Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

The effect of magnetite nanoparticles synthesis conditions on their ability to separate heavy metal ions

Bobik M., Korus I., Dudek L.

Archives of Environmental Protection

|

2017

|

Vol. 43, no. 2

3--9

EN

Magnetite nanoparticles have become a promising material for scientific research. Among numerous technologies of their synthesis, co-precipitation seems to be the most convenient, less time-consuming and cheap method which produces fine and pure iron oxide particles applicable to environmental issues. The aim of the work was to investigate how the co-precipitation synthesis parameters, such as temperature and base volume, influence the magnetite nanoparticles ability to separate heavy metal ions. The synthesis were conducted at nine combinations of different ammonia volumes - 8 cm3, 10 cm3, 15 cm3 and temperatures - 30°C, 60°C, 90°C for each ammonia volume. Iron oxides synthesized at each combination were examined as an adsorbent of seven heavy metals: Cr(VI), Pb(II), Cr(III), Cu(II), Zn(II), Ni(II) and Cd(II). The representative sample of magnetite was characterized using XRD, SEM and BET methods. It was observed that more effective sorbent for majority of ions was produced at 30°C using 10 cm3 of ammonia. The characterization of the sample produced at these reaction conditions indicate that pure magnetite with an average crystallite size of 23.2 nm was obtained (XRD), the nanosized crystallites in the sample were agglomerated (SEM) and the specific surface area of the aggregates was estimated to be 55.64 m2·g-1 (BET). The general conclusion of the work is the evidence that magnetite nanoparticles have the ability to adsorb heavy metal ions from the aqueous solutions. The effectiveness of the process depends on many factors such as kind of heavy metal ion or the synthesis parameters of the sorbent.

PL

Nanocząstki magnetytu stanowią obiecujący materiał badań ze względu na możliwość ich praktycznego zastosowania w różnorodnych dziedzinach. Wśród wielu metod ich syntezy, jako jedną z najwygodniejszych, najmniej pracochłonnych oraz ekonomicznych, wyróżnić można chemiczne współstrącanie. Efektem metody chemicznego współstrącania są drobne nanocząstki tlenku żelaza o dużej czystości, odpowiednie do zastosowań w zagadnieniach środowiskowych. Celem pracy było badanie w jaki sposób warunki syntezy chemicznego współstrącania, takie jak temperatura reakcji czy też ilość użytej zasady wpływają na zdolności separacyjne nanocząstek magnetytu względem jonów kilku metali ciężkich. Syntezy prowadzone były w dziewięciu kombinacjach przy różnej objętości dodawanego amoniaku – 8 cm3, 10 cm3, 15 cm3 oraz temperaturze – 30°C, 60°C, 90°C. Powstałe podczas każdej z syntez tlenki żelaza były badane jako adsorbenty jonów siedmiu metali ciężkich: Cr(VI), Pb(II), Cr(III), Cu(II), Zn(II), Ni(II) and Cd(II). Ponadto próbka magnetytu zsyntezowanego w wybranych warunkach była badana przy użyciu metod XRD, SEM oraz BET. Analizując wyniki procesu sorpcji stwierdzono, iż najbardziej efektywny materiał, dla większości metali ciężkich, powstał w temperaturze 30°C przy użyciu 10 cm3 amoniaku. Dodatkowa charakterystyka powstałego w tych warunkach sorbentu wykazała, iż stanowił on czysty magnetyt o średniej wielkości ziarna 23,2 nm (XRD). Ponadto wykazano, iż pojedyncze ziarna w badanej próbce są zaglomerowane (SEM) a powierzchnia właściwa agregatów wynosi 55,64 m2/g (BET). Ogólnym wnioskiem z pracy jest dowód, iż warunki syntezy badanego adsorbentu mają wpływ na jego zdolność separacyjne względem niektórych jonów metali ciężkich.

2

Controlled synthesis of iron oxide nanoparticles used as an efficient heavy metal ions adsorbent

Bobik M., Korus I., Brachmańska M.

