Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Jaki wpływ mają nanocząstki tlenku niklu na wzrost szczepu Stenotrophomonas maltophilia KB2 w obecności fenolu?

Gąszczak Agnieszka, Szczyrba Elżbieta, Szczotka Anna, Kolarczyk Hanna, Sołtys Elżbieta, Janus Bożena

Prace Naukowe Instytutu Inżynierii Chemicznej Polskiej Akademii Nauk

|

2021

|

nr 25

57--74

PL

Wprowadzenie do hodowli szczepu St. maltophilia KB2 nanocząstek tlenku niklu nie zahamowało procesu biodegradacji fenolu, a reakcja populacji bakterii była uzależniona od stężenia nanocząstek i użytego surfaktantu. Opracowano metodykę przygotowania stabilnej dyspersji badanych nanocząstek oraz oceniono wpływ wybranych surfaktantów na wzrost komórek szczepu St. maltophilia KB2.

EN

The introduction of nickel oxide nanoparticles into the St. maltophilia KB2 cultures did not inhibit the phenol biodegradation process, and the reactions of the bacterial population were depended on the nanoparticles concentrations and the surfactant used. The methodology for the preparation of the tested nanoparticles stable dispersion was developed and the influence of selected surfactants on the growth of St. maltophilia KB2 cells was assessed.

2

Covalent immobilization of laccase on Fe3O4-graphene oxide nanocomposite for biodegradation of phenolic compounds

Rouhani Shamila, Azizi Shohreh, Maaza Malik, Mamba Bhekie, Msagati Titus A. M.

Environment Protection Engineering

|

2021

|

Vol. 47, nr 1

85--99

EN

Laccase from Trametes Versicolor (E.C. 1.10.3.2) was immobilized on the Fe3O4–graphene hybrid nanocomposite through the covalent attachment method (Lac/Fe3O4/GO). The effect of immobilization conditions on the activity and recovered activities such as contact time, the concentration of glutaraldehyde and enzyme was evaluated. The recovered activity of the immobilized laccase on the Fe3O4–graphene oxide nanocomposite was ca. 86%. Immobilized laccase unlike free laccase retained the activity and exhibited higher resistance to temperature and pH changes and also improved storage and thermal stability. Approximately 70% of relative activity for immobilized laccase was remained after being incubated for 2 h at 55 °C, but free laccase only remained 48%. Immobilized laccase retained 88% of initial activity after storage for 20 days, however, the free laccase only 32%. Finally, Lac/Fe3O4/GO capability was evaluated by the oxidation of phenol, p-chlorophenol, and 2,4-dichlorophenol. Lac/Fe3O4/GO was characterized by SEM, EDX, FT-IR, and AGFM.

3

Wpływ niklu na wzrost szczepu stenotrophomonas maltolphilia KB2 w obecności fenolu

Szczyrba Elżbieta, Gąszczak Agnieszka, Szczotka Anna, Kolarczyk Hanna, Janus Bożena

Prace Naukowe Instytutu Inżynierii Chemicznej Polskiej Akademii Nauk

|

2020

|

nr 24

95--105

PL

Wykonano eksperymenty mające na celu zbadanie wzrostu komórek szczepu KB2 w obecności niklu, przy zastosowaniu fenolu jako źródła węgla i energii. Przeprowadzane badania potwierdziły hamujący wpływ niklu na wzrost badanego szczepu nawet dla niskich stężeń tego metalu.

EN

The influence of nickel on the growth of KB2 strain was tested for different concentrations of metal in the presence of phenol as the sole carbon and energy source. The inhibition effect of nickel on bacterial growth was confirmed even for low concentration of tested metal.

4

Kinetics of cometabolic biodegradation of 4-chlorophenol and phenol by stenotrophomonas maltophilia KB2

Gąszczak A., Bartelmus G., Rotkegel A., Greń I., Janecki D.

Chemical and Process Engineering

|

2018

|

Vol. 39, nr 4

395–-410

EN

The cometabolic biodegradation of 4-Chlorophenol (4-CP) by the Stenotrophomonas maltophilia KB2 strain in the presence of phenol (P) was studied. In order to determine the kinetics of biodegradation of both substrates, present alone and in cometabolic systems, a series of tests was carried out in a batch reactor changing, in a wide range, the initial concentration of both substrates. The growth of the tested strain on phenol alone was described by Haldane kinetic model (mm = 0:9 1/h, Ksg = 48:97 gg/m3, KIg = 256:12 gg/m3, Yxg = 0:5715). The rate of 4-CP transformation by resting cells of KB2 strain was also described by Haldane equation and the estimated parameters of the model were: kc = 0:229 gc=gxh, Ksc = 0:696 gc=m3, KIc = 43:82 gc=m3. Cometabolic degradation of 4-CP in the presence of phenol was investigated for a wide range of initial 4-CP and phenol concentrations (22–66 gc/m3 and 67–280 gg/m3 respectively). The experimental database was exploited to verify the two kinetic models: CIModel taking only the competitive inhibition into consideration and a more universal CNIModel considering both competitive and non-competitive inhibition. CNIModel approximated experimental data better than CIModel.

