Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Zastosowanie sorpcji i zaawansowanego utleniania do usuwania fenoli i ich pochodnych z roztworów wodnych

Dąbek L.

Rocznik Ochrona Środowiska

|

2015

|

Tom 17, cz. 1

616--645

EN

The removal of organic contaminants such as aliphatic and aromatic hydrocarbons, phenols and related compounds, halogenated compounds, polycyclic aromatic hydrocarbons, aldehydes, ketones, acids, detergents, fats, dyes etc. from water and sewage is still an interesting and significant problem in environmental engineering. Both household and industrial waste is a source of organic contaminants in the environment. Higher and higher requirements regarding treated waste that is directed to water or the ground require constant development of the waste treatment process. The literature data and implemented solutions indicate that more and more attention is now paid to the use of sorption and advanced oxidation processes for the removal of organic compounds. The highest significance and application among available sorbents has activated carbon. The sorption properties of activated carbon are dependent on its porous structure, produced by the system of interconnected macro-, meso- and micropores as well as the chemical composition of the surface resulting from the presence of oxygen functional groups. Activated carbon is especially useful as sorbents of phenol and chlorophenol. It has been shown that the adsorption ability of activated carbon depends on the specific surface area, porosity and surface chemical composition. High affinity of phenol to the surface of activated carbon is related to the creation of donor-acceptor complexes between alkaline locations on the sorbent’s surface and the aromatic ring. Oxidation of activated carbon’s surface leading to increased acidity lowers the sorption capacity of activated carbon. While the presence of metals increases the sorption capacity of activated carbon in relation to phenol due to the donor-acceptor interaction of metal-electrons of π aromatic ring in the phenol particle. Another method of successful oxidation of phenols is their oxidation especially with the AOP methods (Advanced Oxidation Processe)s. A characteristic feature of these methods is oxidation of generally all organic compounds to CO2, H2O and inorganic compounds with the use of the hydroxyl radical OH* (generated in the solution) of extremely high oxidising potential of 2,8 V. Phenols and the related compounds quite easily undergo oxidation, especially with Fenton and photo-Fenton reactions. Both sorption and oxidation of organic compounds (including phenols) with AOP methods have advantages (high output and efficiency) and disadvantages (treatment of used sorbents, significant use of oxidants and increased sewage volume). In order to focus on the advantages of sorption and advanced oxidation while limiting their disadvantageous effect a combination of these two processes is considered. In this case the removal of contaminants is arranged as a two- or one-stage process. In the first one the removal of organic compounds covers sorption and then oxidation of the adsorbed substances with the use of AOP, which leads to a simultaneous regeneration of activated carbon. While in the latter case simultaneous sorption and oxidation of organic compounds is considered. In these both cases activated carbon acts as a sorbent of organic compounds and catalyst in the production of hydroxyl radicals OH* which are responsible for oxidation of organic compounds both in the solution and adsorbed on the activated carbon. It has been proven that in the presence of activated carbon in the environment of hydrogen peroxide, oxidation occurs of such organic compounds that do not undergo oxidation with the same oxidant in the aqueous solution. The applicability of activated carbon for the simultaneous removal of organic compounds is dependent on both their sorption and catalytic properties. Activated carbon should be alkaline, have high specific volume, pores’ volume, iodine number and significant dechlorination ability.The applicability of oxidation of organic compounds with the use of hydroxyl radicals created on the surface of activated carbon for regeneration of the used sorbents has also been proven.

2

Chromatograficzny pomiar całkowitego potencjału antyoksydacyjnego

Piszcz P., Wantusiak P., Głód B. K., Kubiak M.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2011

|

R. 57, nr 2

168-171

PL

W pracy przedstawiono nową metodę pomiaru Całkowitego Potencjału Antyoksydacyjnego (CPA) z wykorzystaniem wysokosprawnej chromatografii cieczowej (HPLC) w układzie faz odwróconych z detekcją fluorescencyjną. Jako pułapkę spinową, sensor zastosowano kwas tereftalowy. CPA odniesione jest do występujących naturalnie, najsilniejszych (najbardziej reaktywnych) rodników hydroksylowych, co jest olbrzymią zaletą proponowanej metody. Rodniki te generowane są w reakcji analogicznej do Fentona (Fe(II) z nadtlenkiem wodoru w pH obojętnym).

