Effectivness of removal of selected biologically active micropollutants in nanofiltration

W pracy podjęto badania nad oceną skuteczności usuwania pięciu różnych związków należących do grupy substancji aktywnych biologicznie, tj. benzo(a)pirenu (BaP), antracenu (ANT), diklofenaku (DCL), pentachlorofenolu (PCP) i oktylofenolu (OP), w procesie nanofiltracji. Przedmiotem badań były modelowe roztwory tych substancji o stężeniu 500 μg/dm3, wykonane na bazie wody zdejonizowanej. Uzyskane wyniki badań porównano pod kątem skuteczności usuwania wybranych związków z syntetycznych i rzeczywistych odpływów z komunalnej oczyszczalni ścieków. Wykazano, że na skuteczność procesu nanofiltracji istotny wpływ ma rodzaj membrany nanofiltracyjnej, właściwości fizykochemiczne usuwanych związków, jak również rodzaj matrycy środowiskowej poddawanej oczyszczaniu. Najwyższą efektywność usuwania zaobserwowano dla benzopirenu w trakcie nanofiltracji wody zdejonizowanej. Współczynniki retencji wynosiły wówczas od 99,82 do 99,94%, co oznacza praktycznie jego całkowite usunięcie. Z kolei dla pozostałych związków z wyjątkiem oktylofenolu zaobserwowano odwrotną tendencję, wyższe współczynniki retencji uzyskano, gdy filtrowanym medium były ścieki syntetyczne lub rzeczywiste. Przeprowadzone badania udokumentowały złożony mechanizm separacji małocząsteczkowych mikrozanieczyszczeń organicznych w procesie nanofiltracji wynikający m.in. z oddziaływań międzycząsteczkowych, efektu sitowego, jak również adsorpcji.This study addressed the removal efficiency of five different compounds classified as biologically active compounds ie benzo(a)pyrene (BaP), anthracene (ANT), diclofenac (DCL), pentachlorophenol (PCP), octylphenol (OP) in nanofiltration. They were removed from deionized water solution of 500 μg/dm3 and comparatively from synthetic and municipal effluent. It was found that the efficiency of the nanofiltration depends significantly both on type of membrane and the environmental matrix and physic-chemical properties of the compounds present in the treated waste feed. The highest retention was observed for benzo(a)pyrene removed from deionized water. In this case, the retention of BaP varied from 99.82 do 99.94%. For other compounds (excluding octylphenol) we observed an inverse trend, higher retention degrees were obtained when the synthetic or real effluent were filtered. Studies documented a complex mechanism of separation of low molecular weight organic micropollutants in nanofiltration, which could be a result of intermolecular interactions, sieve effect and adsorption

Ocena skuteczności usuwania wybranych substancji aktywnych biologicznie w procesie nanofiltracji

