Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Wpływ mikrozanieczyszczeń na charakterystykę i właściwości kwasów huminowych

Anielak Anna M., Kłeczek Aneta

Przemysł Chemiczny

|

2022

|

T. 101, nr 3

201--204

PL

Przedstawiono wpływ mikrozanieczyszczeń na elementarny skład i charakterystykę kwasów huminowych alfa i hymatomelanowych, ekstrahowanych z osadów przefermentowanych, pochodzących z wydzielonej komory fermentacyjnej biologicznej oczyszczalni ścieków. Wykazano, że proces płukania frakcji stałej wodą destylowaną umożliwia usunięcie z substancji ekstrahowanych zanieczyszczeń niehumusowych, w tym rozpuszczalnych w alkoholu amfilowym. W wyniku płukania usuwane są substancje zawierające azot, takie jak białka globularne, aminy, monomery kwasu nukleinowego i retrowirusy. Zmniejszenie zawartości azotu wpływa na zmiany w obliczeniowym składzie elementarnym, a w konsekwencji na charakterystykę kwasów.

EN

Solid humic acids (alpha humic, αHΑ and hymatomelanic acids, HMA) extracted from the fermented sewage sludge were rinsed once or 3 times with distd. water and then mixed with 96% ETOH (1:10 by mass) for 24 h at 20°C to dissolve the HMA. The αHΑ precipitate was sepd. and both fractions were dried at 60°C. Elemental anal. of sediments was carried out, and the content of heavy metals and ash was detd. The identification of humic substances was carried out using the FTIR method.

2

Humic substances and significance of their application – a review

Kłeczek Aneta, Anielak Anna M.

Technical Transactions

|

2021

|

Vol. 118, iss. 1

art. no. e2021012

EN

This paper is based on recent articles regarding applications of humic substances (HSs). HSs are natural organic materials, which have a number of potential applications. Furthermore, HSs are cheap, widespread and obtainable from bio-waste materials. HSs can be used as organic compound sorbents or in detoxification. They are applied as organic additives due to their positive effect on soil and plants, even under stress conditions. HSs reduce water consumption and minimise environmental problems. HSs are utilised for the remediation of multi-metal contaminated soils and as substitutes for synthetic washing agents. From an environmental engineering point of view, it is beneficial to remove HSs from municipal management, where they are undesirable (by-products of disinfection) and to utilise them where they are valuable. The aim of this article is to provide a greater insight into research about the applications of HSs.

3

Characteristics of fulvic acids generated in communes waste landfills

Orliński Tomasz, Anielak Anna M.

Archives of Environmental Protection

|

2021

|

Vol. 47, no. 1

41--52

EN

The leachate problem is important and difficult to solve in Poland and in the world. The composition and their properties leachates depend on the age of the landfill, type of waste, climatic conditions and the mode of operation of the landfill. A significant part of landfilled waste is subject to so-called humification. This process stabilizes organic substances in the landfill and creates humic substances that penetrate into the leachate. The leaks contain many toxic impurities, such as PAHs, pesticides, polychlorinated biphenyls and other substances hazardous to human health and life, which can be sorbed by humic substances. Leachates from three municipal landfills, differing in the characteristics of the stored waste, were studied. Fulvic acids (FAs) were extracted on the basis of affinity for specific solvents along with the use of sorption. The obtained acids were subjected to a qualitative analysis of the content of micro-impurities, essential elements forming the structure of the fulvic acid molecule, and their infrared spectra were tested. It has been noticed that with the age of waste deposited, the content of elemental carbon increases, and the amount of oxygen and hydrogen decreases. The degree of purity of fulvic acids was influenced by the time of waste storage, and the sulfur content depended on their characteristics. With the time of waste storage, the characteristics of the acids obtained were approaching humic acids, and the intensity of absorption bands clearly increased. The spectra obtained correlate well with those of fulvic acids available in the literature, and the findings provide scientific confirmation of the need for further research on the characteristics of fulvic acids.

PL

Porównanie charakterystyk kwasów fulwowych wydobywanych z odcieków z trzech różnych składowisk komunalnych, różniących się charakterystyką składowanych odpadów, czasem ich unieszkodliwiania oraz sposobem funkcjonowania składowiska. Materiałem użytym do badań były odcieki z trzech różnych składowisk komunalnych. Kwasy fulwowe ekstrahowano na podstawie powinowactwa do określonych rozpuszczalników oraz adsorpcji na złożu jonitowym i kationitowym. Ilość kwasów fulwowych określono wagowo. Otrzymane kwasy fulwowe analizowano pod kątem składu pierwiastkowego i widm FT-IR. Zauważono wyraźną korelację pomiędzy wiekiem składowiska odpadów, a zawartością węgla i tlenu w badanych kwasach fulwowych. Zawartość siarki wynikała jedynie z rodzaju składowanych odpadów. Wraz z wiekiem składowania odpadów, czystość kwasów fulwowych maleje, rośnie stopień zaromatyzowania cząsteczki, a charakterystyka kwasów fulwowych zbliża się do kwasów huminowych. Wiek składowania znacząco wpływa na intensywność pasm absorbancji. Każdy z badanych odcieków zawierał znaczną ilość kwasów fulwowych, które były znacząco zanieczyszczone substancjami nieorganicznymi. Kwasy fulwowe wykazały wysoką aktywność chemiczną, co powoduje, że stają się nośnikami toksycznych mikrozanieczyszczeń. W typowych procesach zachodzących na oczyszczalniach ścieków oraz zakładach uzdatniania wody, kwasy fulwowe nie są usuwane, przez co stwarzają zagrożenie dla życia ludzi. Jedynie poznanie szczegółowej charakterystyki kwasów fulwowych, pozwoli na opracowanie zadowalających metod nie tylko usuwania i oczyszczania kwasów ale również wykorzystywania na przykład do nawożenia gleby. Nadal skład elementarny oraz charakterystyka budzi ogromne kontrowersje wśród badaczy. Dlatego niezwykle ważne są dalsze badania odkrywające każdą kolejną część tych zagadkowych substancji.

