Nauka Przyroda Technologie

Podobne dokumenty
Adsorpcja z roztworów wodnych różnych form chromu

SORPCJA CHROMU Z ROZTWORÓW W OBECNOŚCI JONÓW METALI CIĘŻKICH NA WĘGLU ROW 08

Adsorpcja chromu z wód o różnym składzie chemicznym

Sorpcja chromu Cr(VI) w obecności kwasu benzoesowego na wybranych węglach aktywnych

ADSORPCJA BŁĘKITU METYLENOWEGO I JODU NA WYBRANYCH WĘGLACH AKTYWNYCH

ADSORPCJA SUBSTANCJI POWIERZCHNIOWO CZYNNYCH Z ROZTWORÓW WODNYCH NA PYLISTYCH WĘGLACH AKTYWNYCH

WPŁYW ph ROZTWORU WODNEGO NA WIELKOŚĆ SORPCJI KWASU FTALOWEGO

WYKORZYSTANIE WĘGLI AKTYWNYCH DO SORPCJI MIEDZI Z ROZTWORÓW WODNYCH

WPŁYW PROWADZENIA PROCESU MODYFIKACJI WĘGLA AKTYWNEGO WG-12 Z UDZIAŁEM CIEPŁA JOULE A I POWIETRZA NA SORPCJĘ Cr(III)

Adsorpcja wybranych jonów metali ciężkich na biowęglu pochodzącym z komunalnych osadów ściekowych

Nauka Przyroda Technologie

ZASTOSOWANIE CHEMICZNIE ZREGENEROWANYCH WĘGLI AKTYWNYCH DO USUWANIA ZANIECZYSZCZEŃ ORGANICZNYCH Z ROZTWORÓW WODNYCH

WPŁYW UTLENIAJĄCYCH MODYFIKACJI POWIERZCHNI WĘGLA AKTYWNEGO NA POJEMNOŚCI SORPCYJNE W STOSUNKU DO Cr(III) I Cr(VI)

SORPCJA FENOLU ZE ŚCIEKÓW KOKSOWNICZYCH NA GRANULOWANYCH WĘGLACH AKTYWNYCH

WPŁYW OBECNOŚCI INNYCH METALI NA SORPCJĘ CYNKU NA MATERIAŁACH MINERALNO-WĘGLOWYCH

Adsorpcja ołowiu na modyfikowanym węglu aktywnym ROW 08 Supra

Wpływ niektórych czynników na skład chemiczny ziarna pszenicy jarej

ZASTOSOWANIE WYPEŁNIENIA CHITOZANOWEGO W KOLUMNIE DO SORPCJI JONÓW Cu(II), Ni(II) I Zn(II)

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 1365

WPŁYW MODYFIKACJI CHEMICZNEJ WŁÓKNA KOKOSOWEGO NA ZDOLNOŚĆ SORPCYJNĄ WYBRANYCH METALI CIĘŻKICH

Rzeszów, 16 kwietnia, 2018 r. RECENZJA

Biowęgiel w remediacji zanieczyszczeń w środowisku gruntowo-wodnym

Zadanie 1. [ 3 pkt.] Uzupełnij zdania, wpisując brakującą informację z odpowiednimi jednostkami.

Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie IX KONFERENCJA TECHNOLOGIE BEZODPADOWE

Najlepsze dostępne praktyki i technologie w metalurgii. dr hab. inż. M. Czaplicka, Instytut Metali Nieżelaznych, Gliwice

Dr hab. Zdzisław Adamczyk, prof. nzw. w Pol. Śl. Gliwice, dn Instytut Geologii Stosowanej Wydział Górnictwa i Geologii Politechnika Śląska

Granulowany węgiel aktywny z łupin orzechów kokosowych: BT bitumiczny AT - antracytowy 999-DL06

Adsorpcja wybranych farmaceutyków na modyfikowanym wysokotemperaturowo węglu aktywnym WG-12