This study addressed the removal efficiency of five different compounds classified as biologically active compounds ie benzo(a)pyrene (BaP), anthracene (ANT), diclofenac (DCL), pentachlorophenol (PCP), octylphenol (OP) in nanofiltration. They were removed from deionized water solution (500 µg/dm3) and comparatively from synthetic and municipal effluent. It was found that the efficiency of the nanofiltration depends on significantly both on type of membrane and the environmental matrix and physic-chemical properties of the compounds contained in the treated feed. The highest retention was observed for benzo(a)pyrene removed from deionized water. In this case, the retention of BaP varied from 99.82% to 99.94%. For other compounds (excluding octylphenol) we observed an inverse trend, higher retention degrees were obtained when the synthetic or real effluent were filtered. This study documented a complex mechanism of separation of low molecular weight organic micropollutants in nanofiltration, which could be a result of intermolecular interactions, sieve effect and adsorption. In addition, in the last part we compare our experimental data with predicted retention coefficients, which were computed from models for predicting retention of micropollutants in nanofiltration.W ramach pracy podjęto badania nad oceną skuteczności usuwania pięciu różnych związków nale żących do grupy substancji aktywnych biologicznie, tj. benzo(a)piren (BaP), antracen (ANT), diklofenak Effectivness of Removal of Selected Biologically Active Micropollutants in Nanofiltration 197 (DCL), pentachlorofenol (PCP) i oktylofenol (OP) w procesie nanofiltracji. Przedmiotem badań były modelowe roztwory tych substancji o stężeniu 500 µg/dm3 wykonane na bazie wody zdejonizowanej. Uzyskane wyniki badań porównano pod kątem skuteczności usuwania wybranych związków z syntetycznych i rzeczywistych odpływów z komunalnej oczyszczalni ścieków. Wykazano, że na skuteczność procesu nanofiltracji istotny wpływ ma rodzaj membrany nanofiltracyjnej, właściwości fizykochemiczne usuwanych związków, jak również rodzaj matrycy środowiskowej poddawanej oczyszczaniu. Najwyższą efektywność usuwania zaobserwowano dla benzopirenu w trakcie nanofiltracji wody zdejonizowanej. Współczynniki retencji wynosiły wówczas od 99,82% do 99,94%, co oznacza praktycznie jego całkowite usunięcie. Z kolei dla pozostałych związków z wyjątkiem oktylofenolu zaobserwowano odwrotną tendencję, wyższe współczynniki retencji uzyskano, gdy filtrowanym medium były ścieki syntetyczne lub rzeczywiste. Przeprowadzone badania udokumentowa ły złożony mechanizm separacji małocząsteczkowych mikrozanieczyszczeń organicznych w procesie nanofiltracji wynikający m.in. z oddziaływań międzycząsteczkowych, efektu sitowego, jak i adsorpcji. Dodatkowo, w ostatniej części pracy porównano uzyskane dane doświadczalne z przewidywanymi współczynnikami retencji, które zostały obliczone z modeli dotyczących przewidywania retencji mikrozanieczyszczeń w procesie nanofiltracji

Influence of Inorganic Compounds on the Process of Photocatalysis of Biologically Active Compounds

Constant increase in concentration of organic micropollutants in the water environment influences the development of methods for their effective elimination from various matrices released into aquatic ecosystems. One of widely described in literature processes for the decomposition of hardly-biodegradable pollutants is the process of heterogeneous photocatalysis. The paper presents the influence of inorganic substances on the decomposition of polycyclic aromatic hydrocarbons (anthracene and benzo[a]pyrene), industrial admixtures – octylphenol and pharmaceutical compounds – diclofenac in the photocatalysis process conducted in the presence of TiO2. It has been shown that the presence of Cl– ions did not affect the photochemical reaction of the micropollutant decomposition. Whereas, the presence of CO32–, SO42– and HPO42– ions inhibited the decolonization of octylphenol and diclofenac, while the degradation efficiency of anthracene and benzo[a]pyrene was reduced only by the presence of CO32– and HCO3 – anions. The photooxidation of micropollutants in solutions containing Al3+ oraz Fe3+ cations proceeded with a much lower efficiency than that for solution without inorganic compounds. The analysis of the kinetics of the photocatalytic decomposition of selected micropollutants show a decrease in the reaction rate constant and an increase in their half-life due to the blocking of theactive semiconductor centers by inorganic compounds. In addition,the toxicological analysis inducated the generation of micropollutant oxidation by-products, which aggravate the quality of treated aqueous solutions

Toxicological evaluation of treatment process of water streams containing selected priority substances and pharmaceutical compounds

W pracy zaproponowano zastosowanie testu Microtox® do oceny toksykologicznej wody zawierającej wybrane substancje priorytetowe i związki farmaceutyczne, poddanej procesowi fotolizy. Wykazano, że w trakcie napromieniowania UV dochodzi do generowania toksycznych ubocznych produktów rozkładu związków pogarszających jakość oczyszczanej wody. Ponadto stwierdzono, że stopień rozkładu badanych mikrozanieczyszczeń w procesie fotolizy zależał od rodzaju związku i czasu naświetlania.The use of the Microtox® test for toxicological evaluation of water samples containing selected priority substances and pharmaceutical compounds subjected to the photolysis process is proposed in the paper. The results indicated that during UV irradiation toxic byproducts of their reduction were generated. Those products deteriorated the quality of treated water. It was also found that a degree of removal of tested compounds depended on the compound nature and time of UV irradiation

