Usuwanie zanieczyszczeń w wodach technologicznych metalurgii metali nieżelaznych za pomocą reakcji Fentona

• Autorzy: Kurowski, R. , Czaplicka, M. , Fijałkowska, A. , Bratek, Ł.

Warianty tytułu

EN

Removal of impurities in industrial water by Fenton reaction

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań laboratoryjnych utleniania wody technologicznej, charakteryzującej się wysokim ChZT oraz pH < 2, za pomocą nadtlenku wodoru oraz odczynnika Fentona. Badania prowadzono przy różnych stosunkach masowych ChZT: H2O2 oraz ChZT: H2O2:Fe2+. Stwierdzono, że najwyższe obniżenie tego parametru wynoszące 44 % nastąpiło dla zależności ChZT(gO2) : H2O2(g) jak 1,0 : 2,5. Przebieg zmian ChZT w funkcji czasu wskazuje, że reakcje chemiczne prowadzące do obniżenia tego parametru zachodzą bezpośrednio po dodaniu utleniacza. Wyniki badań możliwości wykorzystania reakcji Fentona do obniżenia ChZT wykazały, najwyższy spadek wartości tego parametru, o około 64 %, nastąpił przy stosunku reagentów ChZT(gO2) : H2O2(g) : Fe2+(g) równym 1,0 : 2,5 : 1,25. Korekcja pH do poziomu około 3 pozwoliła na zwiększenie efektywności spadku ChZT o 77 %. Dodatek zarówno nadtlenku wodoru, jak i odczynnika Fentona prowadził do powstawania fazy stałej zbudowanej głównie z żelaza, arsenu oraz jonów siarczanowych (VI).

EN

The study presents results of laboratory investigations into oxidation of process water of high COD and pH < 2, with application of hydrogen peroxide and Fenton’s reagent. The studies were conducted at various COD: H2O2 and COD:H2O2:Fe2+ ratios. It was found out that the highest reduction (44 %) of the parameter was reached for COD(gO2):H2O2(g) of 1.0:2.5. Changes of COD with time indicate that chemical reactions leading to reduction of the parameter take place immediately after oxidizer addition. Investigations into possibilities for application of Fenton reaction for COD reduction showed that the biggest reduction of that parameter, of about 64 %, was reached at COD(gO2):H2O2(g):Fe2+(g) ratio of 1,0 : 2,5 : 1,25. Correction of pH to the level of about 3 brought increase in COD reduction efficiency by 77 %. Both addition of hydrogen peroxide and Fenton’s reagent resulted in formation of solid phase which was mainly composed of iron, arsenic and sulfate(VI) ions.

Słowa kluczowe

PL

utlenianie; reakcja Fentona; wody technologiczne

EN

oxidation; Fenton reaction; process water

• Czasopismo: Rudy i Metale Nieżelazne
• Rocznik: 2013
• Tom: R. 58, nr 7
• Strony: 365-369
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys., fot.

Twórcy

autor

Kurowski, R.

• Instytut Metali Nieżelaznych, Gliwice,

autor

Czaplicka, M.

• Instytut Metali Nieżelaznych, Gliwice

autor

Fijałkowska, A.

• Instytut Metali Nieżelaznych, Gliwice

autor

Bratek, Ł.

• Instytut Metali Nieżelaznych, Gliwice

Bibliografia

• 1. Kowal A. L., Świderska-Bróż M.: Oczyszczanie wody. Wydaw. Nauk. PWN Warszawa 1997.
• 2. Anielak M.: Chemiczne i fizykochemiczne oczyszczanie ścieków. Wydaw. Nauk. PWN Warszawa 2000.
• 3. Duesterberg C. K., Waite T. D.: Process optimization of Fenton oxidation using kinetic modeling. Environ. Sci. Technol. 2006, t. 40, s. 4189-4195.
• 4. Zhang H., Choi H. J., Huang C. P.: Optimization of Fenton process for the treatment of landfill leachate. J. Hazard. Mater 2005, t. 125, s. 166-174.
• 5. Goi A. J., Trapido M.: Hydrogen peroxide photolysis, Fenton reagent and photo-Fenton for the degradation of nitrophenols: a comparative study. Chemosphere 2002, t. 46, s. 913-922.
• 6. Kim S.-M., Vogelpohl A.: Degradation of organic pollutants by the photo-Fenton-process. Chem. Eng. Technol. 1998, t. 21, nr 2, s. 187-191.
• 7. Utset B., Garcia J., Casado J., Domenech X., Peral J.: Replacement of H2O2 by O2 in Fenton and photo-Fenton reactions. Chemosphere 2000, t. 41, s. 1187-1192.
• 8. Bremner D. H., Chakinala A. G., Gogate P. R., Burgess A. E.: Treatment of industrial wastewater effluents using hydrodynamic cavitation and the advanced Fenton process. Ultrason. Sonochem. 2008, t. 15, s. 49-54.
• 9. Min H., Wang M. Z., Yang G. Q., Feng H. J., Lv Z. M.: Optimization of Fenton process for decoloration and COD removal in tobacco wastewater and toxicological evaluation of the effluent. Water Sci. Technol. 2011, t. 63, s. 2471-2477.
• 10. Neyens E., Baeyens J.: A review of classic Fenton’s peroxidation as an advanced oxidation technique. J. Hazard. Mater. 2003, t. 98, s. 33-50.
• 11. Barbusiński K.: Zmiany właściwości osadu czynnego podczas kondycjonowania nadtlenkiem wodoru oraz odczynnikiem Fentona. Chemia i Inżynieria Ekologiczna 1999, t. 6, nr 4, s. 319-328.
• 12. Barbusiński K., Kościelniak H.: Rozkład zanieczyszczeń przemysłowych za pomocą reakcji Fentona. Chemia i Inżynieria Ekologiczna 1997, t. 4, nr 2, s. 153-162.
• 13. Hsueh C. L., Huang Y. H., Wang C. C., Chen C. Y.: Degradation of azo dyes using low iron concentration of Fenton and Fenton- like system. Chemosphere 2005, t. 58, s. 1409-1414.
• 14. Ma J., Graham N.: Degradation of atrazine by manganese catalysed ozonation: influence of humic substances. Water Res., 1999, t. 33, s. 785-792.
• 15. Chen P ., Pignatello J . J .: Role of quinine intermediates as electron shuttles in Fenton and photoassisted Fenton oxidations of aromatic compounds. Environ. Sci. Technol. 1997, t. 31, s. 2399-2406.
• 16. Brillas E., Calpe J. C., Casado J.: Mineralization of 2,4-D by advanced electrochemical oxidation processes. Water Res. 2000, t. 34, s. 2253-2262.
• 17. Gözmen B., Oturan M. A., Oturan N. O.: Indirect electrochemical treatment of bisphenol in water via electrochemically generated Fenton’s reagent. Environ. Sci. Technol. 2003, t. 37, s. 3716-3723.
• 18. Neyens E., Baeyens J.: A review of classic Fenton’s peroxidation as an advanced oxidation technique. J. Hazard. Mater. 2003, t. 98, s. 33-50.
• 19. Wąsowski J., Piotrowska A.: Rozkład organicznych zanieczyszczeń wody w procesach pogłębionego utleniania. Ochrona Środowiska 2002, t. 85, nr 2, s. 27-32.
• 20. De Laat J., Gallard H.: Catalytic decomposition of hydrogen peroxide by Fe(III) in homogeneous aqueous solution: mechanism and kinetic modeling. Environ. Sci. Technol. 1999, t. 33, s. 2726-2732.