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 950

OBRÓBKA CIEPLNA SILUMINU AK132

WYKORZYSTANIE CELULOZY I KORY WIERZBY Salix americana DO ADSORPCJI MIEDZI Z ROZTWORÓW WODNYCH

ZASTOSOWANIE POŁĄCZONYCH PROCESÓW SORPCJI I UTLENIANIA DO USUWANIA p-chlorofenolu ZE ŚRODOWISKA WODNEGO

Cel główny: Uczeń posiada umiejętność czytania tekstów kultury ze zrozumieniem

SILUMIN OKOŁOEUTEKTYCZNY Z DODATKAMI Cr, Mo, W i Co

SORPCJA CHROMU Z ROZTWORÓW W OBECNOŚCI JONÓW METALI CIĘŻKICH NA WĘGLU ROW 08

KONTROLA STALIWA GXCrNi72-32 METODĄ ATD

PRZYDATNOŚĆ WĘGLA AKTYWNEGO W OCZYSZCZANIU WODY POWIERZCHNIOWEJ Z ZASTOSOWANIEM KOAGULACJI

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 1186

SILUMIN NADEUTEKTYCZNY Z DODATKAMI Cr, Mo, W i Co

a. ph, zawartości makroskładników (P, K, Mg) w 700 próbkach gleby, b. zawartości metali ciężkich (Pb, Cd, Zn, Cu, Ni i Cr ) w 10 próbkach gleby,

PORÓWNANIE METOD OCENY STOPNIA ZUŻYCIA WĘGLA AKTYWNEGO STOSOWANEGO W PROCESIE UZDATNIANIA WODY

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

PRZEDMIOT ZLECENIA. Odebrano z terenu powiatu Raciborskiego próbki gleby i wykonano w Gminie Kornowac:

a. ph, zawartości makroskładników (P, K, Mg) w 899 próbkach gleby, b. zawartości metali ciężkich (Pb, Cd, Zn, Cu, Ni i Cr ) w 12 próbkach gleby,

PRZEDMIOT ZLECENIA :

Główne zagadnienia: - mol, stechiometria reakcji, pisanie równań reakcji w sposób jonowy - stężenia, przygotowywanie roztworów - ph - reakcje redoks

Agata KRZYSZTOSZEK, Jan BOGACKI, Jeremi NAUMCZYK

RÓWNOWAGA SORPCYJNA NA MODYFIKOWANYCH KULKACH CHITOZANOWYCH

MECHANIZM SORPCJI JONÓW METALI W HYDROśELU CHITOZANOWYM - BADANIA KALORYMETRYCZNE

USUWANIE JONÓW METALI CIĘŻKICH NA WYTŁOKACH OWOCOWYCH W UKŁADACH DYNAMICZNYCH

a. ph, zawartości makroskładników (P, K, Mg) w 956 próbkach gleby, b. zawartości metali ciężkich (Pb, Cd, Zn, Cu, Ni i Cr ) w 14 próbkach gleby,

WPŁYW CHEMIZMU POWIERZCHNI WĘGLA NA ADSORPCJĘ SO 2

Usuwanie barwnika pąsu kwasowego 4R z roztworów wodnych na węglach aktywnych

SORPCJA Z ROZTWORÓW WIELOSKŁADNIKOWYCH NA CHITOZANIE SUSZONYM SUBLIMACYJNIE

SORPCYJNO-KATALITYCZNA ROLA WĘGLA AKTYWNEGO W PROCESIE USUWANIA FIOLETU KRYSTALICZNEGO Z ROZTWORU WODNEGO W OBECNOŚCI NADTLENKU WODORU

MODYFIKACJA BRĄZU SPIŻOWEGO CuSn4Zn7Pb6

BADANIA UKŁADÓW SZKŁA WODNE SODOWE - SOLE CHROMU DLA OCENY ICH ZASTOSOWANIA DO USUWANIA JONÓW CHROMU(III) Z MEDIÓW

Elektrochemia - szereg elektrochemiczny metali. Zadania

KWASY I WODOROTLENKI. 1. Poprawne nazwy kwasów H 2 S, H 2 SO 4, HNO 3, to:

Wodorotlenki. n to liczba grup wodorotlenowych w cząsteczce wodorotlenku (równa wartościowości M)

Tytuł prezentacji. Możliwość wykorzystania biowęgla w rekultywacji gleb zanieczyszczonych. metalami ciężkimi

Zakres problemów związanych z reakcjami jonowymi.