5

Determination of Content of Phenol in Foundry Resins by Pyrolysis Gas Chromatography-Mass Spectrometry Method

Żymankowska-Kumon S.

Archives of Foundry Engineering

|

2018

|

Vol. 18, iss. 4

83--86

EN

In the foundry industry, many harmful compounds can be found, which as a result of gradual but long-term exposure to employees bring negative results. One of such compounds is phenol (aromatic organic compound), which its vapours are corrosive to the eyes, the skin, and the respiratory tract. Exposition to this compound also may cause harmful effects on the central nervous system and heart, resulting in dysrhythmia, seizures, and coma. Phenol is a component of many foundry resins, especially used in shell moulds in the form of resin-coated sands. In order to identify it, the pyrolysis gas chromatography-mass spectrometry method (Py-GC/MS) was used. The tests were carried out in conditions close to real (shell mould process – temperature 300°C). During the measurement, attention was focused on the appropriate selection of chromatographic analysis conditions in order to best separate the compounds, as it is difficult to separate the phenol and its derivatives. The identification of compounds was based on own standards.

6

Adsorpcja i desorpcja fenolu, 2,4-dichlorofenolu i kwasu 2,4-dichlorofenoksyoctowego z roztworów wodnych na węglach aktywnych

Białek A., Kuśmierek K., Świątkowski A.

Przemysł Chemiczny

|

2017

|

T. 96, nr 10

2140--2144

PL

Zbadano adsorpcję i desorpcję fenolu, 2,4-dichlorofenolu oraz kwasu 2,4-dichlorofenoksyoctowego na trzech komercyjnie dostępnych węglach aktywnych. Adsorpcja w warunkach równowagowych przebiegała zgodnie z równaniem izotermy Langmuira i była ściśle skorelowana z powierzchnią właściwą węgli aktywnych. Na każdym użytym węglu aktywnym najlepiej adsorbował się kwas 2,4-dichlorofenoksyoctowy, a najgorzej fenol (fenol < DCP < 2,4-D); w przypadku desorpcji kolejność ta była odwrotna (fenol > DCP > 2,4-D). Największą skuteczność desorpcji zaobserwowano w przypadku węgla Organosorb-10, z którego po 8 h zdesorbowało się 71,5% fenolu, 61,1% 2,4-dichlorofenolu i prawie 50% herbicydu.

EN

PhOH, 2,4-dichlorophenol and 2,4-dichlorophenoxyacetic acid (I) were adsorbed on 3 com. activated C to det. the Langmuir adsorption isotherms. The adsorption was closely correlated to the sp. surface area of the activated C. After 8 h, 71.5% of PhOH, 61.1% of 2,4-dichlorophenol and almost 50% of I were desorbed from the best activated C.

7

Modelling of the cometabolic decomposition of 4-chlorophenol and phenol by the Stenotrophomonas maltophilia KB2 strain

Szczyrba E., Gąszczak A., Bartelmus G., Janecki D.

Proceedings of ECOpole

|

2017

|

Vol. 11, No. 2

421--431

EN

The present study investigated the degradation kinetics of growth (phenol) and non-growth (4-chlorophenol, 4-CP) substrates, present alone and in cometabolic system. Batch experiments were performed using very active Stenotrophomonas maltophilia KB2 strain. The methods of determining the model parameters describing the kinetics of changes in biomass and both substrates concentrations in a cometabolic system were presented.

PL

Zaprezentowano model rozkładu 4-chlorofenolu przez szczep Stenotrophomonas maltophilia KB2 w obecności fenolu jako substratu wzrostowego. Opracowanie tego modelu wymagało wykonania czterech serii badań: biodegradacji różnych dawek czystego fenolu, biodegradacji różnych dawek czystego 4-CP, biodegradacji 4-CP w obecności fenolu przy różnym stosunku stężeń obu substratów oraz biodegradacji 4-CP przez komórki w fazie spoczynku, indukowane wstępnie fenolem. Szczegółowo omówiono sposoby wyznaczania poszczególnych parametrów równań opisujących szybkość degradacji substratów wzrostowego i niewzrostowego oraz przyrostu biomasy. W oparciu o stworzoną bazę danych obliczono m.in. stałe półnasycenia KSg i KSc, stałe inhibicji KIg i KIc, współczynnik zamierania endogennego b oraz wydajność transformacyjną substratu wzrostowego w stosunku do kometabolitu Tcg.

