Utlenianie fenolu w procesie foto-Fentona katalizowanym przez klinoptylolit modyfikowany Co

W pracy przedstawiono wyniki badań utleniania fenolu w procesie foto-Fentona z zastosowaniem heterogenicznego katalizatora Co-Clin (naturalny klinoptylolit, modyfikowany jonami Co(II)). Analiza widm EDS mikroskopem skaningowym wykazała, że modyfikacja ma charakter powierzchniowy i wewnątrzkanałowy, a krystality Co3O4 są nierównomiernie rozproszone na powierzchni zeolitu – więcej jest ich wzdłuż struktury krystalicznej i charakteryzują się większą zawartością Co (ok. 1,4% wag.). Przy wyższej z badanych, dawce zeolitu 5 g/l (zawierającej ok. 43 mg Co) po 4 godzinach procesu utleniania, usunięto zaledwie 20% TOC. Jednocześnie badania wykazały, że w wyniku rozkładu zmniejsza się stężenie fenolu, a powstaje jako produkt pośredni głównie hydrochinon i w śladowej ilości rezorcyna. W badanym zakresie czasu trwania reakcji utleniania nie powstawały kolejne jej produkty. Podczas reakcji utleniania, wraz z obniżaniem się pH roztworu, z powierzchni zeolitu wymywane są jony Co(II), które nie wpływają jednak znacząco na efektywność procesu foto-Fentona. Przy udziale homogenicznego katalizatora uzyskano zaledwie 4% usunięcie TOC, które było porównywalne z efektem uzyskanym w układzie bez katalizatora: H2O2+UV. Świadczy to, że utlenianie fenolu zachodzi przede wszystkim w heterogenicznym procesie foto-Fentona, aczkolwiek jego niewielka efektywność wyklucza zastosowanie katalizatora Co-Clin w skali technicznej do utleniania zanieczyszczeń przemysłowych

Impact of zeolites modification on their physicochemical properties

Zeolites are crystalline, hydrated aluminosilicates of alkali and alkaline earth metals (Na, K, Mg, Ca, Sr, Ba), in which the pore size is 0.3-1.2 nm and depends on the structure of the zeolite. They consist of tetrahedrons of [AlO4]-5- and [SiO4]4-, which make ordered crystal lattice of rings, channels and chambers. Variable degree of oxidation of silicon (IV) and aluminum (III) causes their electronegative character. The size of the charge may determine the adsorption, ion exchange and catalytic capacities of zeolite. The structure made of ring tetrahedron units contains open tunnels, making zeolites also molecular sieves. Zeolites are mostly used for adsorption of ammonium ions from aqueous solutions, removal of radioactive elements and heavy metals, and recent studies suggest the possibility of application of zeolites for removal of chloroorganic compounds and oily pollutants. The most widely used zeolite in practice for water and wastewater treatment is clinoptilolite, which is characterized by large ion exchange and adsorption capacity. Authors of many works explain the adsorption process with ion exchange. But when interpreting the results the authors do not consider that the zeolites have also tunnels that make them also molecular sieves. As a result of ion adsorption on clinoptilolite in hydrogen or sodium form, pH of the solution decreases, resulting in possible formation of electropositive, electronegative complexes and dissociated ions which make up aquaions, increasing or decreasing the effectiveness of their removal. During usage of modified zeolites for the adsorption of ions from aqueous solutions, many accompanying processes take place, such as precipitation, coprecipitation and catalytic adsorption. The influence of the physicochemical properties of natural zeolite and zeolite in the hydrogen form on an aqueous solution in the process of washing out is presented in the paper. Presented results clear prove that the decisive factor affecting the quality of the aqueous solution after the washing out process is initial pH of the solution. Depending on method of modification, physicochemical properties of zeolites can vary considerably. Transformation of natural zeolite into the hydrogen form increases its acidity and physical and chemical resistance. Modification of zeolite with HCl may also increase the content of pure zeolite by dissolution of other, non-zeolite materials. Zeolite H has a greater content of of silicon and aluminum compounds in relation to total mass which is a result of introduction of protons into the zeolite. This is confirmed by lower content of alkali metals and alkaline earth metals (sodium, calcium and potassium) in ZH. Exchange of ions of sodium, potassium, calcium for protons is a result of modification of ZN with HCl. Examination of washing out process showed that there is a small migration of impurities (Fe and Ca) from ZH as compared to ZN. At the same time increase of iron content in the solution increases its turbidity. And also turbidity depends on the initial pH of the solution. It's highest value was observed when the initial pH was equal to 6. Significant increase of turbidity as a function of pH is mainly caused by abrasion of zeolite grains in the process of shaking and by formation of precipitable complexes of iron and calcium. The paper presents also the results of zeta potential measurements. potential of H zeolite in the investigated range of pH has a much higher absolute values compared to ZN and vary in the range from -20 mV to -30 mV. H zeolite has a higher electrostatic activity than natural zeolite. Potential creating ions such as H+ and OH- have decisive influence on the zeolite surface charge

