Chitosan-zeolite composites obtained from fly ashes for heavy metal ions removal

Adsorpcja to jedna z najskuteczniejszych metod stosowanych do usuwania substancji toksycznych z roztworów wodnych. Skuteczność tej metody uzależniona jest od doboru i ilości odpowiedniego sorbentu. W ostatnim czasie obserwuje się wzrost zainteresowania usuwaniem szkodliwych i toksycznych związków od wód powierzchniowych i ścieków za pomocą tak zwanych sorbentów naturalnych. Wykazano m.in. dużą skuteczność usuwania fosforanów, jonów metali ciężkich, fluorków, boru ze ścieków za pomocą popiołów lotnych. Ponadto, w wielu pracach opisano wykorzystanie tego typu materiałów w usuwaniu barwników, fenoli, wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych i innych związków organicznych. Popioły lotne powstają w procesie spalania węgla. Roczna produkcja popiołów lotnych utrzymuje się na poziomie 5,5 • 10 8 Mg, przy czym największymi producentami popiołów lotnych są Chiny, USA i Indie. W Polsce w 2013 roku wytworzono 4,5 • 10 6 Mg popiołów lotnych z czego 87% zostało wykorzystane. Stwarza to ogromne problemy środowiskowe. Skład chemiczny i mineralogiczny jak również właściwości popiołów lotnych uzależnione są od pochodzenia, wartości kalorycznej węgla, a także innych parametrów, takich jak zawartość wody, rozmiar ziaren, stopień amorficzności itp. Popioły lotne mogą być stosowane w wielu dziedzinach, między innymi dodawane są do cementu i betonu. Ze względu na obecność mikro- i makroelementów stosuje się je w rolnictwie. Po procesie modyfikacji, m.in. za pomocą wysokiej temperatury, mielenia, działania kwasów czy dodatku chitozanu mogą być stosowane jako efektywne sorbenty substancji szkodliwych i toksycznych z wód i ścieków.Adsorption is one of the most effective methods used to removal of toxic substances from aqueous solutions. The effectiveness of this method depends on the selection and amounts of the corresponding sorbent. Recently there has been observed growth of interest in removal of harmful and toxic compounds from surface waters and wastewaters by means of so called natural sorbents. Among others good efficiency of removal of phosphates, heavy metal ions fluorides, boron from wastewaters was proved by means of fly ash. Moreover, it is useful in removal of dyes, phenols, polycyclic aromatic hydrocarbons and other organic compounds as discussed in nu- merous papers. Fly ash is formed as a by-product in coal combustion. The yearly fly ash production is estimated to be 5.5 • 10 8 Mg, however, the largest amounts are produced in China, the USA and India. In Poland in 2013 there was created 4.5 • 10 6 Mg of fly ash, of which 87% was subjected to recovery. This enormous amount of industrial wastes can be a serious environmental problem. Chemical and mineralogical compositions as well as physicochemical properties of fly ash depend on geochemical origin and calorific capacity as well as water content, particle size, degree of amorphicity etc. Fly ashes can be used in many fields, among others, they are added to cement and concrete. Due to the presence of micro- and macroelements they are applied in agriculture. After modification using high temperature, grinding, acid activation or chitosan they can be applied as an effective sorbents of different pollutants from waters and wastewaters

FT-IR/PAS Studies of Cu(II)-EDTA Complexes Sorption οn the Chelating Ion Exchangers

The possibility of removal of copper(II) complexes with ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) from waters and wastewaters by the chelating ion exchangers Lewatit TP 214, Lewatit TP 260 and Diaion CR-20 as well as the mechanism of their sorption onto them were investigated. In order to describe the sorption process of Cu(II) ions in the presence of EDTA, the FT-IR/PA spectra of the abovementioned chelating ion exchangers were recorded

FT-IR/PAS Studies of Cu(II)-EDTA Complexes Sorption οn the Chelating Ion Exchangers