8

Produkcja cykloheksanonu : od fenolu do benzenu i z powrotem?

Krzysztoforski A., Rygiel S.

Przemysł Chemiczny

|

2016

|

T. 95, nr 6

1055--1060

9

Modelling of aerobic biodegradation of phenol by Stenotrophomonas maltophilia KB2 strain

Szczyrba E., Szczotka A., Bartelmus G.

Proceedings of ECOpole

|

2016

|

Vol. 10, No. 2

533--543

EN

The microbial degradation of phenol by Stenotrophomonas maltophilia KB2 strain was studied. The purpose of experiments was to determine optimal environmental conditions for bacterial growth and to develop equation describing both the rate of cell growth and biodegradation rate of phenol. Microbial growth tests in the presence of phenol as the sole carbon and energy source were conducted in batch reactor for different initial concentration of the degraded compound changed in the range of 25-500 g·m–3. The kinetic experiments were performed in optimal environmental conditions (30ºC, pH 7). The Haldane inhibitory model with the values of constants: μm = 0.9 h–1, Ks = 48.97 g·m–3, Ki = 256.12 g·m–3 predicted the experimental data with the best accuracy. The obtained data-base made it possible also to determine the values of biomass yield coefficient, (YXS)obs = 0.614, and the endogenous decay coefficient, kd = 0.05 h–1.

PL

Przedmiotem badań była kinetyka biodegradacji fenolu przez bakterie Stenotrophomonas maltophilia KB2. Szczep ten został wyizolowany z osadu czynnego oczyszczalni ścieków komunalnych w Bytomiu-Miechowicach i jest obecnie przechowywany w kolekcji VTT (Finlandia) pod numerem E-113137. Eksperymenty kinetyczne prowadzono w reaktorze okresowym, zmieniając w kolejnych eksperymentach stężenie fenolu, który był dla testowanego szczepu jedynym źródłem węgla i energii, w zakresie 25-500 g·m–3. Testy kinetyczne poprzedzone zostały serią hodowli prowadzonych w zmiennych warunkach środowiskowych (5 ≤ pH ≥ 8; 22ºC ≤ t ≥ 42ºC; początkowe stężenie biomasy 22-92 gdcw·m–3) w celu określenia warunków hodowli najkorzystniejszych dla wzrostu stosowanych mikroorganizmów. Były to: pH 7, t = 30ºC, początkowe stężenie biomasy ~61,3 gdcw·m–3 i przy takich wartościach testowanych parametrów przeprowadzono wszystkie eksperymenty kinetyczne. Testy kinetyczne wykazały, że dla początkowych stężeń fenolu w roztworze większych od ~100 g·m–3 zaczyna być widoczny inhibitujący wpływ substratu na wzrost mikroorganizmów. Zatem, do opisu kinetyki wzrostu szczepu KB2 na fenolu wybrano model Haldane. Parametry tego równania wyestymowano w oparciu o własną bazę danych eksperymentalnych. Są to: μm = 0,9 h–1; Ks = 48,97 g·m–3, Ki = 256,12 g·m–3. Opracowane równanie kinetyczne przybliża dane eksperymentalne ze średnim błędem procentowym nieprzekraczającym 5% (R2 = 0,95). Przeprowadzone testy pozwoliły również na wyznaczenie średniej wartości współczynnika wydajności biomasy ((Yxs)obs = 0,614), który umożliwia transformację zależności opisującej szybkość wzrostu mikroorganizmów w równanie opisujące szybkość biodegradacji fenolu. Wyznaczony został również współczynnik endogennego zamierania, kd = 0,05 h–1, którego wartość jest niezbędna przy modelowaniu układów kometabolicznych, w których fenol jest substratem wzrostowym. Badania wykazały, że szczep Stenotrophomonas maltophilia KB2 jest dobrym materiałem do zastosowań przemysłowych (krótka faza zastoju, duża aktywność biodegradacyjna, optymalna szybkość wzrostu osiągana przy stosunkowo dużych stężeniach fenolu w roztworze).

10

Adsorpcja fenolu na stałych ubocznych produktach zgazowania osadów ściekowych - zjawiska niekorzystne

Werle S., Dudziak M.