Application of fenton's process and sequencing batch reactors for treatment of wastewater from wood windows manufacture

Przeprowadzone badania nad oczyszczaniem ścieków klejowych po procesie Fentona z neutralizacją w reaktorze SBR pozwoliły na sformułowanie następujących wniosków: 1. Ścieki klejowe po procesie Fentona nie wykazywały negatywnego oddziaływania bezpośrednio na aktywność osadu czynnego w SBR, poprawiały natomiast właściwości sedymentacyjne kłaczków osadu. 2. Dozowanie ścieków klejowych po procesie Fentona z neutralizacjązwiększały pH do 8 oraz przewodność właściwą ścieków oczyszczonych, będącą pozostałością katalizatora procesu utleniania. 3. Wzrost ładunku węgla organicznego w reaktorze eksperymentalnym intensyfikował biologiczne usuwanie ortofosforanów, jednocześnie obniżając usuwanie związków azotu w procesie nitryfikacji. 4. Pomimo zastosowania chemicznego utleniania odczynnikiem Fentona, część węgla organicznego nie podlegała biodegradacji i kumulowała się w reaktorze, zwiększając stężenie OWO w ściekach oczyszczonych.5. Usunięcie węgla organicznego ze ścieków klejowych uzyskano w okresie prowadzonych badań na poziomie 44,8÷71,3%. 6. Wraz ze wzrostem obciążenia osadu ładunkiem organicznym od 53,3 do 398,5 mgC/gosźd, rosło jednostkowe usunięcie węgla organicznego od 23,9 do 284,1 mgC/gosźd.The advanced oxidation process with Fenton's reagent can be used in industrial wastewater treatment, especially in the degradation of not easily biodegradable contaminations. Chemical oxidation of industrial wastewater or other substances as a pre-treatment before biological treatment is the most effective method of wastewater treatment. However, besides many advantages, the method has some restrictions: it requires low-pH (2-4) of wastewater and final neutralisation has to be performed, production of great amounts of iron-containing sediment. This paper presents laboratory experiments on treatment of adhesive wastewater in an SBR reactor after the Fenton process, with neutralisation at the end. The experiment sought to determine the effect of that purification system on the state of the activated sludge, the course of biological processes (nitrogen and phosphorus removal) and the effectiveness of wastewater treatment.The study was conducted on the test stand, which scheme is shown in Figure 1. This stand consisted of two sequential batch reactors SBR with working capacity of 3 liters. In such configuration SBR-1 reactor was the control reactor, while, in addition to the other one chemical wastewater after the Fenton process were added (SBR-2). The research was carried out on wastewater from the company producing of windows and doors. Wastewater come from washing and rinsing of adhesive installations. Adhesive wastewater after Fenton's process showed no negative impact directly on the activity of activated sludge in SBR, improving the sedimentary characteristics of sludge floes. Dosing of adhesive wastewater after Fenton's process with neutralisation increased the pH to 8, and the conductivity of the treated wastewater, which is a remnant of a catalyst for oxidation process. The increase of organic carbon load in the experimental reactor intensified biological removal of orthophosphates, while decreasing removal of nitrogen compounds in the process of nitrification. Despite application of chemical oxidation with Fenton's reagent, part of organic carbon was not subject to biodégradation and cumulated in the reactor, increasing the concentration of TOC in treated wastewater. Removal of organic carbon from adhesive wastewater obtained during research period was 44.8-71.3%. With the increase of sludge loading with organic load from 53.3 to 398.5 mgC/g0S-d, the unit removal of organic carbon increased from 23.9 to 284.1 mgC/g0S-d

Influence of the Character of the Organic Pollutants on Their Oxidation Efficiency in the Fenton Process

