CHARAKTERYSTYKA PROCESU SORPCJI ZIELENI MALACHITOWEJ ORAZ JONÓW KADMU, CYNKU I OŁOWIU PRZEZ ODPADOWY MAKUCH RZEPAKOWY

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

Anna KAMIŃSKA, Małgorzata JĘDRZEJCZAK, Krzysztof WOJCIECHOWSKI*

ROZPORZĄDZENIE MINISTRA ŚRODOWISKA 1) z dnia 13 lipca 2010 r. w sprawie komunalnych osadów ściekowych. (Dz. U. z dnia 29 lipca 2010 r.

OCZYSZCZANIE ŚCIEKÓW PRZEMYSŁOWYCH O DUŻEJ ZAWARTOŚCI OLEJÓW NA ZŁOŻU BIOLOGICZNYM

TECHNOLOGIE OCHRONY ŚRODOWISKA (studia I stopnia) Mogilniki oraz problemy związane z ich likwidacją prof. dr hab. inż.

DEKOLORYZACJA ROZTWORÓW BARWNIKÓW METALOKOMPLEKSOWYCH Z ZASTOSOWANIEM BIOMASY OSADU CZYNNEGO

ROZPORZĄDZENIE MINISTRA ŚRODOWISKA 1) z dnia 13 lipca 2010 r. w sprawie komunalnych osadów ściekowych2), 3)

WYKORZYSTANIE ZEOLITÓW W TECHNOLOGII OCZYSZCZANIA ŚCIEKÓW

Warszawa, dnia 25 lutego 2015 r. Poz. 257 ROZPORZĄDZENIE MINISTRA ŚRODOWISKA 1) z dnia 6 lutego 2015 r. w sprawie komunalnych osadów ściekowych

2.1. Charakterystyka badanego sorbentu oraz ekstrahentów

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

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 277

OZNACZANIE ZAWARTOŚCI MANGANU W GLEBIE

Wpływ niektórych czynników na skład chemiczny ziarna pszenicy jarej

Żywność ekologiczna najlepsza żywność funkcjonalna

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

Biowęgiel w remediacji zanieczyszczeń w środowisku gruntowo-wodnym

ANALIZA EFEKTYWNOŚCI USUWANIA ZANIECZYSZCZEŃ ZE ŚCIEKÓW W OCZYSZCZALNI W WOLI DALSZEJ K/ŁAŃCUTA

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

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 277

Biosurfaktanty drobnoustrojowe; produkcja i zastosowanie emulgatora wytwarzanego przez grzyb strzępkowy Curvularia lunata

Badanie właściwości odpadów przemysłowych jako wstępny etap w ocenie ich oddziaływania na środowisko

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

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

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

WPŁYW ph ROZTWORU WODNEGO NA WIELKOŚĆ SORPCJI KWASU FTALOWEGO

PRZEDMIOT ZLECENIA :

Usuwanie i odzyskiwanie metali ciężkich z użyciem drobnoustrojów

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,

Dominika Jezierska. Łódź, dn r.

Wpływ biowęgla na ograniczanie emisji amoniaku podczas kompostowania pomiotu kurzego

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

72 Adsorpcja barwników z roztworów wodnych na popiołach

Zastosowanie biopreparatów w procesie oczyszczania ścieków

BIOCHEMICZNE ZAPOTRZEBOWANIE TLENU

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,

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

Tabela 1. Zakres badań fizykochemicznych odpadu o kodzie w 2015 roku

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,

5. REEMISJA ZWIĄZKÓW RTĘCI W CZASIE UNIESZKODLIWIANIA OSADÓW ŚCIEKOWYCH

USUWANIE BARWNIKÓW Z ROZTWORÓW WODNYCH NA MODYFIKOWANYM ZEOLICIE

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 1267

Biowęgiel jako materiał pomocniczny w procesie kompostowania i wermikompstowania

Agata KRZYSZTOSZEK, Jan BOGACKI, Jeremi NAUMCZYK

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 1044

CENTRUM CZYSTYCH TECHNOLOGII WĘGLOWYCH CLEAN COAL TECHNOLOGY CENTRE. ... nowe możliwości. ... new opportunities