Removal and fate of PAHs during mechanical-biological wastewater treatment

Przedstawiono wyniki monitoringu wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych w ściekach surowych, wstępnie oczyszczonych na stopniu mechanicznym oraz odprowadzanych do środowiska. Obiektem badań były 3 komunalne oczyszczalnie ścieków zlokalizowane w województwie śląskim. Procedura oznaczenia związków obejmowała wydzielenie badanych substancji z próbek ścieków za pomocą ekstrakcji do fazy stałej, a następnie analizę chromatograficzną GC-MS. Przeprowadzone badania pozwoliły również ocenić skuteczność ich usuwania na poszczególnych stopniach oczyszczenia. Spośród 16 badanych WWA największe stężenie w ściekach surowych odnotowano dla pirenu. Tendencja ta została zaobserwowana dla wszystkich trzech badanych oczyszczalni. Stwierdzono również, że w ściekach z oczyszczalni o największej przepustowości zawartość mikrozanieczyszczeń była około 2 razy większa w stosunku do ścieków pobieranych z mniejszych obiektów. Skuteczność usuwania badanych związków podczas mechaniczno-biologicznego oczyszczania ścieków kształtowała się w zakresie od 65 do 97%.This study presents results of the monitoring of 16 polycyclic aromatic hydrocarbons in raw, primary treated and secondary treated wastewater from 3 WWTPs located in Silesia. The assay procedure of the compounds included the separation of substances from sewage samples by solid phase extraction and chromatographic analysis with GC-MS. Based on calculated concentration of given PAHs in wastewater we determined their removal degree at various stages of treatment. Among 16 studied PAHs the highest concentration in raw sewage was reported for pyrene. This trend was observed for all three studied WWTPs. It was also found that wastewater from the WWTPs with the highest capacity was about 2 times higher in relation to the wastewater collected from smaller objects. The removal efficiency of the studied compounds during mechanical - biological treatment was in the range of 65 to 97%

Removal of antropogenic organic micropollutants from different water streams in the FK/UF/NF sequential system

Znaczna liczba mikrozanieczyszczeń organicznych pochodzenia antropogenicznego zaliczana jest do związków trudno- lub niebiodegradowalnych, mogących negatywnie oddziaływać na organizmy żywe, w tym również na zdrowie człowieka. Za główne źródło tego rodzaju zanieczyszczeń uznawane są ścieki bytowo-gospodarcze oraz ścieki z różnych gałęzi przemysłu. Celem pojętych badań było opracowanie metody pozwalającej na usunięcie z różnych strumieni wodnych wybranych mikrozanieczyszczeń tj. diklofenaku, oktylofenolu, antracenu oraz bezno[a]pirenu w oparciu o zawansowane procesy utleniania oraz techniki filtracji membranowej. Badania prowadzono na roztworach sporządzonych na bazie wody zdejonizowanej oraz modelowych i rzeczywistych ściekach zawierających mikrozanieczyszczenia o stężeniu 0,5 mg/dm3. Zastosowano fotokatalityczne utlenianie w obecności TiO2 prowadzone w reaktorze porcjowym wyposażonym w lampę UV o mocy 150 W. Uzyskane roztwóry poprocesowe poddano procesowi ultrafiltracji mającej na celu odseparowanie cząsteczek katalizatora jak i zatrzymanie wysokocząsteczkowych związków organicznych wchodzących w skład oczyszczanych strumieni wodnych. Proces realizowano w układzie filtracji jednokierunkowej przy ciśnieniu transmembranowym wynoszącym 0,2 MPa. Wykonana analiza chromatograficzna mająca na celu określenie stopnia usunięcia badanych mikrozanieczyszczeń w roztworach podprocesowych wskazała na ich niecałkowity rozkład w procesie fotokatalizy oraz na generowanie znacznej liczby ubocznych produktów ich utleniania. W celu ich kompletnej eliminacji zastosowano drugi etap filtracji membranowej przy użyciu membrany nanofiltracyjnej. Zaproponowany układ łączący fotokatalizę z dwustopniową filtracją membranową pozwolił na ponad 91% usunięcie mikrozanieczyszczeń z roztworów wodnych sporządzonych na bazie wody zdejonizowanej oraz na całkowite usunięcie związków oraz ubocznych produktów ich utleniania ze ścieków modelowych jak i rzeczywistych.A significant number of anthropogenic organic micropollutants are classified as hardly- or non-biodegradable compounds, which may adversely affect the living organisms, including human health. Municipal wastewater and wastewater from various industry sectors are considered as the main source of this type of pollutants. The aim of the conducted study was to develop a method for the removal of selected micropollutants such as diclofenac, octylphenol, anthracene and benzo[a]pyrene from various water streams, based on advanced oxidation processes and membrane filtration techniques. The research was carried out on solutions prepared on the basis of deionised water as well as a model and actual effluent from a mechanical-biological wastewater treatment line. The concentration of micropollutions was 0.5 mg/dm3. Photocatalytic oxidation was applied in the presence of TiO2 in a batch reactor equipped with a 150 W UV lamp. The post-processing solutions ware subjected to the ultrafiltration process, which allowed for the separation of catalyst particles and retention of high molecular weight organic compounds occurring in the treated water streams. The membrane filtration process was operated in a dead-end mode at a transmembrane pressure of 0.2 MPa. For their complete elimination, the second stage of membrane filtration using a nanofiltration membrane was applied. The chromatographic analysis, performed to determine the removal degree of tested micropollutants in the post-processing solutions, indicated their incomplete decomposition in the photocatalysis process and the generation of a significant number of their oxidation by-products. The proposed sequential system that combines photocatalysis with two-stage membrane filtration, allowed for over 91% removal of micropollutants from water solutions prepared on the basis of deionised water as well as for a complete removal of the compounds and their oxidation by-products from model and actual wastewater effluents