OCENA WYNIKÓW BADAŃ W GMINIE KUŹNIA RACIBORSKA. gleba lekka szt./ % 455/2200 0/0 119/26 53/12 280/61 3/1

Kryteria oceniania z chemii kl VII

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 277

WYKORZYSTANIE REGENEROWANYCH WĘGLI AKTYWNYCH DO OGRANICZENIA MIGRACJI METALI CIĘŻKICH W GLEBIE

TEST NA EGZAMIN POPRAWKOWY Z CHEMII DLA UCZNIA KLASY II GIMNAZJUM

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 277

ZAPYTANIE DOTYCZĄCE TREŚCI SIWZ do postępowania nr ZP 16/WILiŚ/2009, CRZP 617/002/D/09

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 817

Związki nieorganiczne

Emisja substancji o działaniu rakotwórczym przy spawaniu niskoenergetycznymi metodami łukowymi stali odpornych na korozję

BADANIA FIZYKOCHEMICZNE SFERYCZNYCH MATERIAŁÓW WĘGLOWYCH PREPAROWANYCH NA BAZIE ŻYWIC JONOWYMIENNYCH

SPRAWOZDANIE Z BADAŃ Nr 94/DLS/2015

OTMAR VOGT, JAN OGONOWSKI *, BARBARA LITAWA. Streszczenie

ROZPORZĄDZENIE MINISTRA ŚRODOWISKA 1) z dnia w sprawie zawartości ołowiu, kadmu, rtęci i chromu sześciowartościowego w opakowaniach.

Politechnika Gdańska Wydział Chemiczny. Katedra Technologii Chemicznej

POLITECHNIKA WROCŁAWSKA INSTYTUT TECHNOLOGII NIEORGANICZNEJ I NAWOZÓW MINERALNYCH. Ćwiczenie nr 6. Adam Pawełczyk

Wykorzystaniem biowęgla jako podłoża w produkcji szklarniowej ogórka i pomidora

Recenzja pracy doktorskiej: Badania ekstrakcji sekwencyjnej wybranych metali i ich mobilności w popiołach przemysłowych

Adsorpcja fenolu i jonów miedzi(ii) na sferycznym węglu aktywnym utlenianym nadtlenodisiarczanem(vi) diamonu

OZNACZANIE STOPNIA ODBARWIENIA I ZAWARTOŚCI CHROMU W ROZTWORACH BARWNIKÓW METALOKOMPLEKSOWYCH PO ICH ADSORPCJI NA WĘGLU AKTYWNYM

OCENA PRZYDATNOŚCI PYLISTEGO WĘGLA AKTYWNEGO DO WSPOMAGANIA PROCESU KOAGULACJI

Zadanie 2. (1 pkt) Uzupełnij tabelę, wpisując wzory sumaryczne tlenków w odpowiednie kolumny. CrO CO 2 Fe 2 O 3 BaO SO 3 NO Cu 2 O

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 277

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 432

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 1539

MODYFIKACJA SILUMINU AK20 DODATKAMI ZŁOŻONYMI

Część I. TEST WYBORU 18 punktów

Granulowany Węgiel Aktywny z łupin orzechów kokosowych BT bitumiczny AT antracytowy

BADANIA BIOREGENERACJI WĘGLA AKTYWNEGO WYSYCONEGO FENOLEM

SORPCJA METALI CIĘŻKICH NA SYNTETYCZNYM ZEOLICIE TYPU NaP1

Sole. 2. Zaznacz reszty kwasowe w poniższych solach oraz wartościowości reszt kwasowych: CaBr 2 Na 2 SO 4

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 921

CHEMIA. Wymagania szczegółowe. Wymagania ogólne

WPŁYW CHARAKTERU CHEMICZNEGO POWIERZCHNI WĘGLA AKTYWNEGO NA ADSORPCJĘ FENOLI Z WODY

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 817

WPŁYW SZYBKOŚCI STYGNIĘCIA NA WŁASNOŚCI TERMOFIZYCZNE STALIWA W STANIE STAŁYM

OKREŚLENIE WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNYCH SILUMINU AK132 NA PODSTAWIE METODY ATND.

SZCZEGÓŁOWE KRYTERIA OCENIANIA Z CHEMII DLA KLASY II GIMNAZJUM Nauczyciel Katarzyna Kurczab

Transkrypt:

