Application of Biochar for Treating the Water Contaminated with Polar Halogenated Organic Pollutants

Application of biochar and ionic liquid-impregnated biochar was successfully tested for removal of nonbiodegradable polar halogenated aromatic contaminants (anti-inflammatory agents diclofenac and flufenamic acid and azo dye Mordant Blue 9) from contaminated aqueous solutions. The time dependence of removal efficiencies and adsorption isotherms were evaluated, and the effect of applied ionic liquids (quaternary ammonium salts) was considered. The determined removal efficiencies of the abovementioned contaminants based on the application of biochar or biochar combined with quaternary ammonium salts were compared with the action of commercially available active carbon and/or published results obtained by the action of additional low-cost sorbents. It was demonstrated that a more laborious two-step technique, based on the initial preparation of impregnated biochar by the action of R4NCl with subsequent application of this modified sorbent, is much less effective than simple mixing of biochar with R4NCl directly in the treated wastewater solution

Application of cationic surfactants for the separation of chlorinated biocidal acids and their salts from waste water

Práce je zaměřena na možnosti separace chlorovaných organických specialit kyselé povahy z kontaminovaných vod, konkrétně azobarviva Mordant Blue 9, léčiva Diklofenak a barvářského meziproduktu kyseliny 3,4-dichloranilin-6-sulfonové, s použitím adsorpce na uhlíkaté sorbenty a s použitím iontové výměny působením kapalných iontoměničů, iontových kapalin. Pro vyhodnocení koncentrací studovaných sloučenin ve vodném roztoku bylo používáno stanovení AOX, u barviva měření absorbance. Pro stanovení obsahu léčiva Diklofenak ve vodných roztocích byla prakticky ověřena citlivost voltametrie s použitím uhlíkových pastových elektrod. Bylo prokázáno, že při využití kombinace adsorpce a následné iontové výměny aplikací iontových kapalin lze výrazně zvýšit sorpční kapacitu použitých sorbentů. Dále bylo prokázáno, že iontové kapaliny použité pro odstraňování barviva Mordant Blue 9 lze opakovaně regenerovat redukcí.The work is focused on the possibility of separation of acidic chlorinated organic specialties of from contaminated waters using adsorption on activated carbon and ion exchange caused by action of ion liquids. The removal efficiency of tested acid dye Mordant Blue 9, drug Diclofenac and 3,4-dichloroaniline-6-sulfonic acid was generally quantified using AOX measurement. In addition, concentration of Mordant Blue 9 was quantified using measurement of absorption and concentration of Diclofenac was measured using voltammetry with carbon paste electrodes. We proved that combination of adsorption with subsequent ion exchange by addition of appropriate ionic liquid enables significantly increase sorption capacity of used sorbent. The recycling of used ionic liquids by reduction was also verified.Fakulta chemicko-technologickáDotazy openeta: Predikujte a zdůvodněte rozdílné chování modelového experimentu v použité jednoduché matrici a v reálné komplexní matrici odpadních vod. Který z použitých modelů byste doporučila k průmyslovému použití a na základě jakých kritérií. Dotazy komise: Použitá voltametrická metoda - práce s pastovou elektrodou, otírání elektrody. Stabilita odezvy elektrody. Čím byla prováděna redukce iontových párů? Vliv redukce na tenzid. Průmyslové využití - bylo by to možné v průtocích z běžné čistírny odpadních vod? Způsob sledování nasycení v průmyslovém provozu

Possibilities of a hydrometallurgical processing of spent batteries

Práce je zaměřena na využití hydrometalurgických procesů pro zpracování použitých primárních alkalických a zinko-uhlíkových baterií a nikl-metal hydridových a nikl-kadmiových akumulátorů pro zpětné získávání kovů. Hydrometalurgické zpracování zahrnovalo loužení baterií a následnou separaci kovů. Separace kovů se týkala převážně železa, které bylo v roztocích po loužení baterií přítomno ve vysokých koncentracích. Byl testován nový postup odstranění železa extrakcí trioktylaminem naředěným tributylfosfátem. Složení vzniklých roztoků bylo analyzováno optickou emisní spektrometrií s buzením v indukčně vázaném plazmatu.The work is focused on the use of hydrometallurgical processes for the processing of spent primary alkaline and zinc-carbon batteries and nickel-metal hydride and nickel-cadmium batteries for recovery of metals. Hydrometallurgical processing includes leaching of batteries and subsequent separation of metals. Separation metals concerned predominantly iron, which was in solution after leaching batteries present in high concentrations. It tested a new procedure for the removal of iron extraction with trioctylamine and tributylphosphate. Composition of the solutions were analysed by optical emission spectrometry with excitation in the inductively coupled plasma.Fakulta chemicko-technologick

