomiędzy badanymi związkami pozwoliły na określenie wpływu wartości współczynnika podziału na mechanizm i skuteczność procesu ozonowania. Wykazano, iż dla związków o wysokiej polarności faza fluoroorganiczna stanowiła rezerwuar ozonu, który była uwalniany stopniowo podczas reakcji, natomiast związki o wysokiej wartości współczynnika podziału (węglowodory) dyfundowały do fazy fluoroorganicznej i tam ulegały rekcji z ozonem.

EN

One of the methods for optimizing ozonation is the Advanced Oxidation Process (AOP), which makes use of the formation of free radicals. Even though the oxidizing potential of free radicals is very high, the selectivity of the reactions is low. Research on the solubility and stability of ozone have shown that this oxidizer is strongly stabilized by low-polarity flouororganic compounds. The solubility of ozone in the nonpolar organic phase is ten times that in water. What is more, over 50% of ozone remains in the phase even longer than 4 hours after saturation. As a nonpolar rather than polar molecule, ozone shows a higher affinity for the fluororganic phase than for the aqueous phase. This should be attributed to the low dipole moment of the oxidizer , as well as to the coefficient of ozone partition between the aqueous phase and the fluororganic phase. The value of the partition coefficient for ozone approaches that for nonpolar compounds (hydrocarbons). In the study reported on in this paper, the effect of pH and contact time on the rate of the oxidizer diffusion from the ozone-saturated fluororganic phase, Fluorinert FC40, to the aqueous phase was examined. The research has produced the following findings: at an increased pH and a contact time extended from 15 to 60 mins, ozone concentration in the fluororganic phase decreased from 90% to 67% of the initial concentration; at a low pH, ozone concentration in the nonpolar phase remained almost uncharged, regardless of the contact time. The efficiency of the ozonation process with respect to hydrocarbons (cumene, chlorobenzene, toluene) differing in affinity for the fluororganic phase and to p-chlorobenzoic acid was determined in a semithroughflow system. The differences in polarity between the compounds studied made it possible to determine how the partition coefficient values influenced the mechanism and efficiency of the ozonation process. The results show that for high-polarity compounds the fluororganic phase acted as a reserve of ozone, which was released gradually during the reaction. Compounds characterized by a high partition coefficient value (hydrocarbons) diffused into the fluororganic phase.

11

Usuwanie substancji organicznych z wody w procesach wymiany jonowej, koagulacji i adsorpcji

Mołczan M., Biłyk A.

Inżynieria i Ochrona Środowiska

|

2006

|

T. 9, nr 2

185-195

PL

Domieszki organiczne wód naturalnych uznawane są za zanieczyszczenie z powodu ich podatności na reakcje z utleniaczami, w których powstają niebezpieczne dla zdrowia halogenowe związki organiczne. Obok tradycyjnych metod usuwania substancji organicznych z wody, takich jak adsorpcja i koagulacja, pojawiają się nowe, do których zaliczyć należy wymianę jonową. Przydatność żywic anionowych wynika z częstego występowania w cząsteczkach organicznych ujemnie zdysocjowanych grup karboksylowych lub fenolowych. Celem wykonanych badań była ocena roli wymiany jonowej w usuwaniu organicznych domieszek wody w ciągu technologicznym, opartym na tradycyjnych technikach koagulacji i adsorpcji oraz na stosowaniu nowej metody MIEX®DOC. Badania prowadzono w trzech sekwencjach procesów: koagulacja-adsorpcja (1), wymiana jonowa-adsorpcja (2), wymiana jonowa-koagulacja-adsorpcja (3). Wyniki badań wskazują, że adsorpcja i wymiana anionowa (proces MIEX®DOC) odgrywają podobnie ważną rolę w usuwaniu rozpuszczonego węgla organicznego (RWO), zaś koagulacja jest procesem uzupełniającym. Proces MIEX®DOC ma tę przewagę nad adsorpcją, że daje trwały w czasie efekt usuwania RWO, czego nie zapewnia adsorpcja kolumnowa. Połączenie obu metod tworzy nową jakość w usuwaniu organicznych domieszek wody. Przy odpowiednio dobranym rozkładzie ładunków RWO usuwanych w każdym z procesów możliwe jest utrzymanie wartości wskaźników RWO oraz SUVA254 znacznie poniżej zalecanego poziomu, nawet w fazie plateau cyklu pracy kolumny adsorpcyjnej. Robocza zdolność usuwania RWO sięga wówczas 50%.