4

Wykorzystanie komponentów nawozowych do ekstrakcji substancji humusowych

Huculak-Mączka Marta, Nieweś Dominik, Braun-Giwerska Magdalena, Porwoł Marta, Marecka Kinga, Hoffmann Józef

Proceedings of ECOpole

|

2020

|

Vol. 14, No. 1

89--95

PL

Coraz częstsze wykorzystywanie substancji humusowych w rolnictwie, kosmetyce, suplementach diety i innych gałęziach przemysłu wymusza opracowanie najbardziej wydatnych metod pozyskiwania tych związków organicznych. Ich zawartość w gruntach rolnych jest istotnym elementem gwarantującym urodzajność gleb. Okazuje się bowiem, że stosowanie wyłącznie nawozów mineralnych na gruntach o niskiej zawartości substancji humusowych może być niewystarczające do uzyskania satysfakcjonujących plonów. Z uwagi na zasadność wzbogacania gleb w związki humusowe interesujące wydaje się uzyskanie preparatów zawierających nie tylko te organiczne struktury, ale też podstawowe makroelementy wykorzystywane przez rośliny. Przeprowadzono badania nad skutecznością ekstrakcji substancji humusowych z torfu z użyciem roztworów podstawowych składników odżywczych (NPK). Celem badań było określenie wydajności pozyskiwania frakcji kwasów huminowych z torfu, pochodzącego z północnej części Polski, w zależności od temperatury, czasu prowadzenia procesu, a także stężenia zastosowanego ekstrahenta. Modyfikacja metody zaproponowanej przez IHSS pozwala na wzbogacenie substancji humusowych w składniki nawozowe już na etapie technologii ich wytwarzania, jednocześnie eliminując wprowadzanie do gleb związków sodu i chloru.

EN

The increasing use of humic substances (HS) in agriculture, cosmetics, dietary supplements and other industries enforce using new methods of humic substances obtaining. The amount of HS in soils have an important role of their fertility. Using only mineral fertilizers for soils with low content of humic substances may be not sufficient for high yield obtaining. Due to the soils improvement with humic substances it is preferable to obtain soils improvers, that have not only humic substances but also fertilizers components. Studies about humic substances extraction using some fertilizers components solutions (NPK solutions) as extractants were done. The aim of that studies was to determine the efficiency of humic acids (HAs) extraction from peat, that was mined in the north Poland. Dependencies between efficiency of HAs obtaining and process parameters were defined. Using modification for the IHSS method of humic acids obtaining allows add fertilizers nutrients into humic substances extract at the stage of HS extraction. Due to that it is also possible to limit sodium and chlorine components introduced into the environment.

5

Substancje humusowe zawarte w ściekach i osadach ściekowych oraz możliwości ich wykorzystania

Łomińska-Płatek Dominiks

Technologia Wody

|

2019

|

Nr 6 (68)

32--37

PL

Substancje humusowe (SH) powszechnie występują w wodach powierzchniowych i podziemnych, glebach, torfowiskach, bagnach oraz ściekach i osadach ściekowych. Wykorzystywane są głównie w rolnictwie, przemyśle, weterynarii, budownictwie oraz w usuwaniu skażeń gleb. Odgrywają również bardzo istotną rolę w całym ekosystemie, regulując globalne cykle węgla i azotu. SH bezpośrednio uczestniczą w uwalnianiu składników odżywczych, wykazują również zdolność buforowania pH i wymiany kationów oraz retencji metali ciężkich. Osady ściekowe są potencjalnym źródłem nawozów humusowych do poprawy gleby. Należy jednak pamiętać, że mogą one zawierać patogenne mikroorganizmy, metale ciężkie, fitotoksyczne związki organiczne oraz mają one intensywny zapach. Dlatego w celu wykorzystania ich jako nawozu muszą zostać odpowiednio unieszkodliwione. Jednym ze skutecznych sposobów jest kompostowanie. W związku z powyższym, proces humifikacji podczas oczyszczania ścieków jest bardzo ważną i interesującą kwestią, a wiedza na ten temat może pomóc określić przydatność osadów do celów rolniczych i wskazać zmiany, które są potrzebne do osiągnięcia tego celu. Jest to bardzo ważny aspekt, aby wykorzystać oczyszczone ścieki w jak największym stopniu, np. do nawadniania lub w nowoczesnych technologiach przekształcających ścieki w wodę pitną. Według wielu autorów produkty oparte na SH są przyszłościowym kierunkiem ekonomicznych i ekologicznych rozwiązań dla gospodarki, a ich znaczenie i wpływ na środowisko znacznie wzrośnie. Celem pracy jest przedstawienie charakterystyki SH zawartych w ściekach i osadach ściekowych oraz określenie możliwości ich wykorzystania.

EN

Humic substances (HS) are the most widespread group of organic compounds in nature. They are commonly found in water, groundwater, soils, peat bogs, swamps, wastewater and sewage sludge. HS are used in agricultural, industry, veterinary, construction, ecological economy and in removing soil pollution. HS play a very important role in the whole ecosystem, they regulate global cycles of carbon and nitrogen. HS directly participate in the release of nutrients, pH buffering capacity and cation exchange as well as heavy metal retention. Sewage sludge are potential source of humic fertilizers for soil improvement. However it should be remembered that they may contain pathogenic microorganisms, heavy metals, phytotoxic organic compounds and have an intense smell, so they must be properly neutralized before using them as fertilizer i.e. in the composting process. Therefore, the process of humification during wastewater treatment is a very important and interesting issue, knowledge about it can help determine the suitability of sludge for agricultural purposes and indicate the changes that are needed to achieve this. This is a very important aspect to use treated wastewater as much as possible, for example for irrigation or in modern technologies converting wastewater into drinking water. According to many scientists HS-based products are the future direction of economic and ecological solutions for the economy and their importance and environmental impact will increase. Therefore, the purpose of the work is to present the characteristics of HS in the wastewater and sewage sludge and the possibility of their use.

6

Characteristic of Fulvic Acids Extracted from the Wastewater by Different Methods

Łomińska-Płatek Dominika, Anielak Anna M.