Study of toxicological effect of photocatalysts

Efektywność rozkładu zanieczyszczeń organicznych w procesie fotokatalizy zależy od szeregu czynników, wśród których decydującą rolę odgrywają zarówno, dobór rodzaju, jak i dawki fotokatalizatora. Do najczęściej opisywanych w literaturze półprzewodników stosowanych w procesach oczyszczania strumieni wodnych zalicza się tlenek tytanu(IV) i tlenek cynku. W pracy przedstawiono zmiany toksyczności wodnych mieszanin fotokatalizatorów bez i w trakcie ich naświetlania promieniami UV o długości fali przekraczającej 300 nm. Badania prowadzono z użyciem czterech półprzewodników, tj. TiO2 jako mieszaniny anatazu i rutylu, TiO2 w postaci czystego anatazu, ZnO oraz ZnO farmaceutycznego w dawce 25, 50, 100 i 200 mg/dm3. Efekt toksyczny oceniono z użyciem biotestu Microtox®. Wykazano, że wraz ze wzrostem czasu napromieniowania mieszaniny ZnO oraz ZnO farmaceutycznego wzrasta odpowiedź toksykologiczna organizmów testowych. Świadczy to o braku stabilności fotochemicznej obu tych półprzewodników oraz dyskwalifikuje ich użycie w przypadku oczyszczania strumieni wodnych odprowadzanych do środowiska naturalnego. Zmiany efektu toksykologicznego nie obserwowano w przypadku mieszanin wodnych z półprzewodnikami, które nie były naświetlane promieniami UV. Również naświetlanie mieszanin zawierających TiO2 bez względu na formę nie wpłynęło na zmianę ich toksyczności.The efficiency of decomposition of organic pollutants during photocatalytic oxidation process depends on several factors, among which the type and dose of photocatalyst plays a significant role. According to literature, the most commonly used semiconductors in processes of water streams treatment are titanium dioxide and zinc oxide. The paper presents the change in toxicity of aqueous mixtures of photocatalysts unirradiated and irradiated with UV light with wavelength greater than 300 nm. Studies were carried out by the use of four semiconductor i.e. TiO2 as a mixture of anatase and rutile, TiO2 as a pure form of anatase, ZnO and pharmaceutical ZnO at a dose of 25, 50, 100 and 200 mg/dm3. Toxic effects were evaluated using the Microtox® bioassay. It has been demonstrated that the toxic response of the test organisms increases with the increase of the irradiation time of mixtures containing ZnO and ZnO pharmaceutical. That fact indicates a lack of photochemical stability of both semiconductors and disqualifies their use during the treatment of water streams which will be discharged into the environment. Changes in toxicological effects were not observed for semiconductors water mixtures, which were not irradiated with UV light. Also, the UV exposure of mixtures containing TiO2 did not affect any change of their toxicity