Proceedings of ECOpole

|

2015

|

Vol. 9, No. 2

413--424

EN

In this paper a few attempts of iron oxide nanoparticles synthesis via chemical co-precipitation are presented. Iron(II) and (III) salts were used as a precursors and aqueous ammonia as a precipitation medium. In the literature it was proved that there are some factors, like reaction temperature, base amount (pH of the reaction mixture) or the concentration of iron salts, which affects characteristics of formed nanoparticles such as their size distribution. The aim of presented research was to select such reaction parameters which would lead to the production of the most effective sorbent for few heavy metal ions, such as: Cr(VI), Pb(II), Cr(III), Cu(II), Zn(II), Ni(II) and Cd(II). The synthesis of nanoparticles were carried out for three temperatures (30, 60, 90ºC) and three ammonia volumes (8, 10, 15 cm3) for each temperature. Furthermore the influence of iron salts molar ratio Fe(II) : Fe(III) in the reaction mixture on resulting sorbent was examined. Because the syntheses were lead in the oxidizing environment, in order to compensate partial oxidation of Fe(II) to Fe(III), a few molar ratios Fe(II) : Fe(III) beyond the stoichiometric value (which is 1 : 2 for magnetite Fe3O4) were investigated. Additionally for the magnetite synthesized in the selected conditions the effect of pH on the sorption of heavy metal ions were examined. The pH conditions were estimated to not exceed 7 in order to avoid metal precipitation.

PL

W pracy przedstawiono próby syntezy nanocząstek tlenków żelaza poprzez ich chemiczne współstrącanie. Jako medium strącające zastosowano wodę amoniakalną. W literaturze udowodniono wpływ takich czynników, jak temperatura reakcji, ilość zasady czy też stężenie soli żelaza Fe(II) i Fe(III) w mieszaninie reakcyjnej na charakterystykę, między innymi wielkość, powstających nanocząstek. Celem niniejszej pracy było dobranie takich parametrów reakcji, aby w efekcie uzyskać najbardziej efektywny sorbent względem jonów kilku metali ciężkich: Cr(VI), Pb(II), Cr(III), Cu(II), Zn(II), Ni(II) i Cd(II). Przeprowadzono syntezę nanocząstek w kombinacji trzech temperatur: (30, 60, 90ºC) oraz trzech objętości amoniaku: (8, 10, 15 cm3). Ponadto sprawdzono, jaki wpływ na powstający sorbent ma stosunek molowy jonów żelaza Fe(II) : Fe(III) w mieszaninie reakcyjnej. Biorąc pod uwagę fakt, iż synteza przeprowadzana była przy dostępie tlenu, w celu kompensacji częściowego utlenienia jonów żelaza Fe(II) do Fe(III), wyjściowy stechiometryczny stosunek tych jonów, który dla magnetytu (Fe3O4) wynosi 1:2, obniżono do kilku wartości poniżej 1 : 2. Dodatkowo dla magnetytu zsyntezowanego w wybranych, optymalnych, warunkach przeprowadzono próbę wpływu pH na sorpcję jonów metali. W celu uniknięcia możliwości wytrącania się osadów maksymalne pH ustalono na nieprzekraczające wartości 7.

3

Neural network model prediction of chromium separation in polyelectrolyte-enhanced ultrafiltration

Korus I., Piotrowski K.

Ecological Chemistry and Engineering. A

|

2014

|

Vol. 21, nr 3

377-385

EN

Effectiveness of polyelectrolyte-enhanced ultrafiltration in chromium recovery from its aqueous solutions was tested experimentally. Two chromium species, Cr(III) and Cr(VI) ions, were the subject of ultrafiltration processes enhanced with two water-soluble, ion-exchanging polyelectrolytes. These were: poly(sodium 4-styrenesulfonate) – PSSS (for Cr(III) ions recovery) and poly(diallyldimethylammonium chloride) – PDDAC (for Cr(VI) ions recovery). Experimental ultrafiltration tests with two different membranes and model solutions of appropriate chromium ions (5 and 50 mg·dm-3), at different pH and with various polyelectrolyte doses, provided numerical data for the artificial neural networks training procedure. Numerical neural network models made prediction of chromium retention coefficient (R) under different process conditions (pH, polymer dose, concentration of selected Cr form) possible. Strongly nonlinear dependences of retention cśfficient (R) on pH and polymer : metal concentration ratio for both chromium species, represented by experimental data, were identified and modeled by neural networks correctly. Good compatibility between experimental data and neural network predictions was observed.