Industrial wastewater often contain large amounts of impurities hardly decomposable and toxic, which are difficult to remove in the purification process. Even at low concentrations, they are carcinogenic and mutagenic. Mainly they are: PAHs, PCBs, polychlorinated dibenzodioxins PCDDs and dibenzofurans PCDFs, and phthalates which more and more often are present at wastewater treatment plants. Due to the inefficiency, in most cases, of standard methods of wastewater treatment in biological, physical and chemical processes Advanced Oxidation Processes – AOPs are becoming an alternative. One of the most effective methods of advanced oxidation is Fenton process, in which highly reactive hydroxyl radicals are generated, which oxidize the majority of organic compounds into simpler, biodegradable substances. The paper presents the effectiveness of the oxidation of organic pollutants in the Fenton process. In the experiments following organic were used: an aqueous dispersion of polyvinyl acetate (Winacet) and aqueous emulsion of phthalate bis (2-ethylhexyl) (DEHP). Also description of the mechanism for their removal is given. The study showed high efficiency of the oxidation process and a significant effect of examined parameters on the efficiency of the process. Winacet from aqueous dispersion was removed as a result of the oxidation of polyvinyl alcohol which is stabilizing system: polyvinyl acetate – polyvinyl alcohol, and the destabilization of the particles of polyvinyl acetate was followed by their separation in the process of co-precipitation and sedimentation. Hydrophobic DEHP in an aqueous medium is hydrolyzing with creation of hydrophilic functional groups, which give the particles of the emulsion a negative surface charge and allow them to be effectively removed in the process of FeSO4 coagulation and co-precipitation

Physicochemical properties of modified with iron ions zeolite

W dobie wzrastającego zanieczyszczenia środowiska naturalnego istotne jest poszu-kiwanie coraz efektywniejszych metod ich usuwania. W szczególności zastosowanie tanich i łatwo dostępnych katalizatorów "proekologicznych" - naturalnych zeolitów, pozwala na intensyfikację wielu procesów, a ponadto nie są wnoszone do środowiska dodatkowe zanieczyszczenia. Szerokie zastosowanie naturalnych zeolitów - uwodnionych glinokrzemianów, wynika z ich wyjątkowej struktury przestrzennej, nadającej im właściwości molekularno-sitowe, jonowymienne i sorpcyjne oraz dużą aktywność katalityczną. Ich powierzchnię można łatwo modyfikować jonami metali. Stąd mogą one być z powodzeniem stosowane jako heterogeniczny katalizator w procesie Fentona, do utleniania zanieczyszczeń organicznych w wodzie i ściekach. W pracy opisano właściwości fizykochemiczne zeolitu naturalnego modyfikowanego jonami żelaza (II), który następnie poddano prażeniu w temperaturze 450°C. W wyniku modyfikacji ziarna zeolitu pokryte zostały czerwonobrunatnymi tlenkami żelaza (III), które stanowiły ok. 5% masy zeolitu. Powstała powłoka była stabilna mechanicznie i chemicznie - do roztworu przechodziły niewielkie ilości Fe, nie przekraczające 70 /<g/g przy pH 3. Obserwacja struktury zeolitu pod elektronowym mikroskopem skaningowym wykazała obecność licznych spękań na powierzchni, zwiększających jego porowatość. Ponadto obniżył się potencjał elektrokinetyczny zeolitu, na którego wartość miało wpływ pH roztworu i rodzaj tworzących się w tych warunkach na powierzchni zeolitu hydrokso-kompleksów Fe(III). Właściwości fizykochemiczne otrzymanego zeolitu modyfikowanego nie wykluczają jego zastosowania w reakcji foto-Fentona.Currently, when the pollution of natural environment increases, the search for more effective methods of pollutant removal is essential. Application of cheap and easy to get pro-ecological catalysts - natural zeolites - allows to intensify many processes. These minerals do not bring any additional pollutant to the environment. Wide application of natural zeolites, the hydrated alumino-silicates results from their unique spatial structure. Such structure of zeolites gives them molecular sieve properties, ionic exchange and sorption properties, and high catalytic activity. The surface of zeolites can be easily modified with metal ions, therefore they can be used as heterogeneous catalyst in the Fenton process. In this paper physicochemical properties of natural zeolites modified with Fe(II) ions, calcinated at 450°C are presented. As a result of modification, zeolite grains were covered by red-seal iron (III) oxides, which were about 5% of zeolite mass. Coating was mechanically and chemically stable -from zeolite to solution leached only small amounts of Fe, not exceeding 70 /<g/g at pH 3. Observation of zeolite structure using SEM revealed the presence of numerous cracks on the surface, increasing its porosity. In addition, electrokinetic potential of zeolite decreased. Its value was affected by solution pH and the type of hydroxocomplexes of Fe (III), which formed under such conditions on the surface of zeolite. Physicochemical properties of obtained modified zeolite do not preclude its use for photo-Fenton reaction