Unconventional processes for effective removal of problematic pollutants from wastewater and solid waste

V této disertační práci byly studovány nekonvenční techniky odstraňování persistentních polutantů z vodných roztoků. Tyto kontaminanty jsou biologicky obtížně odbouratelné halogenované aromatické deriváty zastoupené vybranými sloučeninami ze skupiny léčiv, barviv a pesticidů. V rámci řešení této disertační práce byla testována separace kontaminantů (léčiv Diklofenak a Flufenamová kyselina, barviva Mordant Blue 9) z vod adsorpcí na uhlíkatých sorbentech jako je aktivní uhlí a alternativní sorbent biochar. Byla ověřována i možnost využití komerčně dostupných iontových kapalin pro navýšení sorpčních kapacit biocharu. Další část práce se zabývá metodami chemické degradace koncentrovaných vodných roztoků vybraných halogenovaných polutantů s využitím reduktivní hydrodehalogenace. Bylo ověřeno, že hydrodehalogenace pomocí Raneyovy (Al-Ni) nebo Devardovy slitiny (Al-Cu-Zn) v prostředí zředěného vodného hydroxidu sodného nebo draselného je velmi efektivní metodou degradace testovaných halogenderivátů. Poslední část výzkumu této disertační práce byla zaměřena na regeneraci a recyklaci iontových párů vznikajících působením zmíněných iontových kapalin na halogenované organické kyseliny, respektive jejich soli. Bylo zjištěno, že chemickou redukcí iontových párů pomocí NaBH4/NiSO4 a/nebo Raneyovy slitiny Al-Ni je možné regenerovat použité iontové kapaliny a využít je v dalším procesu iontové výměny, a to až v několika cyklech. Tato disertační práce prezentuje komplexní výzkum na sebe navazujících kroků odstraňování halogenovaných organických kontaminantů z vodných roztoků. Výsledky zmíněného výzkumu byly publikovány v sedmi impaktovaných zahraničních časopisech, byly prezentovány na třinácti národních a šesti mezinárodních konferencích formou přednášek a plakátových sdělení a jsou součástí kapitoly v knize a národního patentu.This dissertation thesis studied non-conventional techniques of removal of persistent pollutants such as halogenated aromatic compounds (represented by selected drugs, dyes and pesticides) from aqueous solutions. Separation of contaminants (drugs - diclofenac and flufenamic acid and dyes - Mordant Blue 9) was tested using adsorption on carbonaceous sorbents such as activated carbon and biochar as an alternative sorbent. The possibility of using commercial ionic liquids to increase biochar sorption capacity was also tested. The next part of this thesis studies the methods of chemical degradation of concentrated aqueous solutions of tested halogenated pollutants using reductive hydrodehalogenation. Hydrodehalogenation using the Raney (Al-Ni) alloy or Devarda's (Al-Cu-Zn) alloy in diluted aqueous sodium or potassium hydroxide was verified to be a very effective degradation method of the tested halogen derivatives. The last research part of this thesis focused on regeneration and recycling of ion pairs produced upon action of the above-mentioned ionic liquids on halogenated organic acids or their salts, respectively. Chemical reduction of the ion pairs using NaBH4/NiSO4 and/or the Raney Al-Ni alloy in NaOH was found to be capable of regenerating the used ionic liquids which can be applied in a subsequent process of ion exchange, even in several cycles. The thesis presents complex research focused on subsequently steps of halogenated organic contaminants removal from aqueous solutions. The results have been published in several journals and presented at national as well as international conferences in lectures and as posters; additionally, results constitute a chapter in a book and are included in a national patent.Fakulta chemicko-technologickáDokončená práce s úspěšnou obhajobo