Rocznik Ochrona Środowiska

|

2019

|

Tom 21, cz. 1

184--200

EN

Fulvic acids (FAs) were isolated from the wastewater by two different extraction methods. The first one with ammonia water (NH4OH) and the second with an ion exchange using a hydrophobic ion exchanger and desorbed using aqueous sodium hydroxide (NaOH). The samples were collected directly from the primary and secondary effluents at the WWTP and the obtained results were averaged. The WWTP treats mainly wastewater from individual users and industrial plants. The selected plant comprises mechanical and biological wastewater trains as well as sludge processing and biogas trains. The plant works as a three-stage Bardenpho system and operates five identical biological reactors. The main objective of the study was to conduct a mass balance and assess the amount of FAs in the primary and secondary effluent. The extracted acids were subjected to an analysis of their elemental composition, trace elements content and IR spectrum analysis. Based on elemental composition, atomic ratios: C/O, C/H, C/N and O/H, as well as a degree of inside oxidation, have been determined. The studies have shown that the highest amount of FAs was extracted from the primary effluent with the NaOH method and in the secondary effluent less inorganic impurities were removed. Based on the results, it can be concluded that extraction with NaOH solution and a two-stage ion exchange process (hydrophobic ion-cation exchanger-H+) reduces the degree of internal oxidation of FAs. Soluble HSs extracted from the primary effluent had a higher level of humification in both methods. Comparing an elemental composition of four samples, it can be noticed that a structure of FAs extracted with the same method is very similar for both primary and secondary effluent, but when two different methods are compared some small differences can be found. Based on the research, it can be stated that the WWTP discharged less FAs compared to the input pollution load, regardless of the extraction method used.

PL

Kwasy fulwowe (KF) zostały wyekstrahowane ze ścieków z wykorzystaniem różnych metod ekstrakcji. Pierwsza metoda z użyciem wody amoniakalnej (NH4OH) natomiast druga oparta na procesie wymiany jonowej na hydrofobowym wymienniku jonitowym przy użyciu wodnego roztworu wodorotlenku sodu (NaOH). Próbki zostały pobrane bezpośrednio z mechanicznie oraz biologicznie oczyszczonych ścieków z wybranej oczyszczalni ścieków a podane wyniki zostały uśrednione. Oczyszczalnia ścieków (OŚ) odprowadza głównie ścieki od indywidualnych użytkowników, ale i również z zakładów przemysłowych. Wybrana OŚ składa się z części mechanicznej i biologicznej oraz osadowej i gazowej. W skład części mechanicznej wchodzą: kraty rzadkie, pompownia, kraty gęste, piaskowniki, osadniki wstępne, pompownia II stopnia. Część biologiczna składa się z reaktorów i osadników wtórnych. OŚ pracuje w układzie 3 stopniowym Bardenpho i składa się z 5 identycznych biologicznych reaktorów. Z kolei część osadowa to: zagęszczarki mechaniczne, stacja dezintegracji osadu, zagęszczanie grawitacyjne, prasy taśmowe, wydzielone komory fermentacji oraz ciąg generowania gazu. Oczyszczone ścieki trafiają do rzeki poprzez wylot kaskadowy. Głównym celem badań był bilans masy oraz określenie ilości KF w mechanicznie i biologicznie oczyszczonych ściekach. Wyekstrahowane KF poddano analizie ich składu elementarnego, zawartości pierwiastków oraz przeprowadzono badanie absorbancji widma IR w podczerwieni. Na podstawie składu elementarnego określono ilorazy atomowe: C/O, C/H, C/N i O/H oraz wyliczono stopień utlenienia wewnętrznego. Wyniki badań pokazały, że największe stężenie KF wyekstrahowano przy użyciu metody z wykorzystaniem NaOH z mechanicznie oczyszczonych ścieków. Przy użyciu tej samej metody mniej zanieczyszczeń nieorganicznych usunięto z KF wyekstrahowanych ze ścieków biologicznie oczyszczonych. Na podstawie wyników badań można wnioskować, że ekstrakcja KF z użyciem roztworu NaOH podczas dwu stopniowej wymiany jonowej (hydrofobowy wymiennik jonitowy H+) zmniejsza stopień utlenienia wewnętrznego (ω). KF wyekstrahowane ze ścieków mechanicznie oczyszczonych miały wyższy stopień humifikacji, w obu metodach. Porównując skład elementarny czterech próbek można zauważyć, że budowa KF wyekstrahowanych tą samą metodą jest bardzo zbliżona, ale kiedy porówna się ze sobą KF wyekstrahowane z tych samych ścieków jednak różnymi metodami zauważalne są małe różnice. Badania wykazały, że wybrana OŚ odprowadza mniejszy ładunek KF w porównaniu do wprowadzanego, bez względu na rodzaj zastosowanej metody ekstrakcji.

7

Transport of Organic Dyes in Systems Containing Humic Acids

Rybarik Jan, Sedlacek Petr, Klucakova Martina

Inżynieria Mineralna

|

2019

|

R. 21, nr 1

159--162

EN

This work is focused on transport organic dyes in systems containing humic acids as active reaction agent. Methylene blue was used as a model organic dye which can behave as pollutant and influence many processes in nature. Transport of pollutants in nature is strongly affected by interactions with humic acids or natural organic matter. Their influence is dependent on affinity of pollutant to content and strength of active binding sites. Two different humic samples are used in this study in order to compare their properties on transport of organic dye. Both humic acids are used in original extracted form as well as in the form of samples with selective blocked functional groups.

PL

Niniejsza praca koncentruje się na transporcie barwników organicznych w systemach zawierających kwasy huminowe jako środek aktywny. Błękit metylenowy wykorzystano jako modelowy barwnik organiczny, który może zachowywać się jak substancja zanieczyszczająca i wpływać na wiele procesów w przyrodzie. Na transport zanieczyszczeń w przyrodzie silnie wpływają interakcje z kwasami huminowymi lub naturalną materią organiczną. Ich wpływ zależy od powinowactwa substancji zanieczyszczającej do zawartości i siły aktywnych miejsc wiązania. W badaniu tym zastosowano dwie różne próbki humusowe w celu porównania ich właściwości w transporcie barwnika organicznego. Oba kwasy humusowe stosuje się w oryginalnej postaci ekstrahowanej, jak również w postaci próbek z selektywnie zablokowanymi grupami funkcyjnymi.

8

Badania nad możliwością ekstrakcji substancji humusowych z wybranych surowców

Huculak-Mączka M., Braun M., Hoffmann J., Hoffmann K.