Proceedings of ECOpole

|

2016

|

Vol. 10, No. 1

349--357

PL

Uboczne produkty stałe ze zgazowania osadów ściekowych (popiół) zostały ocenione w aspekcie ich wykorzystania do adsorpcyjnego usuwania fenolu z roztworów wodnych. Uzyskane wyniki porównano z adsorpcją fenolu na wysuszonym osadzie ściekowym. Adsorpcję przeprowadzono w warunkach statycznych w temperaturze 20ºC. Badania przeprowadzono porównawczo z użyciem materiałów bez i z przygotowaniem polegającym na wstępnym myciu w wodzie zdejonizowanej. Dla badanych niekonwencjonalnych materiałów adsorpcyjnych określono podatność fenolu na adsorpcję oraz izotermy adsorpcji, które scharakteryzowano w oparciu o równanie Freundlicha. Oceniono również zjawisko uwalniania z materiałów adsorpcyjnych pierwotnych substancji nieorganicznych i organicznych wraz z wyznaczeniem efektu toksycznego roztworu (badania prowadzone bez dodatku fenolu). Określono, że adsorpcja fenolu na popiele była bardziej efektywna niż na osadzie ściekowym. Na intensywność adsorpcji miał wpływ fakt, czy badany materiał był wstępnie przygotowywany poprzez mycie w wodzie zdejonizowanej. Jednak podczas procesu adsorpcji na popiele obserwowano wiele niekorzystnych zjawisk, takich jak uwalnianie substancji nieorganicznych i organicznych oraz wzrost toksyczności roztworu. Zjawiska te w mniejszym stopniu przebiegały w przypadku materiałów adsorpcyjnych wstępnie przygotowywanych.

EN

Sewage sludge solid gasification by-products (ash) were evaluated in terms of their application to the removal of phenol from aqueous solutions by adsorption. Achieved results were compared with phenol adsorption on dried sewage sludge. The adsorption was carried out under static conditions at 20°C. The research was carried out by comparison of the materials with and without preparing relaying on washing with deionized water. The following properties of the tested unconventional adsorbent materials were determined susceptibility of phenol to adsorption and the adsorption isotherms based on the Freundlich equations. Additionally, leaching of primary inorganic and organic substances from adsorption materials was studied including the determination of a toxic effect of the solution (without the addition of phenol). It was determined that phenol adsorption on ash is more effective in comparison to adsorption on sewage sludge. The intensity of the adsorption was influenced by the fact if the tested material was initially pre-prepared by washing with deionized water. However, it has been shown, that during the adsorption process on ash there are many unfavorable phenomenas, ie the release of inorganic substances and organic to the solution and increase the toxicity of the solution. These phenomena were carried out in the lower extent in the case of pre-prepared adsorption materials.

11

Kometaboliczna biodegradacja 4-chlorofenolu przez szczep Stenotrophomonas maltophilia KB2

Szczyrba E., Szczotka A., Bartelmus G., Gąszczak A., Greń I., Kolarczyk H.

Prace Naukowe Instytutu Inżynierii Chemicznej Polskiej Akademii Nauk

|

2016

|

nr 20

137--154

PL

W pracy badano biodegradację 4-chlorofenolu przez szczep Stenotrophomonas maltophilia KB2 w układzie kometabolicznym z fenolem jako substratem wzrostowym. Eksperymenty prowadzono w reaktorze okresowym, w temperaturze 30°C, przy pH środowiska 7 i natlenieniu rzędu 5–7 mgtlenu•l-3. Zmieniając w szerokim zakresie początkowe stężenia fenolu (50 do 300 g•m-3) i 4-chlorofenolu (25 do 100 g•m-3) analizowano wpływ zmian stężeń obu substratów na szybkość ich transformacji i wzrost biomasy. Oszacowano również wartości współczynnika wydajności transformacyjnej substratu wzrostowego (W) oraz współczynnika f, wskazującego, jaka część równoważników redukcyjnych z utlenienia fenolu została użyta do transformacji 4-chlorofenolu.

EN

The cometabolic biodegradation of 4-chlorophenol by Stenotrophomonas maltophilia KB2 strain in the presence of phenol as the sole carbon and energy source was studied. The experiments were carried out in a batch bioreactor. The tests were conducted at 30°C, pH 7 and oxygenation maintained at the level of 5–7 mg•l-3. The effect of changes in initial concentration of both substrates on the rate of biomass growth and substrates transformation were analyzed. The initial concentration of phenol was changed within the range of 50–300 g•m-3 and 4-chlorophenol within the range of 25–100 g•m-3. The values of growth substrate transformation yield (W) and the f coefficient, indicating the fraction of reductant from phenol oxidation used to transform 4-chlorophenol, were also estimated.

12

Analiza chromatograficzna wybranych produktów rozkładu termicznego mas rdzeniowych wykonanych w technologii cold-box

Żymankowska-Kumon S., Kolczyk J.