Nauka Przyroda Technologie ISSN 1897-7820 http://www.npt.up-poznan.net Dział: Melioracje i Inżynieria Środowiska Copyright Wydawnictwo Uniwersytetu Przyrodniczego w Poznaniu 2011 Tom 5 Zeszyt 4 JOANNA LACH, EWA OCIEPA, EWA OKONIEWSKA Instytut Inżynierii Środowiska Politechnika Częstochowska WPŁYW JONÓW METALI CIĘŻKICH NA ADSORPCJĘ CR(VI) Z ROZTWORÓW WODNYCH NA WĘGLACH AKTYWNYCH WG-12 I F-300 * Streszczenie. W pracy przedstawiono wyniki adsorpcji chromu(iii) występującego w roztworach wodnych w formie kationu, a także Cr(VI) występującego w postaci anionu chromianowego(vi), wodorochromianowego(vi) lub dichromianowego(vi), na węglach aktywnych WG-12 i F-300. Proces ten był prowadzony z roztworów jedno- oraz dwuskładnikowych, zawierających dodatkowo kationy ołowiu, kadmu, niklu, miedzi lub cynku. W adsorpcji kationów najczęstszym mechanizmem jest wymiana jonowa, ale usuwanie jonów może odbywać się również poprzez powstawanie kompleksów powierzchniowych i jest związane z możliwością istnienia procesów redukcji, utleniania oraz wytrącania się w porach nierozpuszczalnych związków. Proces adsorpcji jest jeszcze bardziej skomplikowany, jeśli usuwanie kationu lub anionu odbywa się z roztworów wieloskładnikowych, w których występują jony konkurencyjne. W sorpcji Cr(III) obecność w roztworze wszystkich badanych kationów powoduje obniżenie efektów sorpcji, przy czym najmniejszy wpływ na to zjawisko ma jon Cd(II). W większości przypadków również podczas sorpcji Cr(VI) z roztworów zawierających dodatkowo kation innego metalu ciężkiego zaobserwowano obniżenie pojemności sorpcyjnych w stosunku do badanego anionu. Słowa kluczowe: węgiel aktywny, adsorpcja, metale ciężkie Wstęp Adsorpcja, jako metoda usuwania zanieczyszczeń z wody i ścieków oraz odzysku cennych metali ciężkich, jest przedmiotem licznych badań, została opisana na podstawie doniesień literaturowych przez BANSALA i GOYAL (2009). Mimo że cytowane przez tych autorów badania były prowadzone przed 2000 roku, to najnowsze doniesienia literaturowe wskazują, iż temat ten jest nadal aktualny. Badana jest adsorpcja chromu, * Badania częściowo finansowane z BS 401/301/04.

2 Lach J., Ociepa E., Okoniewska E., 2011. Wpływ jonów metali ciężkich na adsorpcję Cr(VI) z roztworów wodnych ołowiu, kadmu i niklu, miedzi, cynku, manganu, kobaltu, arsenu, rtęci itp. zarówno z roztworów jedno-, jak i wieloskładnikowych (DĄBEK 2003, WALCZYK i IN. 2005, PAKUŁA i IN. 2007, LACH i OCIEPA 2008). Adsorpcja jonów metali ciężkich nie jest jednoznacznie wyjaśniona przez badaczy, co wynika m.in. z odmiennych właściwości węgli aktywnych powstałych z różnych surowców i w zróżnicowanych warunkach. Jednak większość badaczy wiąże adsorpcję metali z chemicznymi właściwościami powierzchni węgli aktywnych. Związki chromu są stosowane w garbarniach, galwanizerniach, przy produkcji farb i barwników, tuszy, tworzyw sztucznych, stali i innych stopów metali, puszek, nawozów sztucznych, do konserwacji drewna, w przemyśle fotograficznym oraz jako czynniki inhibitujące korozję. W ściekach przemysłowych stężenia chromu zawierają się w granicach od 0,5 do 270,00 mg na 1 dm 3 (DEMIRAL i IN. 2008). Jest on nie tylko toksyczny, ale również kancerogenny, teratogenny i mutagenny dla organizmów (MOHAN- TY i IN. 2005). Celem badań była ocena wpływu obecności w roztworze jonów cynku, miedzi, niklu, kadmu i ołowiu na adsorpcję chromu na dwóch węglach aktywnych WG-12 i F-300. W badaniach analizowano adsorpcję Cr(III) występującego w roztworze w postaci kationu i Cr(VI) występującego w warunkach, w jakich prowadzono pomiary w postaci anionów HCrO 4 - i CrO 4 2-. Materiały i metody Badania sorpcji wybranych jonów metali ciężkich prowadzono na dwóch węglach aktywnych. Były to: granulowany węgiel aktywny WG-12 (wyprodukowany w Polsce przez firmę Gryfskand) oraz węgiel ziarnowy Filtrasorb 300 (F-300) (wyprodukowany przez belgijską firmę Chemviron). Charakterystykę użytych węgli aktywnych zamieszczono w tabelach 1 i 2. Powierzchnię właściwą i rozkład porów wyznaczono na podstawie niskotemperaturowej adsorpcji azotu w temperaturze 77 K z użyciem aparatury Sorptomatic 1990 rozkład objętości porów metodą Horvatha i Kawazoe (HORVATH i KAWAZOE 1983), a objętość makroporów z użyciem porozymetru Porosimeter 2000. Adsorpcję Cr(VI) i Cr(III) prowadzono z roztworów o objętości 0,250 dm 3, do których dodawano 1 g węgla aktywnego. Roztwory Cr(VI) zostały sporządzone z dwuchromianu potasu, a Cr(III) z chlorku chromu. Izotermy adsorpcji Cr(VI) i Cr(III) wyznaczono przy ph roztworu równym 6,0 ±0,2. Stężenia początkowe Cr(III) i Cr(VI) wynosiły: 600, 800, 1000, 1200 i 1500 mg Cr na 1 dm 3. Sorpcję prowadzono z roztworów jednoskładnikowych, zawierających jony Cr(III) lub Cr(VI) i dwuskładnikowych, zawierających dodatkowo jony Zn(II), Cu(II), Ni(II), Cd(II) lub Pb(II) o stężeniu 600 mg na 1 m 3. Czas kontaktu węgli z roztworami 24 h, ustalono na podstawie wcześniejszych badań (LACH 1999). Stężenia chromu oznaczono metodą kolorymetryczną z dwufenylokarbazydem (PN-C-04604-8), która jest najczęściej stosowaną metodą do oznaczania Cr(VI) (DEMIRAL i IN. 2008).