Przemysł Chemiczny

|

2018

|

T. 97, nr 10

1680--1683

PL

W celu określenia możliwości ekstrahowania substancji humusowych z wybranych surowców przeprowadzono procesy ekstrakcji z wykorzystaniem torfu ogrodniczego oraz węgla brunatnego. Badane substancje organiczne otrzymywano poprzez alkaliczną ekstrakcję z użyciem dwóch rodzajów ekstrahentów: 0,1 M roztworu KOH i jego mieszaniny z 0,1 M roztworem Na4P2O7. Roztworu KOH użyto w trzech różnych stężeniach (0,1 M, 0,25 M i 0,5 M). Dla każdego z ośmiu wykonanych procesów ekstrakcji wyznaczono stopnie wyekstrahowania kwasów humusowych oraz kwasów huminowych. Najkorzystniejsze wyniki dla węgla brunatnego wynosiły ok. 50% wyekstrahowania kwasów humusowych, natomiast dla torfu ok. 30%. Rezultaty badań potwierdzają możliwość pozyskiwania substancji humusowych z torfu ogrodniczego i węgla brunatnego przy użyciu zastosowanych cieczy ekstrahujących.

EN

KOH solns. with concns. of (i) 0.1 M, (ii) 0.25 M and (iii) 0.5 M as well as (iv) its mixt. (i) with 0.1 M Na4P2O7 soln., mixed in a 1:1 vol. ratio were used to ext. of the sum of humic and fulvic acids and humic acids from peat and lignite. The mass ratio of org. material to extractant was 1:20. In the main, the extractant (ii) was the most effective for both tested materials. Using this extractant for the lignite, the yields of the sum of humic and fulvic acids and humic acids were 47.52 and 46.47%, resp. For the peat, the yields were 29.35 and 27.90%, resp. The extractants (i) and (iv) were the least effective for lignite and peat, resp.

9

Usuwanie barwników organicznych z roztworów wodnych w obecności substancji humusowych z użyciem pyłowego węgla aktywnego i nanorurek węglowych

Szlachta M., Wójtowicz P.

Ochrona Środowiska

|

2018

|

Vol. 40, nr 2

45--50

PL

W pracy poddano ocenie przydatność pyłowego węgla aktywnego i wielościennych nanorurek węglowych do usuwania syntetycznych barwników organicznych z roztworów modelowych zawierających substancje humusowe. W badaniach, jako substancje modelowe, wykorzystano kationowy barwnik – błękit metylenowy, anionowy barwnik – czerwień Kongo oraz substancje humusowe o masie cząsteczkowej w zakresie 150÷8000 Da. Testowane adsorbenty węglowe charakteryzowały się odmienną strukturą porowatą oraz różnym chemicznym charakterem powierzchni, co wpływało na ich powinowactwo do adsorbatów usuwanych z wodnych roztworów modelowych. Wykazano, że skuteczność adsorpcji błękitu metylenowego i czerwieni Kongo w dużym stopniu zależała od rodzaju zastosowanego adsorbentu oraz ilości substancji humusowych w wodzie. Ponadto potwierdzono, że stosowanie materiałów węglowych częściowo wysyconych substancjami humusowymi niekorzystnie wpływało na skuteczność adsorpcji barwników. Wykazano, że pyłowy węgiel aktywny był skuteczniejszym adsorbentem w usuwaniu błękitu metylenowego, natomiast w przypadku czerwieni Kongo lepsze efekty procesu adsorpcji uzyskano stosując nanorurki węglowe. Wzrost ilości substancji humusowych (określany jako RWO) w oczyszczanym roztworze z 1 mgC/dm3 do 30 mgC/dm3 skutkował większą adsorpcją błękitu metylenowego na badanych adsorbentach węglowych. Odnotowany przyrost skuteczności usuwania tego barwnika wynosił około 12% na pyłowym węglu aktywnym i 34% na nanorurkach węglowych. Badania z udziałem czerwieni Kongo wykazały mniejszy stopień usunięcia tego barwnika z roztworów zawierających większe ilości substancji humusowych na obu adsorbentach węglowych.

EN

The study aimed to assess suitability of multiwalled carbon nanotubes and powdered activated carbon for removal of synthetic organic dyes from model solutions containing humic substances. The model solution contained cationic dye methylene blue, anionic Congo Red and humic substances of molecular weight in the range from 150 to 8000 Da. The carbon adsorbents tested had a different porous structure and surface chemistry which influenced their affinity towards adsorbates removed from the aquatic model solutions. It was demonstrated that the efficacy of the methylene blue and Congo Red adsorption depended on the adsorbent type and the amount of humic substances in water. Further, application of adsorbents pre-loaded with humic substances adversely affected the efficacy of dye adsorption. Studies revealed that the powdered activated carbon was more effective in the methylene blue adsorption, while the carbon nanotubes – in the Congo Red removal. An increase of humic substances (known as DOC) from 1 to 30 mgC/dm3 enhanced the adsorption of methylene blue on the carbon adsorbents tested. The noted increase in efficacy of the dye removal was approximately 12% for the powdered activated carbon and 34% for the carbon nanotubes. The opposite trend was observed for Congo Red where the presence of humic substances adversely affected adsorption on the two carbon adsorbent types.

10

Characterization of fulvic acids contained in municipal sewage puriﬁed with activated sludge

Anielak A. M., Kryłów M., Łomińska-Płatek D.

Archives of Environmental Protection

|

2018

|

Vol. 44, no. 1

70--76

EN

FA discharged from the wastewater treatment plant were extracted from purified effluents for the quantitative and qualitative analysis. The treated sewage from municipal treatment plants was acidified to pH <2 and extracted with ion exchange resins in a laboratory column. After desorption with NH4OH, the fulvic acids were condensed under vacuum and tested for mass performance, UV-VIS light spectra, IR absorption spectra, elementary composition and other elements. Their structure was analysed and compared to FA present in surface waters and in sewage treated in other sewage treatment plants based on the authors’ own research and the literature data. The concentration of FA in the treated sewage was 5.2 mg/L. There is a high interdependence between the IR spectrum analysis in the visible light and the elementary composition of FA extracted from different environments, confirming the conclusions pertaining to the structure and properties of the acids being tested. The longer sewage is subjected to a biological treatment process, the greater the degree of aromatic condensation and humus maturity of the FA contained within it. FA contained in the sewage treated in the three biological sewage treatment plants have the ratio A2/A3 (the ratio of the absorbance of light with the wavelength of 250 and 300 nm) equal to the value 1.7. There is a high interdependence between the IR spectrum analysis in the visible light and the elementary composition of FA extracted from different environments, confirming the conclusions pertaining to the structure and properties of the acids being tested.