Prace Instytutu Odlewnictwa

|

2016

|

Vol. 56, no. 4

369--378

PL

Sypkie masy szybkoutwardzalne z żywicami syntetycznymi, nazywane zwyczajowo technologiami cold-box, zdominowały proces wytwarzania rdzeni odlewniczych. Charakterystyczną cechą tych technologii jest sposób przygotowywania masy, którą sporządza się bez dodatku utwardzacza. Środek utwardzający (w postaci zgazowanej) wprowadza się poprzez przegazowywanie go do zagęszczonego rdzenia. W grupie tych technologii największe znaczenie posiada fenolowy proces cold-box (Ashland-cold-box, Pur-cold-box). Ocena szkodliwości tych mas rdzeniowych dla otoczenia wymaga uwzględnienia ilości i toksyczności wydzielanych gazów. Głównym hamulcem ograniczającym technologię cold-box z udziałem aminy jest problem związany z jej neutralizacją i obawy dotyczące szkodliwości dla otoczenia. Do oceny ekologiczności spoiw odlewniczych nadają się badania pirolityczne w połączeniu z metodą chromatografii gazowej sprzężonej ze spektrometrią mas (Py-GC/MS). W artykule przedstawiono wyniki badań chromatograficznych wybranych produktów rozkładu termicznego (BTEX – głównie benzen, toluen oraz fenol) masy rdzeniowej wykonanej w klasycznej technologii cold-box. Badania przeprowadzono w atmosferze obojętnej, w temperaturze 500°C i 1200°C.

EN

Loose rapid hardening masses with synthetic resins, customarily called cold-box technologies, have dominated the process of casting core production. A distinguishing feature of these technologies is the manner of mass preparation without the use of a hardener. The hardening agent (in the gaseous form) is introduced by way of its gasification into the condensed core. In the group of these technologies, the most significant one is the phenol cold-box process (Ashland-cold-box, Pur-cold-box). The evaluation of the harmfulness of these core sands to the environment requires consideration of the amount and toxicity of the released gases. The main limitation of the cold-box technology with the participation of amine is connected with its neutralization and its harmfulness to the environment. For the evaluation of environmental performance of casting binders, it is suitable to apply pyrolytic testing in combination with the gas chromatography method (Py-GC/MS). The article presents the results of chromatographic tests of selected products of thermal decomposition (BTEX – mainly benzene, toluene and phenol) of core sand made in the classic cold-box technology. The investigations were performed in inert atmosphere, at the temperature of 500°C and 1200°C.

13

Adsorpcja fenoli z roztworów wodnych na pylistych węglach aktywnych

Dąbek L., Kuśmierek K., Świątkowski A.

Inżynieria i Ochrona Środowiska

|

2016

|

T. 19, nr 2

217--226

EN

The adsorption process by solid adsorbents is one of the most efficient methods for the removal of organic pollutants from water. Adsorption is attractive for its relative flexibility and simplicity of design, low cost, ease of operation and regeneration. Activated carbons are now the most commonly used adsorbents of proven adsorption efficiency for organic compounds due to their physicochemical properties including specific surface area, pore volume, pore size distribution and surface chemistry. For water treatment on a commercial scale granular activated carbon is most commonly used. In this paper the adsorption of phenol (Ph) and 4-cresol (4K) from aqueous solutions on powdered activated carbons (PAC) was studied. As adsorbents, two activated carbons L2S and SX2 with similar physicochemical properties were used. The adsorption was studied in a batch adsorption system, including both kinetics and equilibrium. The kinetics was fitted with the pseudo-first order and pseudo- second order models. The adsorption kinetics was found to follow the pseudo-second order model with the coefficient of determination values greater than 0.99. The adsorption isotherms were determined and modeled with the Freundlich and Langmuir equations. The equilibrium data obtained for both adsorbates were better described by the Langmuir model than by the Freundlich isotherm model. It was found that the 4K was adsorbed better than Ph on both adsorbents. The adsorption capacities of the L2S and SX2 activated carbons towards phenols were comparable. The values of the Langmuir adsorption capacity qm for phenol were 1.634 and 1.591 mmol/dm3 for the L2S and SX2 activated carbons, respectively. The qm values for 4-cresol were 1.885 and 1.844 mmol/dm3 for the L2S and SX2, respectively. The influence of solution pH on the adsorption was also investigated. The adsorption of the Ph and 4K was almost constant from the pH 2 to 8, and decreased significantly with further increase in the pH (above the pKa of the adsorbates and pHPZC of the adsorbents).