EN

Antioxidants are crucial group of compounds in food chemistry, cosmetology and medicine. Therefore, many methods of their analysis are already described in the literature. Constitution of real samples is usually unknown and many antioxidants can interact each other. Hence, more useful information frequently provides the summaric value - Total Antioxidant Potential (TAP) which reflects concentration of all antioxidants in the sample multiplied by their antioxidant power. Although many assays are presented in the literature, the methods based on true reactive oxygen species provide the most realistic measure of antioxidant activity and are still needed. The proposed assay is related to the hydroxyl radicals, generated in the Fenton reaction. The product of its reaction with the sensor, terephthalic acid, was analysed using reversed phase high performance liquid chromatography with the fluorescence detection. Decrease of the surface area of its peak, caused by competition between the sample and sensor, is the TAP measure. The elaborated assay was practically tested on the samples of alcoholic drinks, teas as well as herbal infusions.

3

Mechanizmy i skuteczność i ozonowania katalitycznego w oczyszczaniu wody

Nawrocki J., Fijołek L.

Ochrona Środowiska

|

2009

|

Vol. 31, nr 3

3-16

PL

W pracy omówiono stan współczesnej wiedzy w dziedzinie ozonowania katalitycznego i jego wykorzystania w procesach oczyszczania wody. Ozonowanie katalityczne zalicza się do procesów tzw. zaawansowanego (pogłębionego) utleniania, a jego skuteczność wiąże się zwykle z tworzeniem rodników hydroksylowych. Podkreślono główne zalety ozonowania katalitycznego, takie jak szybkość procesu, znacznie silniejsza mineralizacja substancji organicznych oraz znacznie większa skuteczność wykorzystania ozonu niż w procesach samego ozonowania. Przedyskutowano zarówno zjawiska katalizy homogenicznej, jak i heterogenicznej. Wykazano, że w homogenicznym ozonowaniu katalitycznym dochodzi do tworzenia rodników hydroksylowych głównie w wyniku następczych reakcji ozonu z kompleksami organicznymi jonów metali. Heterogeniczne ozonowanie katalityczne omówiono według grup katalizatorów, jak tlenki metali, materiały ceramiczne, metale na nośnikach oraz węgiel aktywny. Omówiono systemy niepolarne stabilizujące ozon cząsteczkowy, jak również możliwość wykorzystania tych systemów jako czynników wspomagających proces ozonowania. Wykazano, że w literaturze spotyka się wiele sprzecznych lub kontrowersyjnych doniesień, szczególnie na temat mechanizmów tworzenia rodników hydroksylowych.

EN

The paper gives a critical account of state-of-the-art methods and mechanisms dealt with in catalytic ozonation and analyzes their applicability to water treatment. Catalytic ozonation is classified as an advanced oxidation process and its efficiency generally depends on the generation of hydroxyl radicals. The main advantages of catalytic ozonation over processes involving ozonation alone are emphasized (the high rate of the process, the substantially higher efficiency of organic matter mineralization, and the notably higher extent of ozone utilization). An analysis is performed of the phenomena occurring both in homogeneous and heterogeneous catalysis. It has been demonstrated that during homogeneous catalytic ozonation hydroxyl radicals are formed predominantly in the consecutive reactions of ozone with organic-metal ion complexes. Heterogeneous catalytic ozonation is analyzed according to the types of the catalysts being used (metal oxides, ceramic materials, supported metals, and active carbon). Consideration is also given to some nonpolar systems stabilizing molecular ozone, as well as to their potential use in support of the ozonation process. A review of publications dealing with the catalytic ozonation issue makes it clear that many of the results and conclusions reported in the literature are inconsistent, contradictory and controversial, specifically those relating to the mechanisms governing the formation of hydroxyl radicals.

4

Fenton reaction - controversy concerning the chemistry

Barbusiński K.