PL

Przedstawiono możliwości prognozowania efektywności separacji chromu z roztworów wodnych w procesie ultrafiltracji wspomaganej działaniem polielektrolitu w oparciu o sztuczną sieć neuronową. Badaniom poddano układy zawierające dwie różne formy chromu – Cr(III) i Cr(VI). Do wspomagania ultrafiltracyjnej separacji metalu wykorzystano dwa rozpuszczalne w wodzie polimery o właściwościach jonowymiennych – poli(4-styrenosulfonian sodu), PSSS (separacja Cr(III)) oraz poli(chlorek diallilodimetyloamoniowy), PDDAC (separacja Cr(VI)). Wyniki testów ultrafiltracji przeprowadzonej dla wodnych roztworów modelowych obu form chromu o stężeniach 5 i 50 mg·dm-3, przy różnych wartościach pH środowiska oraz zróżnicowanych dawkach właściwych polielektrolitów, stanowiły podstawę uczenia i testowania struktur obliczeniowych sztucznych sieci neuronowych, umożliwiających predykcję współczynnika retencji (R) danej formy chromu dla różnych warunków procesowych (pH, dawka wybranego polimeru, stężenie odpowiedniego jonu Cr). Na podstawie wyników doświadczalnych oraz opracowanych sieciowych modeli numerycznych zidentyfikowano istotny, mocno nieliniowy wpływ pH oraz stosunku stężeń polimer : metal na wartości współczynników retencji (R) obu form chromu. Uzyskano dobrą zgodność danych eksperymentalnych z wartościami wyznaczonymi przy pomocy sztucznej sieci neuronowej.

4

Modeling of chromium(III) and chromium(VI) retention coefficient in polyelectrolyte enhanced ultrafiltration

Korus I., Piotrowski K.

Proceedings of ECOpole

|

2012

|

Vol. 6, No. 2

529--534

EN

Effectiveness of polyelectrolyte-enhanced ultrafiltration in chromium recovery from its aqueous solutions was tested experimentally. Two chromium species, Cr(III) and Cr(VI) ions, were the subject of ultrafiltration processes enhanced with two water-soluble, ion-exchanging polyelectrolytes. These were: poly(sodium 4-styrenesulfonate) - PSSS (for Cr(III) ions recovery) and poly(diallyldimethylammonium chloride) PDDAC (for Cr(VI) ions recovery). Experimental ultrafiltration tests with the model analytical solutions of appropriate chromium ions (5 and 50 mg dm−3), at different pH and with various polyelectrolyte doses, provided numerical data for the artificial neural networks training procedure. Numerical neural network models made prediction of chromium retention coefficient (R) under different process conditions (pH, polymer dose, concentration of selected Cr form) possible. Strongly non-linear dependencies of retention coefficient (R) on pH and polymer : metal concentration ratio for both chromium species, represented by experimental data, were identified and modeled by neural networks correctly. Good compatibility between experimental data and neural network predictions was observed.

PL

Przedstawiono możliwości prognozowania efektywności separacji chromu z roztworów wodnych w procesie ultrafiltracji wspomaganej działaniem polielektrolitu, korzystając ze sztucznej sieci neuronowej. Badaniom poddano układy zawierające dwie różne formy chromu - Cr(III) i Cr(VI). Do wspomagania ultrafiltracyjnej separacji metalu wykorzystano dwa rozpuszczalne w wodzie polimery o właściwościach jonowymiennych - poli(4-styrenosulfonian sodu), PSSS (separacja Cr(III)) oraz poli(chlorek diallilodimetyloamoniowy), PDDAC (separacja Cr(VI)). Wyniki testów ultrafiltracji przeprowadzonej dla wodnych roztworów modelowych obu form chromu o stężeniach 5 i 50 mg dm−3, przy różnych wartościach pH środowiska oraz zróżnicowanych dawkach właściwych polielektrolitów, stanowiły podstawę uczenia i testowania struktur obliczeniowych sztucznych sieci neuronowych, umożliwiających predykcję współczynnika retencji (R) danej formy chromu dla różnych warunków procesowych (pH, dawka wybranego polimeru, stężenie wybranego jonu Cr). Na podstawie wyników doświadczalnych oraz opracowanych sieciowych modeli numerycznych zidentyfikowano istotny, mocno nieliniowy wpływ pH oraz stosunku stężeń polimer : metal na wartości współczynników retencji (R) obu form chromu. Uzyskano dobrą zgodność danych eksperymentalnych z wartościami wyznaczonymi za pomocą sztucznej sieci neuronowej.

5

Heavy metals complexes of poly(sodium 4-styrenesulfonate) — thermogravimetric studies

Korus I.

Polimery

|

2012

|

T. 57, nr 4

290-295

EN

The paper analyzes thermal properties of poly(sodium 4-styrenesulfonate) bound with different metal ions [Cu(II), Ni(II), Zn(II), Pb(II), Cr(III)] and in the acidic form. Solid samples of polyelectrolyte bound with different counter-ions were prepared and their mass losses in the temperature range of 25—1000 °C were recorded. TG and DTG curves were used to estimate the activation energy of thermal degradation of sulfonic groups bound with different counter-ions. For studied polyelectrolyte counter-ions, the sulfonic group thermal stability increases in the following sequence: H << Ni << Cu << Na << Zn << Pb << Cr(III).