PL

W celu określenia jakościowej i ilościowej charakterystyki kwasów fulwowych odprowadzanych z oczyszczalni ścieków komunalnych przeprowadzono ich ekstrakcję ze ścieków oczyszczonych. Oczyszczone ścieki z oczyszczalni miejskiej zakwaszono do pH <2 i ekstrahowano żywicami jonowymiennymi w kolumnie laboratoryjnej. Po desorpcji roztworem NH4OH, KF zatężano w próżni i badano ich suchą masę, widmo UV-VIS, widmo absorpcji IR, skład elementarny i inne pierwiastki. Na podstawie własnych badań i danych z literatury przeanalizowano strukturę otrzymanych kwasów fulwowych i porównano je z kwasami fulwowymi występującymi w wodach powierzchniowych oraz ściekach oczyszczonych w innych oczyszczalniach ścieków. Stężenie kwasów fulwowych w ściekach oczyszczonych wynosiło 5,2 mg/L. Badania wykazały, że istnieje duża współzależność między analizą widma IR, w świetle widzialnym i składem elementarnym ekstrahowanych kwasów fulwowych z różnych środowisk, potwierdzająca wnioskowania dotyczące budowy i właściwości badanych kwasów. Kwasy fulwowe wyekstrahowane ze ścieków miały zawartość węgla, azotu, wodoru i tlenu, typową dla kwasów fulwowych. Im dłużej ścieki poddawane są procesowi biologicznego oczyszczania, tym większy jest stopień kondensacji aromatycznej i dojrzałości humusowej zawartych w nich kwasów humusowych. Kwasy fulwowe zawarte w ściekach oczyszczonych w trzech różnych biologicznych oczyszczalniach mają iloraz A2/A3 (iloraz absorbancji światła o długości fali 250 i 300 nm) równy wartości 1,7. Istnieje duża współzależność między analizą widma IR, w świetle widzialnym i składu elementarnego ekstrahowanych kwasów humusowych z różnych środowisk, potwierdzająca wnioskowania dotyczące budowy i właściwości badanych kwasów.

11

Wpływ twardości wody na usuwanie związków humusowych metodą ultradźwiękową

Stępniak I.

Inżynieria i Ochrona Środowiska

|

2017

|

T. 20, nr 4

497--508

EN

The research aimed to determine the effect of water hardness on the efficiency of removing humic compounds by ultrasound method. This problem was considered in the context of the possibility of using ultrasounds for the treatment of waters containing the tested natural organic admixtures, which complicate water treatment processes. A solution of 10 mg/L humic substances (SH) was prepared from a sodium humic acid formulation. The solutions were prepared on the basis of deionized water, at five degrees of water hardness. The ultrasonic disintegrator VCX 750 with a frequency of 20 kHz and power of 750 W was used for sonification of the examined samples. The following ultrasonic parameters were used: sonication time of 1,5 and 10 minutes, vibration amplitude 20, 70 and 115 μm. The intensity of the ultrasonic field was sufficient to evoke the impact wave and form cavitation bubbles in the solution. Under these conditions, sonochemical oxidation processes occur, including the generation of free radicals responsible for reactions with high oxidation potential. The energy density determining the dose of ultrasound was from 5.9 to 509 kJ/L, depending on the ultrasonic parameters. To assess the impact of mechanical and chemical processes on SH removal from the water of different hardness, changes in the content of dissolved organic carbon (DOC) were studied. Based on the conducted tests, significant influence of water hardness on the effectiveness of removing humic substances by ultrasound was confirmed. Attention is paid to very hard alkaline water in which SH is dissociated, and Ca2+ cations inhibit radical formation. In this case, the sonochemical oxidation in the radical reactions was not intense. The influence of the vibration amplitude and the time of sonication decisive for the energy density introduced into the tested medium was also shown. Over 60% of the effectiveness of the process was recorded in samples of medium hard and hard water. The most favorable SH removal effect was found for hard water and it was 65% (t = 1min, A = 20 μm). In very hard water the process was less effective. The maximum parameters of the applied ultrasonic field did not substantially increase the effects of DOC reduction.

PL

Badania miały na celu określenie wpływu twardości wody na skuteczność usuwania związków humusowych metodą ultradźwiękową. Problem ten rozpatrywano w kontekście możliwości wykorzystania ultradźwięków do oczyszczania wód zawierających badane naturalne domieszki organiczne, które komplikują procesy uzdatniania wody. Roztwór substancji humusowych (SH) o stężeniu 10 mg/l sporządzono z preparatu soli sodowej kwasów humusowych. Roztwory przygotowano na bazie wody o różnych stopniach twardości. Do sonifikacji badanych próbek wykorzystano dezintegrator ultradźwiękowy VCX 750 częstotliwości 20 kHz i mocy 750 W. Do oceny wpływu procesów mechanicznych i sonochemicznych na usuwanie SH z wody o różnej twardości badano zmiany zawartości rozpuszczonego węgla organicznego (RWO). Na podstawie przeprowadzonych badań potwierdzono istotny wpływ twardości wody na skuteczność usuwania substancji humusowych metodą ultradźwiękową. Wykazano także wpływ amplitudy drgań i czasu nadźwiękawiania decydujących o gęstości energii wprowadzonej do badanego ośrodka. Ponad 60% skuteczności procesu notowano w próbkach wody o średniej twardości i twardej. Najkorzystniejszy efekt usuwania SH stwierdzono dla wody twardej i wynosił on 65% (t = 1 min, A = 20 μm). Zwrócono uwagę na wodę bardzo twardą alkaliczną, w której SH są zdysocjowane, a kationy Ca2+ inhibitują powstawanie rodników. W tym przypadku badany proces był mniej skuteczny. Maksymalne parametry stosowanego pola ultradźwiękowego zasadniczo nie zwiększały efektów obniżenia RWO.

12

Ocena skuteczności procesu adsorpcji w usuwaniu substancji humusowych z wody

Kaleta J., Puszkarewicz A., Papciak D.