Lach J., Ociepa E., Okoniewska E., 2011. Wpływ jonów metali ciężkich na adsorpcję Cr(VI) z roztworów wodnych 3 Tabela 1. Wybrane parametry fizyczno-chemiczne węgli aktywnych (PN-83/C-97555) Table 1. Physical and chemical properties of activated carbons (PN-83/C-97555) Wskaźnik Jednostka Badane węgle aktywne F-300 WG-12 Masa nasypowa g/dm 3 542 450 Nasiąkliwość wodna cm 3 /g 0,72 0,61 Wytrzymałość mechaniczna % 97 98 ph wyciągu wodnego 6,8 6,8 Właściwości adsorpcyjne wobec: błękitu metylenowego jako LM 27 24 jodu, LI mg/g 1 055 1 117 fenolu * mg/g 55,6 59,0 *Badania sorpcji fenolu prowadzono z roztworu o objętości 0,25 dm 3 o stężeniu 250 mg/dm 3 z dodatkiem 1 g węgla aktywnego. Tabela 2. Rozkład objętości kapilar w węglach aktywnych Table 2. Distribution of capillaries volumes in activated carbons Symbol węgla WG-12 Promień kapilar (nm) < 1,5 1,5-15 15-150 150-1500 1500-7500 Objętość kapilar ΔV ΣΔV (cm 3 /g) S BET (m 2 /g) cm 3 /g 0,2439 0,1059 0,0494 0,2530 0,2760 0,9287 1 098 % 26,26 11,40 5,32 27,24 29,72 100 F-300 cm 3 /g 0,3075 0,2298 0,2328 0,5239 0,0326 0,9266 859 % 33,19 24,80 25,19 13,37 3,52 100 S BET powierzchnia właściwa obliczona z izotermy BET. Wyniki W pierwszym etapie badań wykonano pomiary izoterm sorpcji chromu(vi) na dwóch węglach aktywnych: WG-12 i F-300. Pomiary sorpcji prowadzono z roztworów jedno- oraz dwuskładnikowych, zawierających oprócz anionów HCrO 4 - i CrO 4 2- kationy Zn(II), Ni(II), Cu(II), Cd(II) lub Pb(II) (rys. 1). Znacznie większymi możliwościami adsorpcji Cr(VI) charakteryzował się węgiel F-300. Skuteczność adsorpcji omawianych