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 1186

KIELECKIE TOWARZYSTWO NAUKOWE

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 1044

Urszula Jankiewicz*, Anna Wojtowicz*, Marian Korc** ZDOLNOŚĆ DO AKUMULACJI I TOLERANCJI METALI CIĘŻKICH PRZEZ BAKTERIE PSEUDOMONAS I BACILLUS

"Metale ciężkie w osadzie z wiejskiej oczyszczalni ścieków i kompoście - ocena przydatności do rolniczego wykorzystania"

ĆWICZENIE NR 3 BADANIE MIKROBIOLOGICZNEGO UTLENIENIA AMONIAKU DO AZOTYNÓW ZA POMOCĄ BAKTERII NITROSOMONAS sp.

NAWÓZ ORGANICZNY POCHODZENIA KOMUNALNEGO

BIOTECHNOLOGIA OGÓLNA

Urszula Filipkowska, Wojciech Janczukowicz, Joanna Rodziewicz, Ewa Jopp

ul. ILJI MIECZNIKOWA 1, WARSZAWA RAPORT

Woltamperometryczne oznaczenie paracetamolu w lekach i ściekach

Dz.U. 199 Nr 72 poz. 813

Heavy metals adsorption on aluminium oxide and stabilization of spent adsorbent using a SULSTAR technology

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 439

SORPCJA METALI CIĘŻKICH NA SYNTETYCZNYM ZEOLICIE TYPU NaP1

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 277

Conception of reuse of the waste from onshore and offshore in the aspect of

Usuwanie cynku z roztworów wodnych i ścieków z zastosowaniem immobilizowanej i nie immobilizowanej biomasy Aspergillus niger

ĆWICZENIE 5 MECHANIZMY PROMUJĄCE WZROST ROŚLIN

Możliwość zastosowania biowęgla w rolnictwie, ogrodnictwie i rekultywacji

ZAKRES: AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 1214

Adsorpcja błękitu metylenowego na węglu aktywnym w obecności acetonu

Rok akademicki: 2033/2034 Kod: GIS s Punkty ECTS: 3. Poziom studiów: Studia I stopnia Forma i tryb studiów: -

OZNACZANIE ŻELAZA METODĄ SPEKTROFOTOMETRII UV/VIS

PL B1. Ośrodek Badawczo-Rozwojowy Izotopów POLATOM,Świerk,PL BUP 12/05

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

Spalarnia. odpadów? jak to działa? Jak działa a spalarnia

Prawdziwy rozwój człowieka, zwierzęcia i roślin zależy od gleby Hipokrates

GRZYBY EKTOMIKORYZOWE I BIOSTABILIZACJA TRUDNOODNAWIALNYCH. Akademia Jana Długosza Zakład Mikrobiologii i Biotechnologii Częstochowa

Zastosowanie biopreparatów w procesie oczyszczania wód i ścieków

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

ĆWICZENIE 4. Oczyszczanie ścieków ze związków fosforu

Zanieczyszczenia organiczne takie jak WWA czy pestycydy są dużym zagrożeniem zarówno dla środowiska jak i zdrowia i życia człowieka.

Cel główny: Uczeń posiada umiejętność czytania tekstów kultury ze zrozumieniem

Roman Marecik, Paweł Cyplik

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

Ekologia. biogeochemia. Biogeochemia. Przepływ energii a obieg materii

efekty kształcenia grupa zajęć** K7_K03 K7_W05 K7_U02 K7_W05 A Z K7_K02 K7_W05 K7_U02 A Z K7_U03 K7_U04 K7_W01

PRZYDATNOŚĆ WĘGLA AKTYWNEGO W OCZYSZCZANIU WODY POWIERZCHNIOWEJ Z ZASTOSOWANIEM KOAGULACJI

Eliminacja smogu przez zastosowanie kotłów i pieców bezpyłowych zintegrowanych z elektrofiltrem

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 415

RECYKLING ODPADÓW ZIELONYCH. Grzegorz Pilarski BEST-EKO Sp. z o.o.