PL

Oddziaływania polimer-metal stanowią podstawę ultrafiltracji wspomaganej polimerami (ang. polymer enhanced ultrafiltration, PEUF) — techniki separacji umożliwiającej zatrzymywanie jonów metali na membranie ultrafiltracyjnej po uprzednim związaniu ich z makrocząsteczką polimeru. Jednym z polimerów o doświadczalnie potwierdzonej skuteczności takiego działania jest poli(4-styrenosulfonian sodu) (PSSS). Przedstawiono wyniki badań termograwimetrycznych próbek poli(4-styrenosulfonianu sodu) związanego z jonami metali [Cu(II), Ni(II), Zn(II), Pb(II), Cr(III)] oraz PSSS w postaci wodorowej i sodowej. Zarejestrowano krzywe TG i DTG suszonych na powietrzu próbek PSSS w różnej postaci jonowej (rys. 1). Rozkład termiczny badanych próbek (prowadzony w atmosferze powietrza) przebiegał trójstopniowo, z wyjątkiem postaci sodowej, w przypadku której zarejestrowano 4 etapy rozkładu (tabela 1). Pierwszy etap rozkładu próbek, odnotowany do temperatury 200—300 °C, był związany z utratą wody hydratacyjnej. Kolejny etap ubytku masy wynikał z rozkładu grupy sulfonowej i występował w różnych zakresach temperatury, w zależności od postaci jonowej polimeru. Stosując 3 metody, opierając się na równaniach (1)—(5), oszacowano energię aktywacji Ea rozkładu grupy sulfonowej polielektrolitu połączonej z badanymi jonami (rys. 2—4, tabela 2). Stwierdzono wzrost stabilności termicznej grupy sulfonowej, zależny od rodzaju przeciwjonu, w kolejności: H << Ni << Cu << Na << Zn << Pb << Cr(III). Ostatni etap dekompozycji przebiegał w temp. >>500 °C i był efektem rozkładu matrycy polimerowej. Masy próbek po zakończonym procesie rozkładu wskazywały na obecność w mineralnej pozostałości siarczanów (Na, Pb) lub tlenków (Cu, Zn, Ni, Cr) metali.

6

Galvanic Wastewater Treatment by Means of Anionic Polymer Enhanced Ultrafiltration

Korus I.

Ecological Chemistry and Engineering. S

|

2012

|

Vol. 19, nr 1

19-27

EN

This work is focused on polyelectrolyte enhanced ultrafiltration as an effective heavy metal separation technique. Three types of effluents, containing Zn(II), Cu(II) and Ni(II) ions, were subjected to the separation process. Poly(sodium 4-styrenesulfonate) - PSSS, a water soluble anionic polyelectrolyte was used as a metal binding agent. Two SepaŽ CF (Osmonics) membranes: EW, made of polysulfone and a modified polyacrylonitrile membrane MW, were used in the ultrafiltration process. The preliminary UF tests were carried out on model solutions with target metal ion concentrations of 10, 100 and 250 mg dm–3. The main parameters affecting the metal retention (the polyelectrolyte quantity and solution pH) were examined. The values of pH 6 and polymer : metal concentration ratio CPSSS : CM = 7.5 : 1 (mol of mer unit per mol of metal) were selected to perform the galvanic wastewater ultrafiltration-concentration tests. Three types of wastewater containing Zn(II), Ni(II) and Cu(II) ions within the concentration range of 30÷70 mg dm–3 were used in the investigations. Very high metal retention coefficients, up to > 99%, were achieved. The retentates obtained were subjected to the decomplexation-ultrafiltration (pH = 1) and subsequent diafiltration step, which enabled partial recovery of concentrated metal ions and the polyelectrolyte. The recovered polyelectrolyte was reused toward Ni(II) ions and the high effectiveness of metal separation has been achieved.