Ecological Chemistry and Engineering. S

|

2009

|

Vol. 16, nr 3

347-358

EN

There is something intriguing and at the same time fascinating that a simple reaction (of Fe2+ ions), which was observed by H.J.H. Fenton over 110 years ago, proves to be very difficult to describe and understand. As yet the nature of the oxidizing species obtained in Fenton reaction is still a subject of deliberation, which may be explained by the fact that it is very common in both chemical and biological systems and in natural environment. It is a paradox that the Fenton reaction is successfully used in environmental protection (for example in wastewater treatment and remediation of groundwater) and it is thought to be a factor, which causes damage to biomolecules and plays a major role in the aging process and a variety of diseases. This article presents a short review on radical and non-radical mechanisms of the Fenton reaction postulated in literature, possible reaction pathways as well as various points of view in this field.

PL

Jest coś intrygującego i jednocześnie fascynującego w tym, że prosta reakcja (jonów Fe2+ z H2O2) zaobserwowana przez H.J.H. Fentona ponad 110 lat temu jest tak trudna do opisania i pełnego zrozumienia. Jak dotąd natura utleniających czynników powstających w reakcji Fentona jest przedmiotem ciągłych kontrowersji, co może być tłumaczone faktem, że reakcja ta występuje powszechnie zarówno w systemach chemicznych, jak i biologicznych, a także w środowisku przyrodniczym. Jest również paradoksem, że z jednej strony reakcja Fentona jest z powodzeniem stosowana w ochronie środowiska (np. w oczyszczaniu ścieków czy remediacji wód gruntowych), a z drugiej strony jest ona czynnikiem powodującym uszkodzenia molekuł biologicznych, a także odgrywa główną rolę w procesach starzenia się oraz wielu chorobach. Artykuł przedstawia krótki przegląd dotyczący rodnikowego i nierodnikowego mechanizmu reakcji Fentona postulowanego w literaturze naukowej, możliwe drogi przemian chemicznych, a także różne punkty widzenia w tym zakresie.

5

Henry John Horstman Fenton - short biography and brief history of Fenton reagent discovery

Barbusiński K.

Chemistry-Didactics-Ecology-Metrology

|

2009

|

R. 14, NR 1-2

101--105

EN

The short biography of H.J.H. Fenton, an outstanding chemist, and brief history of Fenton reagent discovery were presented. Fenton reagent is defined, as a mixture of hydrogen peroxide and iron(II) ion (H2O2 + Fe2+). This is one of the most effective oxidizing agents for destroying organic compounds. The extraordinariness of Fenton chemistry results from the fact that it is very common in chemical, biological, and natural environmental systems. Nowadays, Fenton reagent plays a very important role in free radical biology and medicine. A very important role it also plays in natural environmental systems, and environment protection engineering (for example in wastewater treatment and remediation of groundwater). Therefore, it can be assumed, that the Fenton’s discovery has played a very important role in all aspects of our life.

PL

W artykule przedstawiono krótką biografię H.J.H. Fentona, wybitnego chemika, a także opisano zwięźle historię odkrycia tzw. odczynnika Fentona, definiowanego jako mieszanina nadtlenku wodoru i soli żelaza(II). Odczynnik Fentona jest jednym z najbardziej efektywnych czynników zdolnych do utleniania i degradacji substancji organicznych. Niezwykłość odczynnika Fentona (oraz reakcji Fentona) wynika z faktu, że powszechnie występuje w systemach chemicznych, biologicznych oraz w środowisku naturalnym. Obecnie odczynnik Fentona odgrywa bardzo ważną rolę w biologii rodnikowej oraz w medycynie. Również bardzo ważną rolę spełnia w środowisku naturalnym oraz inżynierii ochrony środowiska jako czynnik degradujący zanieczyszczenia. Dlatego mozna stwierdzić, że odkrycie dokonane przez Fentona ma bardzo duże znaczenie we wszystkich aspektach naszego życia.