PL

W pracy porównano właściwości adsorpcyjne dwóch pylistych węgli aktywnych (L2S i SX2) o zbliżonych właściwościach fizykochemicznych jako adsorbentów do usuwania fenolu i 4-krezolu z roztworów wodnych. Zbadano kinetykę adsorpcji, adsorpcję w warunkach równowagowych oraz wpływ pH roztworu. Adsorpcja obydwu adsorbatów przebiegała zgodnie z modelem kinetycznym pseudo 2. rzędu, a w warunkach równowagowych była dobrze opisana równaniem izotermy Langmuira. W każdym przypadku 4-krezol adsorbował się szybciej i z większą wydajnością niż fenol. Różnice w pojemnościach adsorpcyjnych poszczególnych pylistych węgli aktywnych były niewielkie. Adsorpcja utrzymywała się na stałym poziomie w środowisku o pH od 2 do 8, jej znaczny spadek był obserwowany w wysokich wartościach pH (> 8), powyżej wartości pKa adsorbatów i pHPZC adsorbentów.

14

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.

15

Sorpcja fenolu z roztworów wodnych na konwencjonalnych i niekonwencjonalnych sorbentach

Dudziak M., Werle S.

Inżynieria i Ochrona Środowiska

|

2015

|

T. 18, nr 1

67--81

PL

Badania własne przedstawione w niniejszej pracy dotyczą procesu sorpcji fenolu z wody na wysuszonych osadach ściekowych i na stałych produktach ubocznych powstających podczas procesu ich zgazowania (popiół). Zgazowanie jest obiecującą metodą termicznego zagospodarowania palnych substancji organicznych, niemniej jednak wciąż nierozwiązanym problemem jest sposób zagospodarowania powstających stałych produktów odpadowych. W ramach badań statyki procesu określono zarówno zdolność sorpcyjną, jak i czas osiągnięcia stanu równowagi fenolu na badanych materiałach sorpcyjnych. Badano także wpływ początkowego stężenia fenolu na jego pojemność sorpcyjną. Do matematycznego opisu sorpcji wykorzystano równania Langmuira oraz Freundlicha. Zakres pracy obejmował również ocenę zjawiska uwalniania z materiałów adsorpcyjnych pierwotnych substancji nieorganicznych i organicznych wraz z wyznaczeniem efektu toksycznego roztworu, stosując metody pośrednie. W podsumowaniu pracy, bazując na rezultatach wyników badań eksperymentalnych oraz różnych źródłach literaturowych, porównano pojemność sorpcyjną fenolu na konwencjonalnych i niekonwencjonalnych sorbentach.

EN

The use of adsorption methods in wastewater treatment allows achieving high quality levels of the streams discharged into the environment. This is particularly taking into account the presence of different toxic and hazardous organic and inorganic substances in the wastewater. This problem applies to both municipal wastewater after mechanical-biological treatment as well as to industrial wastewater. Active carbon is the most commonly used for this purpose. However, novel opportunities are sought, including, for example, the use of waste (with appropriate physicochemical characteristics) as sorbents. The studies presented in this paper are related to the process of sorption of phenol from water on the dried sewage sludge and solid by-products generated during the gasification process (ash). Gasification is a promising method of thermal management of combustible organic substances. Nevertheless, there is still an unresolved problem connected with management of solid waste by-products generated during the process. In the frame of the study of the process statics susceptibility to sorption and the time to reach steady state of the phenol on sorption materials studied were determined. The effect of the initial concentration of the phenol on his sorption was also examined. For the mathematical description of adsorption Langmuir and Freundlich equations were used. The scope of the work also included an assessment of the phenomenon of release from adsorbent materials the primary inorganic and organic substances. Simultaneously, a solution toxic effect based on the indirect methods was determined. Additionally, based on the literature results, efficiency of the phenol sorption using conventional and non-conventional sorbents was determined. Phenol sorption proceeded to a greater extent on the ash produced during the gasification process than on the dried sludge subjected to heat treatment. The adsorption equilibration depended also on the absorbent material. Moreover, the increase of initial phenol concentration corresponded to the increase of phenol sorption. The goodness of fit of the theoretical adsorption isotherm (according to the Langmuir or Freundlich equations) to experimental data in the tested range of phenol concentrations (from 60 to 90 mg/dm3) depended on the tested sorbent material. In the case of phenol sorption on the ash the determination coefficients for both isotherms were similar, and in the case of the dried sludge better determination coefficient was obtained for the Freundlich isotherm. The analysis of the isotherm coefficients confirmed high sorption of phenol on the ashes as in the previous studies. Phenol sorption capacity on the sorbents tested in this study was greater than for the other unconventional adsorbents (bagasse fly ash, neutralized red mud, olive pomace) only in the case of ash. The tested sorbent materials released primary organic and inorganic substances on the contact with deionized water. The intensity of this phenomenon was greater for the dried sludge than for the ash. The increase of the toxic effect of the solution of this material was also observed. These studies, however, require continuation for better understanding of this phenomenon.