PL

Zaprezentowano możliwość zastosowania ultrafiltracji wspomaganej działaniem polielektrolitu do separacji jonów metali z roztworów wodnych. Do badań wykorzystano roztwory modelowe o zawartości Zn(II), Cu(II) i Ni(II) w zakresie 10÷250 mg dm–3 oraz 3 rodzaje ścieków galwanicznych, z których każdy zawierał jeden z wymienionych jonów metali o stężeniu 30÷70 mg dm–3. Metale wiązano za pomocą poli(4-styrenosulfonianu sodu) - PSSS, co umożliwiało ich retencję na membranie ultrafiltracyjnej. Badania wstępne, wykonane na roztworach modelowych, miały na celu dobór głównych parametrów decydujących o efektywności procesu: stosunku stężeń polimer : metal oraz pH roztworu. Badania właściwe obejmowały ultrafiltracyjne zatężanie ścieków z zastosowaniem wybranych wartości stosunku stężeń polimer : metal (7,5 : 1) oraz pH (pH = 6). Uzyskano wysokie wartości współczynników retencji metali, powyżej 99%. Zatężone retentaty zakwaszono do pH = 1 w celu rozerwania połączeń polimer-metal oraz poddano kolejnemu procesowi ultrafiltracji z następującą po nim diafiltracją, co umożliwiło częściowy odzysk zatężonych metali oraz polielektrolitu. Zregenerowany polimer, po korekcie pH, został ponownie wykorzystany w procesie separacji jonów Ni(II), a obserwowane rezultaty nie odbiegały od wyników uzyskanych przy użyciu polimeru świeżego.

7

Modeling of Ultrafiltration Process Efficiency in Coke Plant Wastewater Treatment with the Use of Industrial Membranes

Mielczarek K., Bohdziewicz J., Kwarciak-Kozłowska A., Korus I.

Ecological Chemistry and Engineering. A

|

2012

|

Vol. 19, nr 4-5

457-470

EN

In the research conducted there was determined the coke plant waste treatment efficiency in the integrated process that combines ultrafiltration with the reverse osmosis system. In both pressure filtration methods commercial Osmonics membranes were applied. The degree of removal efficiency was evaluated according to changes in the values of selected pollution indicators that characterized “raw” and cleaned wastewater. On the basis of the relaxation method assumptions there was made an attempt to predict the efficiency of the membranes used at the initial stage of ultrafiltration process carried out in non-stationary arrangement. The values of the initial permeate flux and saturation flux, experimentally determined, as well as time constants, determined graphically, allowed to calculate theoretical temporary permeate flux for selected low pressure membranes.

PL

W przeprowadzonych badaniach określono efektywność oczyszczania ścieków koksowniczych w układzie zintegrowanym łączącym ultrafiltrację z procesem odwróconej osmozy. W obu procesach filtracji ciśnieniowej stosowano membrany komercyjne amerykańskiej firmy Osmonics. Stopień oczyszczenia ścieków oceniano na podstawie zmiany wartości wskaźników zanieczyszczeń, takich jak: stężenie węgla ogólnego oraz organicznego, cyjanków, fenoli, ChZT oraz azotu amonowego charakteryzujących ścieki surowe i oczyszczone. Korzystając z modelu relaksacyjnego, podjęto próbę prognozowania wydajności membran stosowanych w procesie ultrafiltracji ścieków, prowadzonym w układzie niestacjonarnym. Doświadczalnie wyznaczone wartości strumieni początkowych permeatów, strumieni nasycenia oraz wyznaczone w sposób graficzny stałe czasowe umożliwiły obliczenie teoretycznych chwilowych strumieni permeatów dla wybranych membran niskociśnieniowych.

8

Jednoczesna i selektywna separacja jonów Cu(II) i Cr(VI) z roztworów metodą ultrafiltracji wspomaganej działaniem polielektrolitu

Korus I., Kaboczyk S.