Autorzy: Instytut Inżynierii Wody i Ścieków Wydział Inżynierii Środowiska i Energetyki Politechnika Śląska w Gliwicach

Zasobność gleby. gleba lekka szt./ % /810,64 0/0 107/15 332/47 268/38 0/0 16/29 0/0 3/19 0/0 13/81 0/0. szt./ %

Test diagnostyczny. Dorota Lewandowska, Lidia Wasyłyszyn, Anna Warchoł. Część A (0 5) Standard I

Wanda Wołyńska Instytut Biotechnologii Przemysłu Rolno-Spożywczego Oddział Cukrownictwa. IBPRS Oddział Cukrownictwa Łódź, czerwiec 2013r.

UNIWERSYTET WARMIŃSKO-MAZURSKI W OLSZTYNIE WYDZIAŁ NAUK O ŚRODOWISKU

TECHNIKI SEPARACYJNE ĆWICZENIE. Temat: Problemy identyfikacji lotnych kwasów tłuszczowych przy zastosowaniu układu GC-MS (SCAN, SIM, indeksy retencji)

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 1267

EWA WIŚNIOWSKA, BEATA KARWOWSKA, ELŻBIETA SPERCZYŃSKA * INTERWENCYJNE WYKORZYSTANIE ZEOLITÓW W OCZYSZCZANIU ŚCIEKÓW

Ekologia. biogeochemia. Biogeochemia. Przepływ energii a obieg materii

Granulowany Węgiel Aktywny z łupin orzechów kokosowych BT bitumiczny AT antracytowy

Nauka Przyroda Technologie

WYKRYWANIE ZANIECZYSZCZEŃ WODY POWIERZA I GLEBY

Transkrypt:

Ochrona Środowiska i Zasobów Naturalnych nr 48, 2011 r. Anna Jasińska* *, Katarzyna Paraszkiewicz * CHARAKTERYSTYKA PROCESU SORPCJI ZIELENI MALACHITOWEJ ORAZ JONÓW KADMU, CYNKU I OŁOWIU PRZEZ ODPADOWY MAKUCH RZEPAKOWY CHARACTERISTIC OF MALACHITE GREEN AND Cd, Zn, Pb IONS SORPTION BY AUTOCLAVED RAPESEED OIL CAKE WASTE Słowa kluczowe: dekoloryzacja, sorpcja, zieleń malachitowa, metale ciężkie, makuch rzepakowy. Key words: decolorization, sorption, malachite green, heavy metals, rapeseed oil cake. Because of a high nutrient content rapeseed oil cake is used to prepare low-cost growth media for microscopic fungal strains cultivation. Waste obtained during this process autoclaved rapeseed oil cake was used as a sorbent of heavy metal ions and industrial dye - malachite green (BG4). Zero charge point value for an aqueous suspension of rapeseed oil cake was established in the ph 6,5. In ph values of the dye solution ranging from 5 to 8, decolorization of malachite green by rapeseed oil cake was constant (94%). BG4 sorption equilibrium (10 mg/l) by rapeseed oil cake (the content of sorbent 10 g/l) was reached after 30 minutes of incubation of the sorbent in a BG4 solution. It was observed that high decolorization efficiency of BG4 solution (90%) was obtained in solutions containing the dye at the concentration of 100 mg/l. The presence of cadmium, lead and zinc ions (100 mg/l) inhibited decolorization of BG4 (50 mg/l) to the level of 57, 65 and 77%. The sorption of three heavy metal ions (100 mg/l) from BG4 solutions (50 mg/l) was also assessed. Removal of Zn, Cd, Pb ions by the rapeseed oilcakes achieved 81, 88 and 97%, respectively. The obtained results indicate that autoclaved rapeseed oil cake can be a cheap and effective sorbent of malachite green and heavy metals ions (primarily lead). * Mgr Anna Jasińska, dr hab. Katarzyna Paraszkiewicz prof. UŁ; Katedra Mikrobiologii Przemysłowej i Biotechnologii, Uniwersytet Łódzki; ul. Banacha 12/16, 90-237 Łódź; tel.: 42 635 41 49; e-mail: ajas@biol.uni.lodz.pl 112