The possibility of removal of copper(II) complexes with ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) from waters and wastewaters by the chelating ion exchangers Lewatit TP 214, Lewatit TP 260 and Diaion CR-20 as well as the mechanism of their sorption onto them were investigated. In order to describe the sorption process of Cu(II) ions in the presence of EDTA, the FT-IR/PA spectra of the abovementioned chelating ion exchangers were recorded

The effect of biomaterials ion reactivity on cell viability in vitro

Powszechnie wiadomo, że reaktywne jonowo biomateriały indukują różne interakcje z otaczającym środowiskiem, powodując zmiany stężenia jonów, zwłaszcza kluczowych jonów takich jak wapń, magnez i fosfor, co może wpływać na metabolizm i żywotność komórek. Głównym składnikiem części mineralnej kości i zębów jest hydroksyapatyt (HAp) (Ca10(PO4)6(OH)2). W celu polepszenia własności mechanicznych oraz poręczności chirurgicznej hydroksyapatytu można połączyć go z dodatkowym komponentem organicznym np. polisacharydowym. W niniejszej pracy oznaczano reaktywność jonową oraz cytotoksyczność 2 typów kompozytów na bazie glukanu (kompozytu glukan-HAp i kompozytu glukan-C-HAp) oraz poszczególnych ich składników: wysokoporowatych granul hydroksyapatytu (HAp), wysokoporowatych granul HAp węglanowo-magnezowych (C-HAp) oraz glukanu. Reaktywność jonową testowanych materiałów oznaczono za pomocą absorpcyjnej spektrometrii atomowej (ASA). Badania in vitro przeprowadzono z zastosowaniem linii komórkowej hFOB 1.19 (ludzkie płodowe osteoblasty) oraz pierwotnej hodowli fibroblastów skóry (HSF). Cytotoksyczność ekstraktów z biomateriałów określono z użyciem 2 testów - MTT i NRU. Wyniki badań wyraźnie wskazały, że dodatek wysokoporowatych granul HAp i C-HAp do glukanu powoduje, że kompozyt jest reaktywny jonowo, co wpływa na metabolizm i żywotność hodowanych komórek.It is widely known that surface-reactive biomaterials induce various interaction with surrounded environment, causing changes in the ion concentration, especially with respect to the crucial ions such as calcium, magnesium and phosphorous, what may significantly affect the cell metabolism and viability. Hydroxyapatite (HAp) (Ca10(PO4)6(OH)2) is the main inorganic component of bones and teeth. In order to improve mechanical properties and surgical handiness of hydroxyapatite, an organic component e.g. polysaccharide can be added. In this work, the ion reactivity and cytotoxicity of 2 types of glucan-based composites (composite glucan-HAp and composite glucan-C-HAp) were evaluated. Additionally, the ion reactivity and cytotoxicity of each component of the composites: highly porous hydro- xyapatite (HAp), highly porous carbonated-Mg-HAp (C-HAp) and glucan were evaluated. The ion reactivity of tested materials was assessed by atomic absorption spectrometry (AAS). In vitro tests were carried out using hFOB 1.19 cell line (human fetal osteoblast cells) and human skin fibroblast primary cell culture (HSF). The cytotoxicity of biomaterials extracts was estimated by 2 methods - MTT and NRU. Our studies clearly indicated that addition of highly porous HAp and C-HAp granules to the glucan, make the composite ion reactive, what affects the metabolism and viability of cultured cells

Titania-Coated Silica Alone and Modified by Sodium Alginate as Sorbents for Heavy Metal Ions

Abstract The novel organic-inorganic biohybrid composite adsorbent was synthesized based on nanosized silica-titania modified with alginate within the development of effective adsorbent for heavy metal ions. Effects of metal species Cu(II), Zn(II), Cd(II), and Pb(II); concentrations; pH; temperature; and adsorption onto titania-coated silica (ST20) initial or modified by sodium alginate (ST20-ALG) were studied. The equilibrium and kinetic data of metal ions adsorption were analyzed using Langmuir and Freundlich adsorption models and kinetic models: pseudo first order, pseudo second order, intraparticle kinetic model, and Elovich. The maximum sorption capacities observed were higher for the ST20-ALG composite compared to the initial ST20 oxide for all studied metal ions, namely their values for ST20-ALG were 22.44 mg g− 1 for Cu(II) adsorption, 19.95 mg g− 1 for Zn(II), 18.85 mg g− 1 for Cd(II), and 32.49 mg g− 1 for Pb(II). Structure and properties of initial silica-titania ST20 and modified by sodium alginate ST20-ALG adsorbents were analyzed using nitrogen adsorption/desorption isotherms, ATR-FTIR, SEM-EDS, and pHpzc techniques