Inżynieria i Ochrona Środowiska

|

2011

|

T. 14, nr 4

345-355

PL

Zaproponowano równoczesną i selektywną separację jonów Cu(II) i Cr(VI) z roztworów bijonowych w oparciu o ultrafiltrację wspomaganą polielektrolitem. Badania prowadzono na modelowych roztworach zawierających: 0,9 mmol Cu(II)/l i 0,1 mmol Cr(VI)/l; 0,5 mmol Cu(II)/l i 0,5 mmol Cr(VI)/l oraz 0,1 mmol Cu(II)/l i 0,9 mmol Cr(VI)/l. Ultrafiltrację wspomagano polietylenoiminą (PEI), rozpuszczalnym w wodzie polimerem, zawierającym zdolne do wiązania jonów metali grupy aminowe. Polimer dozowano w ilościach zapewniających stosunek stężeń molowych PEI:suma metali równy 0,5:1; 1:1, 5:1 i 10:1. Tak przygotowane roztwory poddawano ultrafiltracji, korygując przed procesem pH w zakresie wartości 2; 4; 6; 8 i 10. Określono wpływ parametrów procesu (udział metali w mieszaninie bijonowej, pH, stosunek stężeń polimer:metale) na współczynniki retencji metali i na współczynnik selektywności. W celu weryfikacji zależności pomiędzy wielkościami wyznaczono współczynniki korelacji rang Spearmana, stwierdzając (przy poziomie istotności p = 0,05) istotne korelacje pomiędzy składem mieszaniny bijonowej i współczynnikami retencji chromu (w zakresie pH = 6 ÷ 10) oraz miedzi (w zakresie pH = 8 ÷ 10). Wysokie wartości współczynnika korelacji wskazywały również na zależność pomiędzy pH i współczynnikiem retencji miedzi. Potwierdzono możliwość równoczesnej separacji Cu(II) i Cr(VI) z zastosowaniem dostatecznej dawki polietylenoiminy (stosunek stężeń PEI:metale 5:1) oraz pH w zakresie 4 ÷ 8 (retencja metali > 90%). Selektywna separacja Cu(II) i Cr(VI) najefektywniej zachodziła w roztworach o równomolowym udziale obu metali, przy mniejszym niż równomolowy (względem sumy metali) udziale PEI oraz wysokim pH (pH = 10).

EN

The paper proposes the polymer enhanced ultrafiltration for simultaneous and selective separation of Cu(II) and Cr(VI) ions from solutions. The experiments were carried out on model solutions of contrasting molar concentrations of both metals: solution I Cu(II) 0.9 mmol/l, Cr(VI) 0.1 mmol/l; solution II Cu(II) 0.5 mmol/l, Cr(VI) 0.5 mmol/l; solution III Cu(II) 0.1 mmol/l, Cr(VI) 0.9 mmol/l. Polyethyleneimine (PEI), a water soluble polymer containing amine groups which cause it to exhibit complexing and weak anion exchange properties, was the binding agent used. It was proportioned following the molar concentration ratios of PEI:metals of 0.5:1, 1:1, 5:1 and 10:1. The pH of each of the solutions thus prepared was adjusted over a range of 2, 4, 6, 8 and 10, which was followed by ultrafiltration. The feed and permeate samples were assayed for copper and chromium concentrations which enabled to determine the retention coefficients of both metals (RCu and RCr) and selectivity coefficient ?Cr/Cu. Moreover, a permeate flux was determined, finding the volume of permeate obtained from unit of membrane area per unit time. It has been found that the retention coefficient of copper reached its lowest value at pH = 2, which is connected to the protonation of polymer amine groups, and was significantly increasing with increasing pH, reaching its maximum value at pH > 7 in the solutions of low polymer concentration, and at pH ? 4 in the solutions with fivefold and tenfold PEI excess against the total content of metals. The maximum value of Cr(VI) retention coefficient was observed at pH = 4 ÷ 8 (notably in the solutions of equimolar or predominant concentration of the metal) and exhibited a decreasing trend at both lower and higher pH. The selectivity coefficient ranged within 0.05 ÷ 94.2. The highest ?Cr/Cu values, for the assumed PEI:metals concentration ratios, were observed for the solutions of equimolar concentration of Cu(II) and Cr(VI), at pH = 10. In order to verify the dependences between obtained values, the Spearman's rank correlation coefficient was used. Significant correlations between the composition of the bi-ionic mixture (expressed as a molar fraction of copper XCu) and the retention coefficient of the metals (chromium in the solutions of pH = 6 ÷ 10 and copper in the solutions of pH = 8 ÷ 10) were found at the assumed significance level of p = 0.05. The results also confirmed a correlation between pH and copper retention coefficient, perceived particularly well in the solutions with equimolar and predominant copper concentration in the bi-ionic mixture and in the solutions of lower polymer concentration. Polyethyleneimine enhanced ultrafiltration proved to be an effective technique for both simultaneous and selective separation of Cu(II) and Cr(VI) ions from solutions. The first goal can be achieved provided a sufficient PEI concentration (concentration ratio PEI:metals of 5:1) and pH of 4 ÷ 8 (RCu and RCr > 0.9) are ensured. The most effective selective separation of Cu(II) and Cr(VI) takes place from solutions of equimolar concentration of both metals at a lower than equimolar (against the total of metals) concentration of PEI and high pH (pH = 10).

9

Removal of Pb(II) ions by means of polyelectrolyte enhanced ultrafiltration

Korus I.