16

Wykorzystanie reaktora fluidalnego do syntezy 2,6-dimetylofenolu

Jamanek D., Zielecka M., Wielgosz Z., Cyruchin K., Kępska B., Wenda M., Górska A., Krakowiak J., Łukomska A., Baran P.

Chemik

|

2014

|

Vol. 68, nr 5

468--477

PL

Prace badawcze dotyczyły otrzymywania i przetestowania katalizatorów do syntezy 2,6-dimetylofenolu, które mogłyby pracować jako złoże fluidalne. Zsyntezowano tlenek krzemu, na który nanoszono w różnych wariantach tlenki: żelaza(III), magnezu(II), chromu(III) i miedzi(II). Ponadto przebadano katalizator TZC-3/1 produkowany przez Grupę Azoty S.A. Tlenek krzemu z naniesionym na powierzchnię tlenkiem magnezu umożliwił prawie 100% przereagowanie fenolu w temp. 733K, przy selektywności w stosunku do 2,6-dimetylofenolu bliskiej 60%. Podobny stopień przereagowania fenolu otrzymano dla katalizatora przemysłowego TZC-3/1, ale jego selektywność względem 2,6-dimetylofenolu wynosi 90%. Wyniki eksperymentów wskazują, że najlepszym spośród badanych katalizatorów jest przemysłowy katalizator TZC-3/1 pozwalający otrzymać najlepsze wyniki w najniższej temperaturze.

EN

Research works were focused on obtaining and testing of catalysts for 2,6-dimethylphenol synthesis that could be used as fluidized bed. Silicon oxide was synthesized, on which subsequently various variants of iron (III), magnesium (II), chrome (III) and copper (II) oxides were deposited. Moreover, catalyst TZC-3/1 produced by Grupa Azoty SA was tested. Silicon oxide with deposited magnesium oxide allowed almost 100% conversion of phenol at 733K with selectivity towards 2,6-dimethylphenol equal to 60%. Similar degree of conversion for phenol was obtained for industrial catalyst TZC-3/1, but its selectivity towards 2,6-dimethylphenol was equal to 90%. Experimental results indicate that the best one among examined catalyst is the industrial catalyst TZC-3/1 that allows obtaining best results at lowest temperature.

17

Synteza 2,6-dimetylofenolu w reakcji alkilacji fenolu metanolem w fazie gazowej na katalizatorach żelazowych

Łysik P., Górska A., Szarlik S.

Przemysł Chemiczny

|

2013

|

T. 92, nr 5

685-687

18

Usuwanie fenolu na węglach aktywnych otrzymanych z paku antracenowego

Lorenc-Grabowska E., Torchała K, Machnikowski J.

Inżynieria i Ochrona Środowiska

|

2013

|

T. 16, nr 3

303--312

PL

W pracy zbadano zdolność węgla aktywnego otrzymanego z paku antracenowego do adsorpcyjnego usuwania fenolu. W celach porównawczych zastosowano również komercyjny węgiel aktywny otrzymany z łupin orzecha kokosowego. Węgle scharakteryzowano w oparciu o analizę techniczną, elementarną oraz sorpcję azotu w 77 K. Badane węgle są węglami typowo mikroporowatymi. Adsorpcję fenolu przeprowadzono w warunkach statycznych w temperaturze pokojowej. Wyznaczono czasy osiągania stanu równowagi oraz nadmiarowe izotermy adsorpcji, które scharakteryzowano w oparciu o równania Langmuira i Freundlicha. Stwierdzono, że węgle aktywne otrzymane z paku adsorbują fenol lepiej niż komercyjny węgiel aktywny. Zaobserwowano, że sorpcja w monowarstwie wyznaczona z równania Langmuira zależy od objętości porów o szerokości mniejszej niż 1,4 nm.

EN

The adsorptive properties of anthracene pitch-based powder activated carbons (AACs) towards the phenol removal have been studied. The AACs were prepared by steam or CO2 activation of the preoxidized precursor. Different methods of pitch preoxidation were used, i.e. air oxidation and wet oxidation with mixture of sulfuric/nitric acid, and sulfuric acid/peroxide. For comparison the commercial activated carbon from coconut shell has been used (OK). The studied ACs have been characterized in terms of proximate, elemental analysis and porous texture. The studied activated carbons are predominantly microporous. The AACs are almost ash free with slightly acidic surface characteristics. The OK has low ash content and slightly basic surface characteristics. The heteroatoms content N+O is comparable for AACs whereas the OK has the lowest heteroatom content. The phenol adsorption processes were carried out in static condition at ambient temperature. The equilibrium time and equilibrium sorption isotherms were determined. The equilibrium time varied from 8 to 48 hours. The Langmuir and Freundlich models were applied to interpret the data. The sorption capacity of AACs was twofold higher than the sorption capacity of the commercial OK. The correlation between the Langmuir sorption capacity and volume of pores smaller than 1.4 nm were observed.