Hybrid sorbents in metal ions removal from water and wastewater

W pracy przedstawiono możliwość zastosowania hybrydowych wymieniaczy jonowych (HIX) w procesie usuwania szkodliwych jonów metali ciężkich z wód i ścieków. Jonity tego typu łączą w sobie unikalne właściwości uwodnionych tlenków metali oraz dużą odporność mechaniczną, chemiczną i termiczną syntetycznych żywic jonowymiennych. Badania prowadzono z zastosowaniem komercyjnie dostępnych jonitów takich jak Lewatit FO36 i Purolite Arsen Xnp. Analizowano kinetykę sorpcji jonów Cu(II) i Zn(II) w obecności IDS (kwasu iminodibursztynowego), a także Cr(VI) i As(V). Dodatkowo określono wpływ stężenia początkowego, czasu kontaktu faz, pH i temperatury na efektywność tego procesu. Do opisu sorpcji jonów zastosowano równanie pseudo pierwszego (PF-rzędu) i pseudo drugiego rzędu (PS-rzędu). Biorąc pod uwagę możliwość zastosowania w/w jonitów na szerszą skalę w oparciu o modele adsorpcji Langmuira, Freundlicha, Temkina i Dubinina-Radushevisha wyznaczono parametry adsorpcji.The possibility of hybryd ion exchangers (HIX) application in the removal of heavy metal ions was presented. They combine the unique properties of hydrated metal oxides with the mechanical and thermal stability of synthetic ion exchangers. In the investigations the commercial ion exchangers Lewatit FO36 and Purolite Arsen Xnp were used. The kinetics of the sorption process of Cu(II) and Zn(II) in the presence of IDS (iminodisuccinic acid) as well as As(V) and Cr(VI) was analyzed. Additionally the effect of the initial concentration, the phase contact time, pH and temperature was also studied. To describe the sorption, the equation of the pseudo first order (PF-order) and pseudo second order (PS-order) were applied. Taking into account the possibility of applying these ions on the large scale the parameters of the adsorption process were estimated based on the linear form of the Langmuir, Freundlich, Temkin and Dubinin-Radushevish isotherms

Investigations of Heavy Metal Ion Sorption Using Nanocomposites of Iron-Modified Biochar

Abstract Magnetic biochar nanocomposites were obtained by modification of biochar by zero-valent iron. The article provides information on the impact of contact time, initial Cd(II), Co(II), Zn(II), and Pb(II) ion concentrations, dose of the sorbents, solution pH and temperature on the adsorption capacity. On the basis of experiments, it was found that the optimum parameters for the sorption process are phase contact time 360 min (after this time, the equilibrium of all concentrations is reached), the dose of sorbent equal to 5 g/dm3, pH 5 and the temperature 295 K. The values of parameters calculated from the kinetic models and isotherms present the best match to the pseudo second order and Langmuir isotherm models. The calculated thermodynamic parameters ∆H 0, ∆S 0 and ∆G 0 indicate that the sorption of heavy metal ions is an exothermic and spontaneous process as well as favoured at lower temperatures, suggesting the physical character of sorption. The solution of nitric acid(V) at the concentration 0.1 mol/dm3 was the best acidic desorbing agent used for regeneration of metal-loaded magnetic sorbents. The physicochemical properties of synthesized composites were characterized by FTIR, SEM, XRD, XPS and TG analyses. The point characteristics of the double layer for biochar pHPZC and pHIEP were designated