Polimery

|

2010

|

T. 55, nr 2

135-138

EN

This work proposes polyelectrolyte enhanced ultrafiltration to remove Pb(II) from aqueous solutions. Model solutions containing 1-100mg Pb/dm3 were used in the research. Poly(sodium 4-styrenesulfonate) (PSSS), which is a water-soluble polymer containing strong cation-exchange groups, was used as a metal binding agent. The process was conducted on a polysulfone membrane with molecular weight cut-off 60 000. The main parameters determining the effectiveness of lead retention (the polyelectrolyte quantity and solution pH) were examined. High retention coefficients (>0.98) were achieved for pH > 4 and 2.5-5-fold excess of polyelectrolyte to metal. Ultrafiltration concentration of Pb(II) solution (50mg/dm3) was carried out according to the previously determined polymer/metal concentration ratio, and at optimum pH. The lead retention coefficient (R), observed during the process, was within the range of 0.98-0.99. The retentate obtained was used in the next decomplexation-ultrafiltration step (ultrafiltration at pH=1), which made possible the separation of polyelectrolyte (retentate) and the recovery of 85% of concentrated Pb ions (permeate). The residual lead, still remaining in the polymer solution, was diafiltred by a 5-fold amount of water acidified to pH=1.

PL

W pracy zaproponowano ultrafiltrację wspomaganą działaniem polielektrolitu jako metodę usuwania jonów Pb(II) z roztworów wodnych. Badania prowadzono na modelowych roztworach zawierających 1-100mg Pb/dm3. Polielektrolitem użytym do wiązania jonów ołowiu był poli(4-styrenosulfonian sodu) (PSSS), rozpuszczalny w wodzie polimer anionowy, zawierający grupy o silnych właściwościach kationowymiennych. W ultrafiltracji wykorzystano membranę polisulfonową SepaŽ CF EW (Osmonics) o rozdzielczości granicznej 60 000. Badania wstępne prowadzono stosując roztwory zawierające 1, 10 lub 100mg Pb/dm3, zmieniając stosunek molowy polimer/metal w zakresie 0,5-10 oraz pH w zakresie 1-10. Na podstawie wyznaczonych wartości współczynnika retencji metalu (R) (rys. 1) stwierdzono wysoką efektywność procesu rozdziału (R>0,98) w warunkach pH>4 i przy stosunku molowym polimer/metal wynoszącym 2,5 (1 i 10mg Pb/dm3) lub 5 (100mg Pb/dm3). Kolejny etap badań obejmował ultrafiltracyjne zatężanie roztworu o stężeniu 50mg Pb/dm3. Proces prowadzono z zachowaniem 5-krotnego nadmiaru polimeru w stosunku do metalu, przy pH=6, stosując ciśnienie 0,1MPa. W trakcie procesu, którego postęp wyrażono za pomocą współczynnika redukcji objętości (VRF), analizowano wartości stężeń metalu w retentacie (rys. 2a) i permeacie (rys. 2b) oraz określano strumień permeatu (rys. 2b), mierząc objętość permeatu uzyskaną w jednostce czasu z jednostkowej powierzchni membrany. Uzyskano wysoką efektywność procesu. Wyodrębniony retentat, o stężeniu Pb ok. 20-krotnie wyższym od stężenia roztworu wyjściowego, poddany został procesowi dekompleksowania i diafiltracji. Proces dekompleksowania-ultrafiltracji, polegający na rozbiciu połączeń polimer-metal i separacji zatężonego metalu, pozwolił na odzyskanie ok. 85% metalu (punkt VH2O/VF=0 na rys. 3), natomiast diafiltracja prowadzona 5-krotną objętością wody umożliwiła 15-krotne obniżenie stężenia metalu pozostałego w retentacie, dzięki czemu możliwe staje się odzyskanie i ponowne wykorzystanie zawartego w nim polielektrolitu.

10

Modelowanie wydajności procesu ultrafiltracyjnego oczyszczania ścieków koksowniczych z zastosowaniem membran komercyjnych

Mielczarek K., Kwarciak-Kozłowska A., Bohdziewicz J., Korus I.