Charakterystyka procesu sorpcji zieleni malachitowej oraz jonów kadmu, cynku i ołowiu... 1. Wprowadzenie Wytłoki roślin oleistych (makuchy) używane są często jako dodatki do pasz, nawozy organiczne, środki wzmagające pobieranie azotu przez rośliny czy zapobiegające nitryfikacji gleby [Omar 2002; Jothi i in. 2004]. Jednak ze względu na zawartość składników odżywczych, takich jak węglowodany (celuloza, hemiceluloza, skrobia), tłuszcze, białka i witaminy mogą stanowić tani surowiec do przygotowania podłóż mikrobiologicznych. Z tego względu makuchy wykorzystywane są do otrzymywania biomasy drobnoustrojów oraz w procesach mikrobiologicznej produkcji enzymów, kwasów organicznych czy antybiotyków [Ramachandran i in. 2007]. Ze względu na właściwości fizykochemiczne, makuchy podobnie jak inne odpady rolno-spożywcze mogą być używane jako sorbenty w procesach bioremediacji i biologicznej detoksykacji niebezpiecznych związków organicznych (pestycydów, barwników przemysłowych) oraz jonów metali ciężkich [Gupta, Suhas 2009]. Barwniki przemysłowe, dostające się do środowiska naturalnego w postaci ścieków, stanowią poważne zagrożenie dla wszystkich organizmów żywych. Występowanie barwników w wodzie, nawet w niskich stężeniach, powoduje znaczące zahamowanie fotosyntezy, ze względu na niską przenikalność światła oraz niewielką rozpuszczalność gazów [Laxminarayana i in. 2010]. Bardzo często ich obecność może wywołać u organizmów żywych efekt toksyczny, mutagenny i/lub kancerogenny [Vaithanomsat i in. 2010]. Przykładem takiego barwnika jest zieleń malachitowa (pigment trójfenylometanowy), dla której udowodnione szkodliwe działanie obejmuje m.in. uszkodzenie chromosomów, zaburzenie działania enzymów oddechowych oraz niekorzystny wpływ na funkcjonowanie wątroby, nerek i układu rozrodczego [Srivastava i in. 2003]. Barwniki przemysłowe ze względu na złożoną strukturę cząsteczek, często o charakterze aromatycznym, odznaczają się wysoką stabilnością oraz opornością na rozkład chemiczny i biologiczny. Zazwyczaj towarzyszą im wtórne zanieczyszczenia, takie jak jony metali ciężkich [Solecka, Ledakowicz, 2005]. Ze względu na wysoką efektywność jedną z najpopularniejszych metod eliminacji barwników ze ścieków przemysłowych jest adsorpcja. Do najczęściej stosowanych sorbentów tej grupy związków należy węgiel aktywny, jednak z powodu wysokiego kosztu jego użycia poszukiwane są nowe, tańsze materiały sorpcyjne. Prowadzone są badania nad wykorzystaniem w tym celu odpadów, takich jak: wióry drzewne, pestki i skórki owoców, biomasa bakteryjna i grzybowa lub glina [Bhatnagar, Sillanpaa 2010]. Makuch rzepakowy stosowany jest w pracach naszej Katedry do otrzymywania tanich podłóż mikrobiologicznych, używanych do hodowli grzybów strzępkowych. Uzyskiwany podczas tego procesu odpad autoklawowany makuch rzepakowy wykorzystano w niniejszej pracy jako adsorbent zieleni malachitowej oraz jonów cynku, kadmu i ołowiu. 113