6

A Kinetic Model of Decoloration of Water Solution of Anthraquinone Dye Initiated by Generality Hydroxyl Radicals

Perkowski J., Kos L., Żyłła R., Ledakowicz S.

Fibres & Textiles in Eastern Europe

|

2005

|

Vol. 13, no. 6 (54)

59--64

EN

A kinetic model of the decoloration process based on the example of a water solution of the anthraquinone dye Acid Blue 62 was proposed. The importance of decoloring water solutions for the textile industry is emphasised. The wastewater remaining after yarns and fabrics are dyed is generally too coloured for re-use in technological applications or in surface water circulation. A common schematic of the reactions initiated by a hydroxyl radical was proposed for decolouring solutions during an irradiation process in the presence of nitrous oxide, a photochemical process with hydrogen peroxide and induced by ozone. In each version of the model, a different method was considered for generating hydroxyl radicals (HO). On the basis of experimental data, the model parameters describing the decoloration process were estimated, and the experimental data were compared with theoretical calculations. A relatively good agreement of the comparison was obtained.

PL

Zwrócono uwagę na znaczenie odbarwiania wodnych roztworów w przemyśle włókienniczym, w którym ścieki z farbiarni są zwykle nadmiernie zabarwione, aby można je było biologicznie utylizować, powtórnie stosować w procesach technologicznych lub włączyć w obieg wód powierzchniowych. Zaproponowano model kinetyczny procesu odbarwiania na przykładzie wodnego roztworu barwnika antrachinonowego Acid Blue 62. Dla odbarwiania roztworów zachodzących: w procesie radiacyjnym w obecności podtlenku azotu, fotochemicznym z udziałem nadtlenku wodoru i pod wpływem ozonu, zaproponowano wspólny schemat reakcji inicjowanych rodnikiem hydroksylowym. W każdej z wersji modelu uwzględniono inny sposób generacji rodników hydroksylowych - HO. W oparciu o dane eksperymentalne, uzyskane dla każdej z wersji odbarwiania, oszacowano wartości parametrów modelu, opisujących proces oraz dokonano porównania danych doświadczalnych z teoretycznymi wyliczeniami, opartymi o założony model. Uzyskano dość dobrą zgodność wyników doświadczalnych z teoretycznymi.

7

Decomposition of Anthraquinone Dye Acid Blue 62 by the Decoloration of Textile Wastewater by Advanced Oxidation Process

Perkowski J., Kos L., Ledakowicz S., Żyłła R.

Fibres & Textiles in Eastern Europe

|

2003

|

Vol. 11, no. 2 (41)

88--94

EN

The results of the decomposition of anthraquinone dye Acid Blue 62 are discussed in the paper. Different versions of the advanced oxidation process were used for decoloration of the aqueous solution of this dye. Such agents as ozone, hydrogen peroxide, UV and gamma radiation, as well as various combinations of those factors, were applied. The effectiveness of the decoloration reaction induced by the different process versions was compared. In all those processes, the main oxidising species was hydroxyl radical. Therefore, using pulse radiolysis, the rate constant of the primary reaction of hydroxyl radical with the anthraquinone dye Acid Blue 62 molecule was determined. Based on the results obtained, a mechanism of the primary decomposition reactions was proposed.

PL

Zbadano rozkład barwnika antrachinonowego Acid Blue 62. Do dekoloryzacji jego roztworów wodnych zastosowana różne wersje procesu pogłębionego utleniania i czynniki utleniające takie jak: ozon, nadtlenekwodoru, promieniowanie UV i gamma oraz różne ich kombinacje. Opierając się na uzyskanym stopniu dekoloryzacji roztworów, porównano efektywności różnych wersji procesu pogłębionego utleniania. We wszystkich zastosowanych procesach ważnym czynnikiem utleniającym jest rodnik hydroksylowy. Metodą radiolizy impulsowej wyznaczono stałą szybkości reakcji między rodnikiem a cząsteczką barwnika Acid Blue 62. Propozycje przebiegu tej reakcji oparto na danych z radiolizy impulsowej oraz wynikach odbarwiania roztworu w procesie inicjowanym rodnikami hydroksylowymi.