19

Modelowanie adsorpcji związków biologicznie czynnych na materiałach węglowych

Gauden P. A., Terzyk A. P., Furmaniak S., Wiśniewski M., Bielicka A., Werengowska-Ciećwierz K, Zieliński W., Kruszka B., Bieniek A.

Inżynieria i Ochrona Środowiska

|

2013

|

T. 16, nr 2

225--234

PL

Omówiono wpływ porowatości oraz chemicznej natury powierzchni węgla aktywnego na adsorpcję trzech związków organicznych (benzenu, fenolu oraz paracetamolu) z rozcieńczonych roztworów wodnych w oparciu o obliczenia dynamiki molekularnej (pakiet GROMACS). Wykorzystano model porów szczelinopodobnych oraz model tzw. „miękkiego” węgla aktywnego. Charakteryzują się one stopniową zmianą struktury mikroporowatej. Ponadto w strukturę materiałów węglowych wbudowano różną ilość grup funkcyjnych. Wyniki otrzymanych symulacji komputerowych wykazują jakościową zgodność z pomiarami eksperymentalnymi. I tak na przykład zaobserwowano spadek adsorpcji dla paracetamolu w porównaniu z adsorpcją benzenu. Ponadto wyniki obliczeń komputerowych wskazują, że na proces adsorpcji związków organicznych mają wpływ zarówno porowatość, jak i chemiczna natura materiału węglowego (zawartość tlenu). Ten drugi z czynników decyduje o mechanizmie blokowania porów i związany jest ze zwiększeniem gęstości wody w pobliżu grup chemicznych (tworzenie klastrów). Efekt blokowania porów zależy także od rozmiaru porów i przestaje odgrywać rolę dla porów o szerokościach większych niż 0,68 nm. W konsekwencji cząsteczki adsorbowanych związków organicznych nie mogą wnikać w głąb struktury materiału węglowego, ale adsorbują się na powierzchni zewnętrznej porów w pobliżu ich wejść.

EN

MD simulation studies (GROMACS package) showing the influence of porosity and carbon surface oxidation on adsorption of three organic compounds (i.e. benzene, phenol, and paracetamol) from aqueous solutions on carbons were reported. Based on a model of slit-like pores and “soft” activated carbons different adsorbents with gradually changed microporosity were created. Next, different amount of surface oxygen groups was introduced. We observe quantitative agreement between simulation and experiment, i.e. the decrease in adsorption from benzene down to paracetamol. Simulation results clearly demonstrate that the balance between porosity and carbon surface chemical composition in organics adsorption on carbons, and the pore blocking determine adsorption properties of carbons. Pore blocking effect decreases with diameter of slits and practically vanishes for widths larger than c.a. 0.68 nm. Moreover, adsorbed molecules occupy the external surface of the slit pores (the entrances) in the case of oxidized adsorbents.

20

Optymalizacja warunków prowadzenia reakcji kondensacji fenolu z pirogronianem metylu w środowisku kwaśnej chloroglinianowej 1-n-butylo-3-metylo-imidazoliowej cieczy jonowej

Nowakowska-Bogdan E., Dresler E.

Przemysł Chemiczny

|

2012

|

T. 91, nr 10

1931-1934

PL

Zbadano przebieg reakcji kondensacji fenolu z pirogronianem metylu w środowisku kwaśnej 1-n-butylo-3-metylo-imidazoliowej chloroglinianowej cieczy jonowej. Określono wpływ dodatku tradycyjnego rozpuszczalnika oraz wykazano zależność wydajności głównego produktu od temperatury i czasu prowadzenia reakcji. Stwierdzono, że zastosowanie cieczy jonowej nie zwiększyło wydajności reakcji w stosunku do klasycznych katalizatorów, umożliwiło jednak złagodzenie warunków i skrócenie czasu jej prowadzenia.

EN

PhOH was condensed with MeOCOCOMe to MeOCO(Me) C(p-C₆H₅OH)₂ (yield 31.9–53.1%) in N-butyl-N-methylimidazolium AlCl₄ - ionic liq. (optionally after addn. of CHCl₃) at 20–60°C for 1–20 h. Neither CHCl₃ addn. nor increasing the product yield reaction temp. or time resulted in substantial increasing the product yield and reaction selectivity. The main reaction by-products were m-OHC₆H₄C(Me)(OH) COOMe and 3-methyl-3-hydroxycumaranon-2.