Inżynieria Ekologiczna

|

2017

|

Vol. 18, nr 4

107--115

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań laboratoryjnych dotyczących możliwości wykorzystania węgli aktywnych produkcji polskiej (WD-ekstra, WG-12, WG-15, AG-5 i DTO) do usuwania substancji humusowych z wody. Celem przeprowadzonych badań było ilościowe sformułowanie procesu adsorpcji, oraz ustalenie wpływu różnych czynników na jego przebieg. Nakreślone w celu pracy zadania próbowano rozwiązać posługując się modelowymi układami doświadczalnymi. Jako adsorptyw stosowano roztwór modelowy zawierający substancje humusowe w ilości 20 mg/dm3. Procesy adsorpcji prowadzone w układzie porcjowym najlepiej opisywały izotermy Freundlicha. Na podstawie izoterm wyliczono zdolność adsorpcyjną testowanych węgli aktywnych. Warunki przepływowe realizowano metodą filtracji kolumnowej. Na podstawie uzyskanych wyników sporządzono krzywe przebicia–izoplany, które posłużyły do wyznaczenia pojemności adsorpcyjnych w warunkach przepływowych. Największe wartości pojemności sorpcyjnych wyznaczone zarówno w warunkach nieprzepływowych jak i przepływowych posiadały węgle WD – ekstra (7,71 mg/g) i DTO (7,40 mg/g). Krzywe wyjścia (izoplany) wykorzystano również do określenia strefy przenikania masy (wysokości frontu adsorpcji) oraz do obliczenia prędkości przesuwania się strefy wymiany masy.

EN

The paper presents the results of laboratory tests on possibility of utilizing active carbons produced in Poland (WD-ekstra, WG-12, WG-15, AG-5 and DTO) for removing humic substances from water. The objective of the tests was to arrive at a quantitative formulation of the adsorption process, as well as determine the effect of various factors on process course. An attempt was made to solve the tasks set in the study purpose using model experimental setups. A model solution with humic substances in the concentration of 20 mg/dm3 was employed. The processes of adsorption conducted in a batch mode were best described by Freundlich isotherms. The adsorption capacity of the tested active carbons was calculated on the basis of the isotherms. The flow conditions were created with columnar filtration method. On the basis of the obtained results, the breakthrough curves, so-called iso-planes, were prepared and served to determine the adsorption capacities in flow conditions. The WD-extra (7.71 mg/g) and DTO (7.40 mg/g) carbons exhibited the highest values of adsorption capacities, as determined in both non-flow and flow conditions. The exit curves (iso-planes) were also utilized to determine the mass penetration zone (the adsorption front height), as well as to calculate the rate of mass-exchange zone advance.

13

Podstawowe właściwości fizykochemiczne i chemiczne oraz możliwości wykorzystania samoczynnie koagulujących brunatnych wód poziomu mioceńskiego z regionu Wielkopolski

Drobnik M., Latour T.

Przegląd Geologiczny

|

2016

|

Vol. 64, nr 12

1034--1039

EN

The Miocene aquifer of the Wielkopolska region contains humic acids. Eight water intakes containing gradually coagulating brown waters were examined. Some physicochemical and chemical properties (among others: reaction, colour, electrical conductivity, absorbance spectrum for wavelengths 254, 420, 465 and 665 nm, and contents of calcium, iron, sodium, hydrocarbonates chlorides and humic acids) of the water were determined in the well, and later after precipitation of dark brown sediment. Initial and differential 4th-degree absorption spectra UV-VIS of humic acids and their fractions have been determined as hymatomelanic and humic acids dissolved in water and contained in the sedimentation part after the passage of two weeks. The Miocene waters are cloassified as low-mineralized hydrocarbonate-chloride-sodium water containing humic acids in the amount ranging from 11.0 to 94.2 mg/dm3. Based on chemical composition of both precipitated sediments and water after precipitation, different ways of usage of the brown waters are suggested: for balneological purposes (e.g. recreational bath in spas) in cosmetic salons (preparation for skin nursing), and in agriculture, floriculture or domestic use.

14

Metody analizy, izolacji i frakcjonowania substancji humusowych naturalnie występujących w środowisku wodnym

Urbanowska A., Kabsch-Korbutowicz M.

Instal

|

2016

|

nr 10

51--56

PL

Głównym składnikiem naturalnej materii organicznej są wielkocząsteczkowe substancje humusowe. Są to związki, które stanowią złożone heterogeniczne polimery kwasowe o barwie żółtej lub brązowej. Powstają w wyniku mikrobiologicznych reakcji, będących rezultatem rozkładu martwych tkanek roślinnych i zwierzęcych. Aby określić skład pierwiastkowy substancji humusowych przeprowadza się analizę elementarną. Ze względu na chemiczną złożoność tych związków uzyskane wyniki analizy elementarnej dają jedynie ogólny pogląd na ich strukturę i pochodzenie. Aby uzyskać bardziej szczegółowe informacje stosuje się inne techniki analityczne, np. chromatografię wykluczenia, spektroskopię UV-VIS. Prowadzenie kompleksowych badań nad strukturą i właściwościami substancji humusowych wymaga ich zatężania i wyizolowania z matrycy wodnej. W tym celu najczęściej wykorzystuje się adsorpcję na żywicach polimerowych oraz procesy membranowe.

EN

Macromolecules of humic substances are the main component of natural organic matter. Humic substances are complex heterogeneous acidic polymers, yellow or brown, created in microbiological reactions during decomposition of plant and animal remains. Elemental analysis is used in order to determine humic substances elemental composition, but because of their chemical complexity the results gives only overall view of their structure and origin. To obtain more specific data other techniques have to be employed, e.g. size-exclusion chromatography, UV-VIS spectroscophy. Extensive examination of humic substances structure and properties requires their concentration and isolation from water. Polymeric resin adsorption and membrane processes are the most often used for this purpose.

15

Humic substances as by-product precursors generated during oxidation and disinfection – review of the literature

Łomińska D.

Czasopismo Techniczne. Środowisko

|

2016

|

Y. 113, iss. 1-Ś

73--85

EN

Humic substances (HS), including soluble fulvic acids (FA), are commonly occurring pollutants, particularly in surface waters. HS were considered as substances, which are harmless for humans until now. They were mainly removed from the water because of turbidity, color and as a source of odor. HS in the process oxidation and disinfection are precursors of carcinogenic and mutagenic substances. Because of this, an analysis has been conducted, discussing their construction, properties and methods used of their disposal.