Anna Jasińska, Katarzyna Paraszkiewicz 2. Materiał i metody W pracy stosowano zieleń malachitową (ang. Basic Green 4 BG4). Barwnik (techniczny stopień czystości) uzyskano z zakładu Boruta Zachem Kolor Sp. z o.o. w Zgierzu. Dane dotyczące BG4 zamieszczono w tabeli 1. Tabela 1. Charakterystyka zieleni malachitowej Table 1. Malachite green characterization Skrót Nazwa komerycjna Nazwa C.I.* Grupa chemiczna Klasa (chromoforowa) l max, nm BG4 Basic green 4 Zasadowa Zieleń malachitowa Trójfenylometanowa 615 Objaśnienia: * C.I. rejestr wszystkich aktualnie wytwarzanych barwników (ang. Colour Index). 2.1. Przygotowanie biosorbentu Granulat makucha rzepakowego pochodził z firmy Bio-Tech Ltd Sp. z o.o. w Gorczynie. Charakterystykę składu chemicznego surowego makucha rzepakowego przedstawiono w tabeli 2. W celu przygotowania podłoża mikrobiologicznego wodną zawiesinę makucha poddawano sterylizacji w autoklawie (117 C, 20 minut), a następnie sączono na bibule filtracyjnej. Uzyskany wyciąg z makucha rzepakowego stosowano w Katedrze Mikrobiologii Przemysłowej i Biotechnologii UŁ jako podłoże wzrostowe do produkcji biomasy wybranych, mikroskopowych grzybów strzępkowych. Powstający odpad określany mianem makuch autoklawowany przemywano trzykrotnie wodą dejonizowaną i suszono w temp. 70ºC do stałej masy. Przed wykorzystaniem jako biosorbenta zieleni malachitowej oraz jonów kadmu, cynku i ołowiu makuch rozdrabiano do uzyskania cząstek o wielkości 200 650 µm. Tabela 2. Skład chemiczny makucha rzepakowego (Bio-Tech Ltd sp. z o.o., Gorczyn, Polska) Table 2. Chemical composition of rapeseed oil cake (Bio-Tech Ltd sp. z o.o., Gorczyn, Poland) Składnik Udział w suchej masie, % Wilgotność 8,02 Tłuszcz całkowity 8,50 Włókno całkowite 9-10 Białko całkowite 35 114

Charakterystyka procesu sorpcji zieleni malachitowej oraz jonów kadmu, cynku i ołowiu... 2.2. Wyznaczanie punktu ładunku zerowego Porcje biosorbenta o masie 250 mg inkubowano w 25 ml roztworów różniących się wyjściową wartością ph (od 3 do 10). Inkubację prób prowadzono w temp. 28ºC na wytrząsarce obrotowej przy (120 obr/min). Po 24 godzinach inkubacji wyznaczono wartość ph zawiesiny. 2.3. Badanie czynników wpływających na wydajność procesu dekoloryzacji roztworów zieleni malachitowej przez autoklawowany makuch rzepakowy W pracy oceniono wpływ ph, czasu kontaktu, wyjściowego stężenia barwnika oraz obecności jonów metali ciężkich na wydajność dekoloryzacji roztworów zieleni malachitowej przez autoklawowany makuch rzepakowy. Sposób przygotowania prób w poszczególnych wariantach badania opisano w punktach 2.3.1. 2.3.4. Proces sorpcji prowadzono w 28ºC, na wytrząsarce obrotowej (120 obr/min). Po odpowiednim czasie, określonym warunkami doświadczenia, próby wirowano (3000 x g, 30 min) i mierzono absorbancję supernatantu przy długości fali 615 nm, używając spektrofotometru Specord 200 (Analytik, Jena). Dekoloryzację (D) wodnych roztworów barwnika obliczano z następującej zależności: D, % = [(A 0 A t )/A 0 ]*100% gdzie: A t absorbancja próby po inkubacji, A 0 absorbancja próby przed inkubacją. 2.3.1. Wpływ ph Porcje biosorbenta o masie 250 mg zawieszono w roztworach zieleni malachitowej (10 mg/l) o objętości 25 ml i ph 4; 5; 6; 7 oraz 8. Inkubację prób prowadzono przez 2 godziny. Dekoloryzację roztworu barwnika wyznaczano zgodnie z pkt. 2.3. 2.3.2. Wpływ czasu kontaktu Porcje biosorbenta o masie 250 mg zawieszono w roztworach zieleni malachitowej (10 mg/l) o objętości 25 ml i ph 6,5. Czas trwania inkubacji dla poszczególnych prób wynosił od 5 do 180 minut. Dekoloryzację roztworu barwnika wyznaczano zgodnie z pkt. 2.3. 2.3.3. Wpływ stężenia barwnika Porcje biosorbenta o masie 250 mg zawieszano w roztworach zieleni malachitowej o objętości 25 ml, różniących się wyjściowym stężeniem barwnika (od 10 do 500 mg/l). Wyj- 115