Removal of micropollutants in the laboratory multifunctional membrane reactor

Hybrydowe układy oczyszczania ścieków oparte o zaawansowane procesy utleniania i techniki membranowe stanowią alternatywę nie tylko do konwencjonalnych układów oczyszczania strumieni wodnych, ale również do układów sekwencyjnych bazujących na pogłębionych procesach oczyszczania. W pracy przedstawiono ocenę stopnia usunięcia mikrozanieczyszczeń organicznych z grupy wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych - antracenu i bezno(a)pirenu - oraz domieszek przemysłowych, tj. pentachlorofenolu i oktylofenolu, jak również związków farmaceutycznych - diklofenaku z oczyszczonych ścieków bytowo-gospodarczych na poszczególnych etapach cyklu pracy fotokatalitycznego laboratoryjnego wielofunkcyjnego reaktora membranowego. Proces oczyszczania realizowano bez i z dodatkiem katalizatora w postaci komercyjnego ditlenku tytanu. Dobrane parametry pracy reaktora umożliwiły ponad 73% usunięcie badanych mikrozanieczyszczeń w procesie prowadzonym bez dodatku katalizatora. Wprowadzenie półprzewodnika do oczyszczanego roztworu wodnego pozwoliło na kompletne usunięcie pentachlorofenolu, oktylofenolu, bezno(a)pirenu oraz diklofenaku. Wykazano, że zastosowana membrana ultrafiltracyjna pełniła nie tylko rolę przegrody separującej cząsteczki stosowanego katalizatora, ale również pozwalała na zatrzymanie mikrozanieczyszczeń, których współczynniki retencji mieściły się w zakresie od 9% dla pentachlorofenolu do 98% dla bezno(a)pirenu.Hybrid wastewater treatment systems based on advanced oxidation processes and membrane techniques are an alternative both to conventional water treatment systems and sequential systems based on deep-treatment processes. The paper presents the estimation of the removal rate of organic micropollutants from wastewater effluent at various phases of the photocatalytic laboratory multifunctional membrane reactor. The tested compounds belong to the group of polycyclic aromatic hydrocarbons - anthracene and benzo(a)pyrene, industrial additives i.e. pentachlorophenol and octylphenol, as well as pharmaceuticals - diclofenac. The treatment process was carried out without or with the addition of a catalyst in the form of commercial titanium dioxide. Reactor’s selected operating parameters allowed to remove over 73% of the tested micropollutants in the process carried out without catalyst. The addition of the semiconductor to the treated water solution allowed to remove completely pentachlorophenol, octylphenol, benzo(a)pyrene and diclofenac. It has been shown that the ultrafiltration membrane acts not only as a separation barrier of the catalyst, but also allows for the retention of micropollutants, which removal rate ranged from 9% for pentachlorophenol to 98% for benzo(a)pyrene

Information Transparency and Profitability Convergence

We investigate the effect of information transparency on the competitive environment by examining whether information transparency at the industry level is associated with industry-level earnings persistence. Theory predicts that competition reduces the sustainability of abnormally high and abnormally low profits, thereby reducing overall earnings persistence. Therefore, if information transparency facilitates competition, we expect more transparent industries to have lower earnings persistence. We measure industry-level information transparency as the industry-level future earnings response coefficient. Consistent with our expectation, we find that transparency is associated with lower earnings persistence. This finding suggests that information transparency facilitates the competitive forces that lead profits to converge within an industry. We corroborate this interpretation by demonstrating that information transparency is positively associated with the degree to which competitors enter or exit an industry in anticipation of changes in the industry’s profitability outlook. Our study provides new and important evidence that information transparency facilitates product market competition