PL

Do powszechnie występujących zanieczyszczeń, szczególnie wód powierzchniowych należą substancje humusowe (SH), w tym rozpuszczalne kwasy fulwowe (KF). SH dotychczas uważane były za substancje zupełnie nieszkodliwe dla człowieka, a usuwane były z wody głównie ze względu na mętność, barwę oraz jako źródło przykrego zapachu. W procesach utleniania oraz dezynfekcji SH są prekursorami substancji kancerogennych oraz mutagennych. Ze względu na ten fakt przeprowadzono analizę studialną ich budowy oraz właściwości, a także stosowanych metod ich unieszkodliwiania.

16

Ocena wykorzystania ekstrakcji za pomocą NaOH do oznaczania zawartości substancji humusowych w kompostowanym materiale

Siebielska I., Sidełko R., Walendzik B., Kołacz N, Skubała A

Inżynieria i Ochrona Środowiska

|

2014

|

T. 17, nr 3

441--448

PL

Metoda oznaczenia zawartości substancji humusowych zastosowana w badaniach jest powszechnie używana do oznaczania stężeń wspomnianych związków w kompostach. Celem przeprowadzonych badań wstępnych pracy była ocena przydatności metody ekstrakcji za pomocą roztworu 0,5 M NaOH w materiałach pobranych z kolejnych faz kompostowania w celu określenia stopnia dojrzałości produktu. Próbki do badań pobrano z miejskiej oczyszczalni ścieków Przedsiębiorstwa „Wodociągi Słupsk” o średniodobowym przepływie docelowym wynoszącym około 28 200 m3 ścieków. Wsadem do kompostowania były odwodnione i przefermentowane osady ściekowe zmieszane ze słomą, korą i zrębkami. Uzyskane w badaniach wyniki w przypadku materiałów z fazy gorącej były obarczone dużym błędem. Na tej podstawie uznano, iż ekstrakcja substancji humusowych za pomocą roztworu NaOH może być metodą zalecaną jedynie dla dojrzałego produktu kompostowania.

EN

The research method which was used in these studies is commonly used to determine concentrations of humic acids and humin acids in the soil. The aim of this study was to evaluate the usefulness of NaOH extraction method of materials taken from the first and last phase of composting. The samples were taken from wastewater treatment plant, which flow target was approximately 28 200 m 3 of sewage. The feedstock for composting was dehydrated and fermented sewage sludge mixed with straw, bark and wood chips. Five samples were tested; compost from the second week of composting - hot phase of composting (the sample 1), compost from the fifth week of composting (the sample 2) - end of the hot phase of composting, mature compost (the sample 3) - and of the maturing phase, compost prepared to further use, the dehydrated and fermented sewage sludge and the straw. The sample 1 contained 5.24 g/kg dry matter of the carbon of the humic acids and 3.38 g/kg dry matter of the carbon of the humin acids. The sample 2 contained 5.85 g/kg dry matter of the carbon of the humic acids and 3.52 g/kg dry matter of the carbon of the humin acids. The sample 3 contained 4.53 g/kg dry matter of the carbon of the humic acids and 3.11 g/ kg dry matter of the carbon of the humin acids. The sample 4 contained 6.34 g/kg dry matter of the carbon of the humic acids and 3.29 g/kg dry matter of the carbon of the humin acids. The sample 5 contained 6.56 g/kg dry matter of the carbon of the humic acids and 6.14 g/kg dry matter of the carbon of the humin acids. The humic substances, and also the lignin, the cellulose and the hemicellulose were extracted in this method. For this reason, the results of the materials taken from the hot stage may be obviously erroneous. Because of the fact that the mineralisation in the maturing phase of the composting was ended, it can be concluded, that the humic acids have dominated in the final compost. This indicates that the composting was successful. This results suggested, that the NaOH extraction of the humic substances may be recommended only for the mature product of composting - compost.

17

Zastosowanie procesu wymiany jonowej do usuwania naturalnych substancji organicznych z wody

Kabsch-Korbutowicz M.

Ochrona Środowiska

|

2013

|

Vol. 35, nr 1

11--18

PL

Omówiono zastosowanie procesu wymiany jonowej do usuwania z wody naturalnych makrocząsteczek organicznych. Możliwość ta wynika z faktu, iż znaczna część naturalnych substancji organicznych ma charakter makroanionów i stąd mogą być one usuwane na żywicach anionowymiennych. Także frakcja związków organicznych pozbawiona ładunku elektrycznego może zostać usunięta z wody wyniku adsorpcji na jonitach. Wykazano, że o skuteczności usuwania naturalnych substancji organicznych decydują m.in. właściwości fizyczno-chemiczne oczyszczanej wody, właściwości stosowanej żywicy oraz sposób realizacji procesu wymiany jonowej. Korzyści wynikające z wykorzystania wymiany jonowej do usuwania makrocząsteczek organicznych z wody to – oprócz bardzo wysokiej skuteczności – także minimalne wtórne zanieczyszczenie wody oraz bardzo niewielkie ilości odpadów wymagających zagospodarowania. Dodatkowo, coraz częstsze stosowanie tej techniki w układach oczyszczania wody wynika z faktu, iż koszty inwestycyjne i eksploatacyjne procesu wymiany jonowej są porównywalne do kosztów równie skutecznych metod oczyszczania wody ze związków organicznych, np. nanofiltracji lub adsorpcji na węglu aktywnym.

EN

Application of ion exchange process to removal of natural organic matter (NOM) from water was discussed. The majority of natural organic particles show properties of macroions and therefore they may be removed using anion exchange resins. Also, the fraction of organic compounds lacking electric charge may be removed from water using ion exchange adsorption. It was proved that efficiency of NOM removal depends, among others, on the physicochemical properties of water being purified, type and properties of the resin used as well as on the ion exchange method. The advantages of ion exchange process application to NOM separation from water include, apart from very high efficiency, minimum secondary water contamination and low amount of wastes to be disposed. Additionally, an increasing popularity of ion exchange in drinking water treatment results from investment and operating costs being comparable to costs of equally effective water treatment processes like nanofiltration or activated carbon adsorption.

18

Wpływ twardości wody i pH roztworów na efektywność sonosorpcji substancji humusowych na węglu aktywnym

Olesiak P., Stępniak L.