Anna Jasińska, Katarzyna Paraszkiewicz ściowy odczyn roztworów wynosił 6,5. Inkubacje prowadzono 1 godzinę. Dekoloryzację roztworu barwnika wyznaczano zgodnie z pkt 2.3. 2.3.4. Wpływ obecności jonów metali ciężkich Porcje biosorbenta o masie 250 mg zawieszano w roztworach o objętości 25 ml zawierających zieleń malachitową w stężeniu 10 mg/l oraz jony wybranego metalu ciężkiego w stężeniu 100 mg/l. Po 2 godzinach inkubacji próby wirowano, mierzono absorbancje uzyskanych supernatantów i oceniano efektywność dekoloryzacji zgodnie z pkt 2.3. 2.4. Badanie usuwania jonów kadmu cynku i ołowiu z roztworów zieleni malachitowej przez autoklawowany makuch rzepakowy Próby przygotowano zgodnie z pkt 2.3.4. Po zakończeniu procesu sorpcji barwnika dodatkowo oznaczono zawartość jonów metalu w supernatancie. W tym celu 2 ml supernatantu poddawano mineralizacji z użyciem mieszaniny kwas azotowy: kwas nadchlorowy (4:1) [Kubiak i in. 2009]. Zawartość metalu w próbie określano za pomocą spektrometru adsorpcji atomowej Spektra 300 (Varian) w Laboratorium Technik Komputerowych i Analitycznych Wydziału BiOŚ UŁ. 3. Wyniki i dyskusja Charakterystyka adsorbentów zazwyczaj obejmuje wyznaczanie punktu ładunku zerowego (ang. point of zero charge PZC). Jednym ze sposobów wyznaczania PZC jest ustalenie zmian ph roztworu po wprowadzeniu do niego silnie rozdrobnionego sorbenta. Gdy początkowa wartość ph zawiesiny badanego materiału jest równa ph zawiesiny po 24 godzinach inkubacji (ΔpH = ph końcowe ph początkowe = 0), wartość ta określana jest jako PZC. W punkcie PZC powierzchnia ciała stałego nie ma wypadkowego ładunku elektrycznego [Sposito 1998]. Znajomość PZC pozwala wstępnie ocenić rodzaj grup funkcyjnych i ich potencjalne interakcje z jonami barwnika w roztworze. Adsorbenty mające punkt ładunku zerowego przy niskich wartościach ph, efektywniej wiążą barwniki kwasowe, dzięki większej liczbie dodatnio naładowanych grup funkcyjnych na swojej powierzchni. Na podstawie uzyskanych wyników (tab. 3) stwierdzono, że obecność makucha rzepakowego w roztworach wodnych o ph od 3 do 10 powoduje po 24 godzinach inkubacji stabilizację odczynu w granicach 6 7. Dla wodnej zawiesiny makucha rzepakowego wartość punktu ładunku zerowego powierzchni ustalono w ph 6,5. W badaniach prowadzonych przez Palma i in. [2010] punkt ładunku zerowego dla skórek od bananów ustalił się przy ph 2,5. Z kolei Ahmad i Kumar [2010] wyznaczyli wartość PZC=6 dla skórek imbiru. Uzyskane wyniki wskazały, że autoklawowany makuch rzepakowy charakteryzuje zbliżona zawartość ujemnie i dodatnio naładowanych grup funkcyjnych. 116