Proceedings of ECOpole

|

2009

|

Vol. 3, No. 2

483--489

PL

Przedstawiono efektywność procesu oczyszczania poprocesowych wód koksowniczych w układzie zintegrowanym ultrafiltracja-odwrócona osmoza. W procesach ciśnieniowej filtracji membranowej zastosowano polimerowe membrany amerykańskiej firmy Osmonics. Wyznaczenie na drodze doświadczalnej ultrafiltracyjnych strumieni permeatów początkowego (J0) i równowagowego (nasycenia - J∞) oraz w sposób graficzny stałej czasowej t0 umożliwiło, zgodnie z założonym modelem relaksacyjnym, przeprowadzenie obliczeń pozwalających na prognozowanie wydajności stosowanych membran.

EN

In the article there have been presented the results of research whose aim was to determine the effectiveness of treating the coke plant wastewater in the integrated ultrafiltration - reverse osmosis system. In the process pressure membrane filtration was carried out on using the polymer membranes of an American Osmonics brand. Determining ultrafiltration initial permeat fluxes (J0) and equilibrium (saturations - J∞) on the experimental road and into the graphic way of the temporary constant (t0) enabled based on the relaxation model established, that describes, define the possibility of predicting the polysulfone ultrafiltration membranes efficiency in the process of coke industry wastewater treatment.

11

Arsenic speciation in Rybnik Reservoir

Loska K., Korus I., Wiechuła D.

Architecture Civil Engineering Environment

|

2009

|

Vol. 2, no. 3

109-116

EN

This study was aimed at determining the speciation of arsenic in water, bottom sediments, and interstitial water of Rybnik Reservoir. The speciation analysis of inorganic forms of arsenic in the water and interstitial water samples was conducted by means of column technique using Dowex 1X8 anion exchanger. Arsenic speciation in the bottom sediment was carried out by means of the procedure suggested by Tessier. The concentration of arsenic was determined by HG-AAS using a Varian SpectrAA 880 spectrophotometer coupled with a VGA-77 system for hydride generation and an ETC-60 electrothermal furnace that enabled accurate temperature settings. In the surface and bottom waters of the reservoir, arsenic occurred primarily as As(V). Arsenic(V) concentration in water ranged from 0.49 μg/dm3 to 2.42 μg/dm3, and As(III) – from 0.19 μg/dm3 to 0.93 μg/dm3. Arsenic was strongly bound to the bottom sediment, predominant arsenic forms in the reservoir were sulfides and organically bound fraction. Arsenic concentration in the interstitial water was almost twice as high as that in the water of Rybnik Reservoir. The average As(III) concentration in the interstitial water was 0.52 μg/dm3, As(V) – 3.00 μg/dm3.

PL

Celem pracy było określenie specjacji arsenu w wodzie, osadach dennych i wodzie interstycjalnej Zbiornika Rybnickiego. Analizę specjacyjną nieorganicznych form arsenu w próbkach wody przeprowadzono metodą kolumnową z zastosowaniem anionitu Dowex 1X8. Specjację arsenu w osadzie dennym przeprowadzono metodą Tessiera. Zawartość arsenu oznaczano metodą HG-AAS wykorzystując spektrofotometr SpectrAA 880 firmy Varian, rozbudowany o układ do generacji wodorków VGA-77 oraz elektrotermiczny piec ETC-60 z możliwością precyzyjnego ustawienie temperatury. Zawartość As(V) stanowiła dominującą formę występowania arsenu w wodzie na obszarze całego zbiornika. Zawartość arsenu(V) w wodzie wahała się od 0.49 μg/dm3 do 2.42 μg/dm3, podczas gdy As(III) od 0.19 μg/dm3 do 0.93 μg/dm3. Arsen należał do pierwiastków silnie związanych z osadem dennym, dominującymi formami występowania arsenu w osadzie dennym Zbiornika Rybnickiego były połączenia organiczne i siarczki. Zawartość arsenu w wodzie interstycjalnej była prawie dwukrotnie większa od zawartości arsenu w wodzie Zbiornika Rybnickiego. Średnia zawartość As(III) w wodzie interstycjalnej wynosiła 0.52 μg/dm3, średnia zawartość As(V) – 3.00 μg/dm3.

12

Analiza przestrzennego rozmieszczenia arsenu w osadzie dennym zbiornika rybnickiego

Loska K., Korus I., Pelczar J., Wiechuła D.

Gospodarka Wodna

|

2005

|

Nr 3

104-107

PL

Przedstawiono metodę i wyniki badania zawartości arsenu w osadach dennych zbiornika rybnickiego oraz analizę przestrzennego rozmieszczenia tego pierwiastka w czaszy zbiornika.

EN

The paper presents the method and results of investigation into the content of arsenic in bottom sediments of the Rybnik Reservoir and an analysis of spatial distribution of that element in the bowl of the reservoir.