Inżynieria i Ochrona Środowiska

|

2013

|

T. 16, nr 3

405--415

PL

Badania miały na celu określenie wpływu twardości i pH wody na skuteczność sorpcji substancji humusowych (SH) prowadzonej w układzie klasycznym oraz po ultradźwiękowej modyfikacji roztworu SH. W przypadku sonosorpcji istotne było wykazanie, jak podane parametry (twardość i pH) wpływają na skuteczność ultradźwiękowego wspomagania sorpcji klasycznej. Jako sorbent zastosowano granulowany węgiel aktywny ROW 08 Supra. Adsorbat stanowił wodny roztwór SH o stężeniu 20 mg/dm3. Roztwór SH na bazie wody dejonizowanej sporządzono z preparatu soli sodowej kwasów humusowych. Proces sorpcji prowadzono w warunkach statycznych. Badano skuteczność procesów sorpcji i sonosorpcji z wodnych roztworów SH o pięciu stopniach twardości wody. Badania procesu sonosorpcji polegały na modyfikacji ultradźwiękowej roztworu SH przed sorpcją w układzie klasycznym. Do sonifikacji badanych próbek wykorzystano dezintegrator ultradźwiękowy VCX 750 o częstotliwości 20 kHz i mocy 750 W. Zastosowano następujące parametry ultradźwiękowe: czas nadźwiękawiania 5 minut, amplituda drgań 114 μm. Natężenie pola ultradźwiękowego wynosiło około 60 W/cm2 i było wystarczające do utworzenia się w roztworze pęcherzyków kawitacyjnych i generowania wolnych rodników. Dla oceny skuteczności procesu sorpcji i sonosorpcji SH badano zmiany zawartości rozpuszczonego węgla organicznego (RWO) i absorbancji UV254. Na podstawie przeprowadzonych badań stwierdzono, że zawartość jonów Ca2+ poprawia skuteczność sorpcji SH. Skuteczność procesu wyrażona poprzez zmiany RWO i absorbancji UV254 była najwyższa dla wody o V stopniu twardości. Odnotowano w tym przypadku skuteczność sorpcji SH wynoszącą 78% (dla RWO). Skuteczność metody ultradźwiękowej do wspomagania sorpcji SH w znacznym stopniu zależy od twardości wody. Zawartość jonów Ca2+ zmniejsza skuteczność oddziaływania ultradźwięków na SH i w konsekwencji efekty sorpcji. Wzrost skuteczności procesu był najwyższy dla wody dejonizowanej (dla RWO 20%). Przy wysokiej twardości wody notowano niekorzystny wpływ modyfikacji ultradźwiękowej SH. Sorpcja SH zachodziła z najwyższą skutecznością (potwierdzoną obniżeniem RWO i absorbancji UV254) przy niskim pH = 2,5. Wzrost pH zmniejsza skuteczność stosowania metody ultradźwiękowej do wspomagania sorpcji SH.

EN

The use of activated carbons (AC) to remove impurities from water with its treatment brings many benefits, hence the growing interest for the use of AC water purification stations. Among the substances which benefit many difficulties in their removal are included humic substances (HS), among which the most numerous are the sodium salts of humic acids. Studies were conducted to evaluate the effectiveness adsorption of sodium of humic acids with varying hardness and varying pH solutions. In order to assess the influence on the sorption HS sonochemistry in variable hardness and pH, some of the test solutions was subjected to ultrasonic modification. There was used ultrasonic disintegrator Sonics VCX 750 with a capacity of 20 kHz. The study included a process of adsorption on activated carbon pollution, symbol ROW 08 Supra. The process was carried out in dynamic conditions, with a two-hour agitation, and the HS sample solution twenty two-hour atoms and static contact. For the analysis of the sorption tests the following parameters were used: analysis of dissolved organic carbon (DOC) and UV254 absorbance. The obtained results show that the highest levels of water hardness which is the largest Ca2+ content affect a significant reduction in HS out of the water. Test pH equal to 2.5 and in particular 10 also have a positive effect on the efficiency of the process. Intensification of the process through the influence of ultrasonic field has a positive influence on the sorption of HS from the water.

19

Problemy związane z występowaniem substancji humusowych w wodach podziemnych

Krupińska I.

Zeszyty Naukowe. Inżynieria Środowiska / Uniwersytet Zielonogórski

|

2012

|

nr 148 (28)

55-72

PL

Substancje humusowe to najbardziej rozpowszechniona w przyrodzie grupa związków organicznych. W artykule omówiono budowę oraz właściwości fizyczno-chemiczne substancji humusowych oraz ich wpływ, na jakość i oczyszczanie wody podziemnej. Współwystępowanie substancji humusowych i żelaza w wodach podziemnych powoduje, że określona część żelaza występuje w postaci połączeń żelazoorganicznych a woda charakteryzuje się zwiększoną intensywnością barwy i mętnością. Skuteczne oczyszczanie takich wód stwarza problemy technologiczne i praktycznie nie jest możliwe do uzyskania w tradycyjnie stosowanych procesach oczyszczania wód podziemnych.

EN

Humic substances are included in a group of most widespread organic compounds on the Earth. The paper includes review of literature concerning structure, the physico-chemical properties of humic substances and their impact on quality of groundwater and treatment. Coexistence of humic substances and iron in groundwater causes that a particular part of iron occurs in a form of ferro-organic compounds, whereas water has an increased colour intensity and turbidity. Successful purification of such water creates technological problems and is practically impossible to achieve by applying traditional groundwater treatment processes.

20

Wybrane substancje organiczne występujące w wodach powierzchniowych, będące prekursorami UPUD

Anielak A. M., Jaworska E., Pitrus K.

Technologia Wody

|

2012

|

Nr 4 (18)

33-38

PL

Naturalne i antropogeniczne substancje organiczne zawarte w wodach powierzchniowych nie zawsze są toksyczne, ale w wyniku procesów utleniania i dezynfekcji stają się substancjami niebezpiecznymi, tzw. ubocznymi produktami procesu utleniania i dezynfekcji. W pracy przedstawiono trzy grupy takich zanieczyszczeń: węglowodory aromatyczne, substancje humusowe i pestycydy.

EN

Natural and anthropogenic organic matter in surface waters are not always toxic, but as a result of oxidation and disinfection are hazardous substances, so called by-products of oxidation and disinfection. The paper presents three groups of such pollutants, polycyclic aromatic hydrocarbons, humic substances and pesticides.