Wpływ właściwości węgli aktywnych na szybkość usuwania wybranych barwników z roztworów w obecności nadtlenku wodoru

Postępujący rozwój przemysłu nierozerwalnie wiąże się z powstawaniem ścieków o złożonym składzie chemicznym, często charakteryzujących się obecnością substancji niebezpiecznych. Oczyszczanie tych ścieków, pomimo dostępności szeregu metod licznych, chemicznych i biologicznych, stanowi wciąż istotny problem. Szczególnie w przypadku gdy w ściekach obecne są substancje oporne na degradację i toksyczne w stosunku do mikroorganizmów. Przykładem ścieków, których oczyszczanie nastręcza wiele problemów, są ścieki barwne pochodzące z przemysłu farbiarskiego, włókienniczego, poligraficznego. Występujące w tych ściekach barwniki to złożone cząsteczki organiczne i metaloorganiczne zawierające pierścienie aromatyczne i zawierające ugrupowania azowe, nitrowe, nitrozowe, chinoidowe, iminochinoidowe, polienowe lub disiarczkowe [1, 8, 9]. Z uwagi na ogromną ilość związków stosowanych jako barwniki, różniących się grupami chromoforowymi oraz podstawnikami nadającymi im specyficzne właściwości jak rozpuszczalność, polarność do ich usuwania ze ścieków konieczne jest stosowanie, a często nawet łączenie wielu metod takich jak biodegradacja, koagulacja, sorpcja, utlenianie i filtracja [1÷3, 7÷11]. Dane literaturowe [7, 9, 11], jak i wdrożone rozwiązania [10] wskazują, że coraz częściej do oczyszczania ścieków zawierających barwniki stosuje się metody pogłębionego utleniania (AOP Advanced Oxidation Process), wykorzystujące wysoki potencjał utleniający (2,8 mV) powstających w środowisku reakcji rodników hydroksylowych OH [14]. Rodniki te powstają w efekcie działania promieniowania UV na ozon lub nadtlenek wodoru oraz w reakcji Fentona w obecności lub bez promieniowania ultrafioletowego. Wysoko reaktywne rodniki hydroksylowe reagują praktycznie ze wszystkimi związkami organicznymi powodując ich rozkład na prostsze cząsteczki lub prowadząc do całkowitego utlenienia. To sprawia, że utlenianie chemiczne metodą AOP jest coraz częściej rozważane nie tylko jako uzupełnienie ale również jako alternatywa dla metod konwencjonalnych. Niestety poważną wadą metod AOP jest stosowanie znacznych ilości utleniaczy, z uwagi na rozcieńczenie zanieczyszczeń organicznych jak i możliwość powstawania produktów pośrednich utlenienia, co w konsekwencji prowadzi do zwiększenia ilości ścieków oraz kosztów. Z tego też względu istotnego znaczenia nabiera połączenie pogłębionego utleniania z sorpcją. Wprowadzony do układu reakcyjnego sorbent pozwala zarówno na zatężenie zanieczyszczeń jak i wiąże produkty pośrednie degradacji. Najkorzystniejszym sorbentem wydaje się być węgiel aktywny. Jak wskazują dane literaturowe [2, 9, 11, 13] katalizuje on rozkład utleniaczy takich jak ozon lub nadtlenek wodoru z utworzeniem reaktywnych rodników hydroksylowych. Połączenie w jednym procesie sorpcji i utlenienia katalizowanego węglem aktywnym zapewnia wzrost skuteczności usuwania barwników. Celem prezentowanej pracy była ocena skuteczności usuwania z roztworu wodnego wybranych barwników takich jak fiolet krystaliczny i czerwień fenolowa, poprzez ich utlenianie nadtlenkiem wodoru w obecności różnych węgli aktywnych i podjęcie próby znalezienia zależności pomiędzy właściwościami fizykochemicznymi węgli oraz budową barwników i ilością utleniacza, a efektywnością procesu.

Czasopismo: Rocznik Ochrona Środowiska
Dziedziny: nauki inżynieryjno-techniczne, nauki ścisłe i przyrodnicze
Dyscypliny: inżynieria środowiska, górnictwo i energetyka, nauki o ziemi i środowisku