Effective method for persistent AOX removal

Příspěvek se zabývá problematikou odstraňování nežádoucích a biologicky obtížně odbouratelných kontaminantů přítomných v technologických vodách a odpadech, jakými jsou polární i nepolární aromatické halogenderiváty a podobné sloučeniny. Odstraňování je založeno na využití komerčně dostupných a levných anorganických koagulantů pro sorpci za vzniku produktů podléhajícím následné reduktivní degradaci za běžného tlaku a běžné teploty. Použitá činidla je potenciálně možné recyklovat.The lecture is focused on the removal of undesirable and/or biologically non-degradable contaminants produced in technological effluents and solid wastes. The typical representatives of these contaminants are polar and non-polar aromatic halogenated derivatives and similar compounds. The removal of contaminants is based on application of low-cost commercially available inorganic coagulants for sorption with appropriate subsequent reductive degradation of obtained products at room temperature and ambient pressure. The applied reagents are potentially recyclable

Application of cationic surfactants for removal of 3,4-dichloroaniline-6-sulfonic acid from waste water streams

Práce je zaměřena na možnosti odstraňování barvářského meziproduktu kyseliny 3,4-dichloranilin-6-sulfonové z kontaminovaných vod s použitím adsorpce na uhlíkaté sorbenty (aktivní uhlí a biochar) a s použitím iontové výměny působením kapalných iontoměničů (iontových kapalin, kvartérních amoniových solí). Pro vyhodnocení účinnosti odstranění kyseliny 3,4-dichloranilin-6-sulfonové z kontaminovaných vod bylo používáno stanovení AOX. Bylo prokázáno, že odstraňování 3,4-dichloranilin-6-sulfonové kyseliny z kontaminovaných vod je s využitím testovaných iontových kapalin účinná. Následně bylo ověřeno, že testované iontové kapaliny lze nanést i na nasycený sorbent, takto iontovou kapalinou impregnovaný sorbent lze dále použít pro záchyt 3,4-dichloranilin-6-sulfonové kyseliny iontovou výměnou, což umožňuje výrazně zvýšit sorpční kapacitu použitého sorbentu.The work is focused on the possibility of separation of the colorant intermediate 3,4-dichloroaniline-6-sulfonic acid from contaminated aqueous effluents using adsorption on carbon sorbents (activated carbon and biochar) and/or by ion exchange using ionic liquid (quaternary ammonium salts) as ion exchanger. AOX assay was used to evaluate the removal efficiency of the studied compounds from the contaminated aqueous effluents. It has been shown that the isolation of 3,4-dichloroaniline-6-sulfonic acid using ionic liquids is effective. Furthermore, it has been shown that using the combination of adsorption on carbonaceous sorbent with subsequent impregnation of spent sorbent using hydrophobic of ionic liquids enables significant improvement of removal capacity of the used sorbents

Utilization of CO2-Available Organocatalysts for Reactions with Industrially Important Epoxides

Recent knowledge in chemistry has enabled the material utilization of greenhouse gas (CO2) for the production of organic carbonates using mild reaction conditions. Organic carbonates, especially cyclic carbonates, are applicable as green solvents, electrolytes in batteries, feedstock for fine chemicals and monomers for polycarbonate production. This review summarizes new developments in the ring opening of epoxides with subsequent CO2-based formation of cyclic carbonates. The review highlights recent and major developments for sustainable CO2 conversion from 2000 to the end of 2021 abstracted by Web of Science. The syntheses of epoxides, especially from bio-based raw materials, will be summarized, such as the types of raw material (vegetable oils or their esters) and the reaction conditions. The aim of this review is also to summarize and to compare the types of homogeneous non-metallic catalysts. The three reaction mechanisms for cyclic carbonate formation are presented, namely activation of the epoxide ring, CO2 activation and dual activation. Usually most effective catalysts described in the literature consist of powerful sources of nucleophile such as onium salt, of hydrogen bond donors and of tertiary amines used to combine epoxide activation for facile epoxide ring opening and CO2 activation for the subsequent smooth addition reaction and ring closure. The most active catalytic systems are capable of activating even internal epoxides such as epoxidized unsaturated fatty acid derivatives for the cycloaddition of CO2 under relatively mild conditions. In case of terminal epoxides such as epichlorohydrin, the effective utilization of diluted sources of CO2 such as flue gas is possible using the most active organocatalysts even at ambient pressure