4 Lach J., Ociepa E., Okoniewska E., 2011. Wpływ jonów metali ciężkich na adsorpcję Cr(VI) z roztworów wodnych Pojemność adsorpcyjna (mg/kg) Pojemność adsorpcyna (mg/kg) 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 400 350 300 250 200 150 100 50 0 a 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 Stężenie równowagowe (mg/m 3 ) b 0 50 100 150 200 250 300 Stężenie równowagowe (mg/m 3 ) Cr(VI) Cr+Zn Cr+Ni Cr+Cu Cr+Cd Cr+Pb Cr(VI) Cr+Zn Cr+Ni Cr+Cu Cr+Cd Cr+Pb Rys. 1. Izotermy sorpcji jonów Cr(VI) z roztworów jednoskładnikowego i wieloskładnikowych na węglach: a) WG-12, b) F-300 Fig. 1. Sorption isotherms of chromium(vi) from unary and binary solutions on activated carbons: a) WG-12, b) F-300 anionów na węglu F-300 z roztworów jednoskładnikowych wahała się w granicach 85-93%, podczas gdy na węglu WG-12 dochodziła maksymalnie tylko do 49%. Obecność w roztworze, oprócz anionów zawierających Cr(VI), kationów Ni(II) poprawiła efekty adsorpcji na obydwu użytych w badaniach węglach aktywnych, ale tylko o kilka procent. Obecność pozostałych kationów metali ciężkich nie wpłynęła na adsorpcję lub ją obniżyła. W węglu WG-12 obniżenie sorpcji było znaczne wówczas, gdy w roztworze oprócz jonów Cr(VI) znajdowały się jony Cu(II), Zn(II) lub Cd(II) (pojemności sorpcyjne w wyniku sorpcji z roztworów jednoskładnikowych dochodziła do 150 mg na 1 kg, a gdy w roztworze dodatkowo znajdował się Cd(II), tylko do 80 mg na 1 kg). Znacznie mniejsze obniżenie efektów sorpcji zaobserwowano na węglu F-300. Wysokie pojemności sorpcyjne uzyskane dla roztworów jednoskładnikowych, dochodzące do 320 mg na 1 kg, obniżyły się w niewielkim stopniu, gdy w roztworze obecne były jony ołowiu lub kadmu. Bardziej jednoznaczny wpływ obecności jonów Zn(II), Ni(II), Cu(II), Cd(II) lub Pb(II) w roztworze zaobserwowano podczas adsorpcji kationów Cr(III) (rys. 2). Obecność tych

Lach J., Ociepa E., Okoniewska E., 2011. Wpływ jonów metali ciężkich na adsorpcję Cr(VI) z roztworów wodnych 5 Pojemność adsorpcyjna (mg/kg) 250 200 150 100 50 0 a 0 200 400 600 800 1000 1200 Stężenie równowagowe (mg/m 3 ) Cr(III) Cr+Zn Cr+Ni Cr+Cu Cr+Cd Cr+Pb Pojemność adsorpcyjna (mg/kg) 250 200 150 100 50 0 b 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 Stężenie równowagowe (mg/m 3 ) Cr(III) Cr+Zn Cr+Ni Cr+Cu Cr+Cd Cr+Pb Rys. 2. Izotermy sorpcji jonów Cr(III) z roztworów jednoskładnikowego i wieloskładnikowych na węglach: a) WG-12, b) F-300 Fig. 2. Sorption isotherms of chromium(iii) from unary and binary solutions on activated carbons: a) WG-12, b) F-300 jonów w mniejszym lub większym stopniu obniżyła pojemności sorpcyjne w stosunku do Cr(III). W wypadku obydwu węgli użytych w badaniach efekty adsorpcji Cr(III) w najmniejszym stopniu obniżyły kationy Cd(II). Zaobserwowane różnice między adsorpcją z roztworu jedno- oraz dwuskładnikowego, zawierającego Cd(II,) były kilkuprocentowe (tab. 3). Obecność pozostałych kationów metali ciężkich obniża efekty sorpcji nawet o ponad 40%. Dyskusja Chrom sześciowartościowy w roztworze przy ph = 6,0 występuje w postaci anionu chromianowego. Decydująca podczas adsorpcji Cr(VI) jest wymiana jonowa na zasadowych grupach powierzchniowych, ale oprócz niej wpływ na wielkość adsorpcji mogą mieć: elektrostatyczne interakcje, mechanizm redoks (szczególnie istotny przy niskich wartościach ph) i wewnątrzcząsteczkowa dyfuzja (PILLAY i IN. 2009). Pozostałe jony