EN

Organic components of natural water are regarded as pollutants because of reactions with chlorine or other oxidants, which produce harmful to health products. Besides conventional treatment methods like granular activated carbon (GAC) adsorption and coagulation, new processes like ion exchange are examined. Usefulness of anion exchange resins results from presence of negatively charged carboxyl and phenolic groups in most of organic molecules. Research on the efficiency of cooperation of coagulation, anion exchange and adsorption processes for organics removal were performed on raw water intake of "Mokry Dwor" water treatment plant. "Mokry Dwor" takes water from the River Olawa and produces about 40% of the distributed drinking water for the city of Wroclaw, Poland. Investigations were performed between March and April 2005. Three sequences of treatment processes were examined: coagulation-adsorption, anion exchange-adsorption and anion exchange-coagulation-adsorption. Anion exchange resin MIEX®, alum coagulant PAX XL3 and granular activated carbon WG-12 were used in the experiments. The potential abilities of organic contaminants removal were estimated on 17% for coagulation, 82% for anion exchange and 90% for GAC adsorption. GAC adsorption followed by alum coagulation gave 91.5% removal of raw water dissolved organic carbon (DOC). However the operating abilities of anion exchange and adsorption processes were lower indeed and rather did not exceed respectively 40 and 30% of DOC removal. Results of research show that adsorption and anion exchange (MIEX®DOC process) can play a similarly important role in DOC removal, and coagulation may be rather a supplementary process. MIEX®DOC method gives constant and time-independent efficiency of DOC removal, that cannot be ensured in GAC adsorption column system. The sequence of anion exchange and adsorption processes creates a new quality of organics removal. DOC removal based on both MIEX®DOC and GAC adsorption processes enables getting both DOC and SUVA (specific ultraviolet absorbance) indicators below recommended values, even during the plateau phase of adsorption. The effective removal of DOC achieves then about 50%.

12

Zastosowanie testów naczyniowych do oceny skuteczności usuwania substancji organicznych z wody w procesie MIEX®DOC

Mołczan M., Biłyk A., Slunjski M., Celer K.

Ochrona Środowiska

|

2005

|

R. 27, nr 2

3-7

PL

Usunięcie związków organicznych do jak niższego poziomu z wody przeznaczonej do spożycia staje się coraz pilniejszym zadaniem technologicznym, głównie z uwagi na tworzenie ubocznych produktów dezynfekcji. Obok klasycznych procesów jednostkowych oczyszczania wody, bardzo obiecująca jest nowa technologia MIEX®DOC, zaproponowana przez firmę Orica Watercare, polegająca na zastosowaniu namagnetyzowanych żywic anionowymiennych do usuwania substancji organicznych z wody. W pracy przedstawiono wyniki standardowych testów oczyszczania wody, tj. kinetycznego, symulacyjnego oraz koagulacji, na przykładzie wody powierzchniowej (Oława), ujmowanej na potrzeby Zakładu Produkcji Wody "Mokry Dwór" we Wrocławiu. Uzyskane wyniki pozwoliły na wstępną ocenę przydatności nowej metody do oczyszczania badanej wody, a także na zaplanowanie badań pilotowych, w tym ustalenie zakresów czasu kontaktu, stężenia oraz krotności wymian objętości żywicy. Stwierdzono, że proces MIEX®DOC jest skuteczniejszy w usuwaniu organicznych domieszek wody niż koagulacja. Jego zastosowanie pozwoli na obniżenie dawki koagulantu do minimum wynikającego z potrzeby klarowania wody. Zoptymalizowanie współdziałania procesów wymiany jonowej oraz koagulacji pozwoli na obniżenie oraz ustabilizowanie poziomu zanieczyszczenia organicznego badanej wody, co korzystnie wpłynie na pracę złóż sorpcyjnych, tworząc warunki do wydłużenia cyklu ich pracy.

EN

The need of reducing the organic matter content in potable water to the lowest possible level has taken on a sense of urgency in technological terms, mainly due to the formation of disinfection by-products. The magnetized anion exchange resin (MIEX®) developed by Orica Watercare shows great promise for the removal of organic matter from water, when compared to classical water treatment processes. This paper shows the results of standard MIEX®DOC laboratory tests, such as kinetic, simulation and coagulation tests performed on the river water taken in for the Water Treatment Plant of Wrocław (Mokry Dwór). With the results obtained it was possible to estimate the main parameters of the overall MIEX®DOC process, such as contact time, resin concentration, and resin bed volume. On average, the MIEX®DOC process yielded a much higher DOC removal, and much lower UV absorption, as compared to standard coagulation with PAX-18. Another series of experiments was carried out to study a sequence MIEX®DOC followed by coagulation. It was found that this setup allowed the coagulant dose to be lowered to the level typical of standard turbidity removal, since the MIEX®DOC process did not remove turbidity from the tested water.