Recyklace použitého hydrodehalogenačního katalyzátoru - Problémy související se separací hliníku

Our study is focused on utilization and recycling of copper and nickel applicable for reductive degradation of tetrabromobisphenol A (TBBPA), the high use brominated flame retardant for printed circuit boards. Deactivated and/or poisoned hydrodebromination catalysts are produced by reductive destruction of brominated phenol (TBBPA) dissolved in alkaline aqueous solution using Raney Al-Ni and/or Devarda's Al-Cu-Zn alloys. Spent metallic slurry is treated with aqueous sulfuric acid to dissolve residual aluminium and/or zinc and decanted residual metal is subsequently treated under oxidation conditions and dissolved in excess of mineral acid by co-action of oxidant. The corresponding metal salt is separated from corresponding leachates containing excess of acid by evaporation and recycling of volatile components. Obtained copper or nickel salts were used as sources of Raney type hydrodebromination catalysts produced for in-situ by action of NaBH4.Práce je zaměřena na problematiku přepracování slitiny Al-Ni a Al-Cu-Zn použité pro hydrodebromaci tetrabromobisfenolu A. Použitá slitina, ze které se během redukčního procesu rozpustí v alkalickém vodném prostředí Al, respektive i Zn, je rozpuštěna ve zředěné kyselině sírové a získaný roztok síranu je použit jako zdroj hydrodebromačního katalyzátoru působením NaBH4 v následném hydrodehalogenačním procesu

Vliv použitého redukčního činidla na dehalogenaci halogenovaných biocidů Triclosanu a Bromoxynilu z vodných roztoků

Halogenated organic compounds are usually recalcitrant compounds and can enter the environment from production and application of chemical specialties. Examples of modern organic halogenated phenols tested in this study are Triclosan and Bromoxynil. Triclosan is commonly used as an antibacterial and fungicidal agent. Bromoxynil is used as an herbicide for deciduous trees. The aim of technological processes minimizing the impacts of the use of these compounds is to remove them from effluents - for example, by chemical transformation into easily biodegradable products. One possibility is the use of reductive dehalogenation using a suitable reducing agent. As the reducing agent, hydrogenation using noble metals or application of metallic alloys of electropositive metals with hydrogenation catalysts can be applied.Halogenované organické sloučeniny jsou obvykle problematické sloučeniny a mohou vstupovat do životního prostředí z výroby a aplikace chemických specialit. Příklady moderních organických halogenovaných fenolů testovaných v této studii jsou Triclosan a Bromoxynil. Triclosan se běžně používá jako antibakteriální a fungicidní činidlo. Bromoxynil se používá jako herbicid pro listnaté stromy. Cílem technologických procesů, které minimalizují dopady použití těchto sloučenin, je jejich odstranění z odpadních vod - například chemickou přeměnou na snadno biodegradovatelné produkty. Jednou z možností je použití redukční dehalogenace za použití vhodného redukčního činidla. Jako redukční činidlo lze vzácné kovy nebo kovové slitiny elektropozitivních kovů s hydrogenačními katalyzátory

Regeneration of deactivated nickel catalyst used in reductive degradation of halogenated biocides

Práce se věnovala ověření stability dehalogenačního katalyzátoru pro dechloraci 2-amino-4,5-dichlorbenzensulfonové kyseliny a Dichlorofenu působením Al-Ni slitiny v alkalickém vodném roztoku. Deaktivovaný katalyzátor byl následně úspěšně přepracován hydrometalurgickým procesem a recyklován.This work deals with verification of stability of nickel dechlorination catalyst for hydrodechlorination of biocidal 2-amino-4,5-dichlorebenzenesulfonic acid and Dichlorophen using Al-Ni alloy in aqueous NaOH solution. We verified that deactivated catalyst is recyclable using hydrometallurgical procedure