6 Lach J., Ociepa E., Okoniewska E., 2011. Wpływ jonów metali ciężkich na adsorpcję Cr(VI) z roztworów wodnych Tabela 3. Stopień usuwania jonów Cr(VI) i Cr(III) z roztworów wodnych na węglach WG-12 i F-300 Table 3. Degrees of Cr(VI) and Cr(III) removal on active carbons WG-12 and F-300 from aqueous solutions Węgiel aktywny Skuteczność sorpcji (%) Skład roztworu Cr Cr + Zn Cr + Ni Cr + Cu Cr + Cd Cr + Pb Cr(VI) WG-12 39-49 40-50 41-51 29-46 20-33 29-38 F-300 85-93 85-90 91-94 85-88 83-88 83-85 Cr(III) WG-12 59-63 40-45 30-38 34-39 53-63 40-45 F-300 59-62 23-35 17-30 23-27 45-56 17-25 metali ciężkich występują w formie kationów i są adsorbowane na kwasowych tlenkach powierzchniowych. Jony te nie są w stosunku do siebie konkurencyjne, ponieważ zajmują inne centra aktywne. Obecność jednak kationów metali ciężkich, np. Zn(II), Cu(II), Cd(II) lub Pb(II), obniżyła sorpcję anionu Cr(VI). Najprawdopodobniej było to wynikiem mechanicznego blokowania porów przez zasorbowane kationy metali ciężkich, mimo że są one niekonkurencyjne podczas wymiany Cr(VI), który w roztworze występuje w postaci anionów HCrO 4 - i CrO 4 2-. Podczas adsorpcji Cr(VI) z roztworu dwuskładnikowego, zawierającego dodatkowo kationy Ni(II), uzyskano rezultaty nieco lepsze niż z roztworów jednoskładnikowych. Może to być wynikiem powstawania nowych centrów aktywnych w wyniku niepełnej adsorpcji kationów Ni(II), zdolnych do sorpcji anionów [interakcja Ni(II) tylko z jedną grupą powierzchniową, w wyniku czego występuje nie w pełni zneutralizowany ładunek kationów Ni(II)]. Blokowanie porów oraz przyciąganie przez tak powstałe centra aktywne są to zjawiska przeciwne i dominacja jednego z nich decyduje o końcowym efekcie adsorpcji. Chrom trójwartościowy Cr(III) w roztworach o ph = 6 zgodnie z badaniami RIVE- RA-UTRILLA i SANCHEZ-POLO (2003) występuje w postaci hydrokompleksów: Cr(OH) 2+ (60,61%), Cr(OH) 2 + (38,24%), Cr 3+ (0,96%) i Cr(OH) 3 (0,19%). Adsorpcja kationów Cr(III) z roztworów jednoskładnikowych zachodziła w podobnych ilościach na obydwu użytych w badaniach węglach aktywnych. Proces ten prowadzony z roztworów jednoskładnikowych był bardziej skuteczny niż z roztworów dwuskładnikowych. Obecność w roztworze oprócz kationów Cr(III) również innych metali ciężkich spowodowała znaczące obniżenie efektów sorpcji, co jest wynikiem konkurencyjności jonów, które adsorbowane są na tych samych centrach aktywnych. Na wyniki adsorpcji w najmniejszym stopniu wpłynęła obecność w roztworze kationów Cd(II), które są słabo sorbowane na węglach aktywnych.

Lach J., Ociepa E., Okoniewska E., 2011. Wpływ jonów metali ciężkich na adsorpcję Cr(VI) z roztworów wodnych 7 Wnioski 1. Węgle aktywne mogą adsorbować chrom występujący zarówno w postaci kationów Cr(III), jak i anionów wodorochromianowych i chromianowych zawierających Cr(VI). Skuteczność adsorpcji jest uzależniona od adsorbowanego jonu oraz użytego węgla aktywnego. 2. Adsorpcja jonów Cr(VI) z roztworów dwuskładnikowych, zawierających chrom oraz dodatkowo jony Zn(II), Cu(II), Cd(II) lub Pb(II), zachodziła w mniejszych ilościach niż z roztworu jednoskładnikowego, mimo że Cr(VI) wchodzi w skład anionów, a pozostałe metale ciężkie są kationami, czyli zajmują inne miejsca aktywne na powierzchni węgli aktywnych. Na wyniki sorpcji miało wpływ mechaniczne blokowanie porów. 3. Adsorpcja jonów Cr(VI) z roztworów dwuskładnikowych zawierających Ni(II) zachodziła w większych ilościach niż z roztworu jednoskładnikowego. Najprawdopodobniej dominującym tu zjawiskiem nad mechanicznym blokowaniem porów było przyciąganie anionów zawierających Cr(VI) przez nie w pełni zneutralizowany ładunek zasorbowanego kationu. 4. Obecność w roztworze konkurencyjnych kationów metali ciężkich Zn(II), Cu(II), Ni(II), Cd(II) lub Pb(II) wpływała na obniżenie adsorpcji Cr(III). Najmniejszy wpływ na efekty adsorpcji miała obecność najsłabiej adsorbowanego kationu Cd(II). Literatura BANSAL R.C., GOYAL M., 2009. Adsorpcja na węglu aktywnym. WNT, Warszawa. DĄBEK L., 2003. Sorption of zinic ions from aqueous solutions on regenerated activated carbons. J. Hazard. Mater. 101: 191-201. DEMIRAL H., DEMIRAL J., TÜMSEK F., KARABACAKOGLU B., 2008. Adsorption of chromium(vi) from aqueous solution by activated carbon derived from olive bagasse and applicability of different adsorption models. Chem. Eng. J. 144/2: 188-196. LACH J., 1999. Badania nad sorpcyjnym usuwaniem związków chromu z wody przy użyciu węgla aktywnego. Praca doktorska, Politechnika Częstochowska. LACH J., OCIEPA E., 2008. Wykorzystanie węgli aktywnych do sorpcji miedzi z roztworów wodnych. Proceedings ECOpole 2/1: 215-220. HORVATH G., KAWAZOE K., 1983. Method for the calculation of effective pore size distribution in molecular sieve carbon. J. Chem. Eng. Japan 16/ 6: 470-475. MOHANTY K., JHA M., MEIKAP B.C., BISWAS M.N., 2005. Removal of chromium (VI) from dilute aqueous solutions by activated carbon developed from Terminalia arjuna nuts activated with zinic chloride. Chem. Eng. Sci. 60: 3049-3059. PILLAY K., CUKROWSKA E.M., COVILLE N.J., 2009. Multi-walled carbon nanotubes as adsorbents for the removal of parts per billion levels of hexavalent chromium from aqueous solution. J. Hazard. Mater. 166: 1067-1075. PAKUŁA M., WALCZYK M., BINIAK S., ŚWIĄTKOWSKI A., 2007. Electrochemical and FTIR studies of the mutual influence of lead(ii) or iron(iii) and phenol on their adsorption from aqueous acid solution by modified activated carbons. Chemosphere 69: 209-219. RIVERA-UTRILLA J., SANCHEZ-POLO M., 2003. Adsorption of Cr(III) on ozonised activated carbon. Importance of Cπ-cation interactions. Water Res. 37: 3335-3340.

8 Lach J., Ociepa E., Okoniewska E., 2011. Wpływ jonów metali ciężkich na adsorpcję Cr(VI) z roztworów wodnych WALCZYK M., ŚWIĄTKOWSKI A., PAKUŁA M., BINIAK S., 2005. Electrochemical studies of the interaction between a modified activated carbon surface and heavy metal ions. J. Appl. Electrochem. 35: 123-130. THE INFLUENCE OF HEAVY METALS ION ON ADSORPTION OF CRVI FROM WATER SOLUTION IN ACTIVATED CARBON WG-12 AND F-300 Summary. In the article there have been presented the results of adsorption of chromium III, occurring in aqueous solution in a cationic form and Cr(VI) occurring as an anion on WG-12 and F-300 activated carbon. The process was carried out on unary and binary solutions containing additionally cations of lead, cadmium, nikiel, copper or zinc. In case of cations adsorptions most frequent mechanism is ions replacement, but removal of cations can also take place via created complex areas, or can be the result of the reduction and oxidization process, or precipitated insoluble compounds. The process of sorption is much more complicated if removal of cation or ions is from policomponents, where competition ions occur. In case of Cr (III) the presence of sorption in all solution the tested cations caused a decrease of sorptions effect, ions Cd (II) had the least effect on this phenomenon. In the majority of cases during sorption Cr(VI) of in case of solution containing a cation of another heavy metal, a decrease sorption capacity in relation to the tested anion was observed. Key words: activated carbon, adsorption, heavy metals Adres do korespondencji Corresponding address: Joanna Lach, Instytut Inżynierii Środowiska, Politechnika Częstochowska, ul. Brzeźnicka 60 a, 42-200 Częstochowa, Poland, e-mail: jlach@is.pcz.czest.pl Zaakceptowano do druku Accepted for print: 11.05.2011 Do cytowania For citation: Lach J., Ociepa E., Okoniewska E., 2011. Wpływ jonów metali ciężkich na adsorpcję Cr(VI) z roztworów wodnych