Charakterystyka procesu sorpcji zieleni malachitowej oraz jonów kadmu, cynku i ołowiu... Tabela 3. Wpływ początkowej wartości ph wodnej zawiesiny autoklawowanego makuchu rzepakowego (10 g/l) na wartość ph tej zawiesiny po 24 godz. inkubacji Table 3. Effect of the initial ph value of aqueous suspension of autoclaved rapeseed cake (10 g/l) on the ph of the suspension after a 24 h of incubation ph początkowe ph końcowe Δ ph 3 6 3 4 6,3 2,3 5 6,05 1,05 6 6,2 0,2 7 6,85-0,15 8 6,05-1,95 9 6,35-2,65 10 7,2-2,8 W kolejnym etapie wyznaczono odczyn ph roztworu zieleni malachitowej sprzyjający dekoloryzacji tego barwnika przy udziale autoklawowanego makucha rzepakowego. Na podstawie wyników przedstawionych na rysunku 1 stwierdzono, że wraz ze wzrostem ph roztworów barwnika od 4 do 8 wydajność dekoloryzacji maleje z 96% do 94. Franca i wsp. [2010], którzy badali adsorpcję zieleni malachitowej na ziarnach kawy, również nie wykazali istotnych różnic w efektywności wiązania barwnika z roztworów o początkowym ph od 5 do 9. Ze względu na wyznaczoną wcześniej wartość PZC w dalszych etapach badań stosowano roztwory zieleni malachitowej o ph 6,5. 100 Dekoloryzacja [%] 96 92 88 84 80 3 4 5 6 7 8 9 Wyjściowe ph roztworu Rys. 1. Wpływ wyjściowej wartości ph wodnej zawiesiny biosorbenta (10 g/l) na wydajność dekoloryzacji roztworów BG4 (10 mg/l) po 2 godz. inkubacji Fig. 1. Effect of the initial ph value of aqueous suspension biosorbent (10 g/l) on the decolorization of BG4 solution (10 mg/l) after 2 h of incubation 117

Anna Jasińska, Katarzyna Paraszkiewicz W celu określenia wpływu czasu kontaktu biosorbenta z zielenią malachitową na wydajność dekoloryzacji roztworów barwnika próby o zawartości biosorbenta 10 g/l i stężeniu barwnika 10 mg/l inkubowano od 5 do 180 minut. Uzyskane wyniki przedstawiono na rysunku 2. Stwierdzono, że stan równowagi polegający na wysyceniu makucha zielenią malachitową został osiągnięty po 30 minutach kontaktu sorbenta z barwnikiem. Poziom dekoloryzacji mieścił się w granicach 94 95%. Na podstawie uzyskanych wyników stwierdzono, że 60-minutowa inkubacja zapewnia wystarczający czas kontaktu z barwnikiem. Mittal [2006] wykazał, że najwyższa eliminacja zieleni malachitowej z roztworów o wyjściowym stężeniu 0,04 mm przez kurze pióra wymaga 90-minutowego czasu kontaktu. 100 Dekoloryzacja [%] 95 90 85 80 75 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 Czas kontaktu [min] Rys. 2. Wpływ czasu kontaktu BG4 (10 mg/l) z biosorbentem (10 g/l) na wydajność dekoloryzacji Fig. 2. Effect of contact time of BG4 (10 mg/l) with biosorbent (10 g/l) on decolorization efficiency Wydajność dekoloryzacji istotnie zależy od wyjściowego stężenia barwnika. Dlatego też w kolejnym etapie badań biosorbent w ilości 10 g/l zawieszono w roztworach zieleni malachitowej o ph 6,5 i stężeniu wyjściowym od 10 do 1000 mg/l. Inkubację prób prowadzono przez 1 godzinę. Najwyższą wydajność dekoloryzacji (96%) uzyskano w roztworze o wyjściowym stężeniu barwnika 40 mg/l (rys. 3). Wysoki poziom dekoloryzacji (powyżej 90%) wyznaczono dla makucha zawieszonego w roztworach zawierających zieleń malachitową w stężeniu wyjściowym do 100 mg/l. W próbach o wyższej zawartości barwnika wydajność dekoloryzacji stopniowo malała. Chowdhury i in. [2011] wykazali, że efektywność eliminacji zieleni malachitowej na łuskach ryżu (1 g/l) po 2 godzinach inkubacji spada o ok. 10% przy wzroście stężenia barwnika z 10 na 100 mg/l. Zależność ta tłumaczona jest ograniczoną liczbą miejsc aktywnych na powierzchni adsorbenta. 118

Charakterystyka procesu sorpcji zieleni malachitowej oraz jonów kadmu, cynku i ołowiu... 100 Dekoloryzacja [%] 80 60 40 20 0 0 100 200 300 400 500 BG4 [mg/l] Rys. 3. Wpływ wyjściowego stężenia BG4 (od 10 do 1000 mg/l) na wydajność dekoloryzacji przez autoklawowany makuch rzepakowy (10 g/l) po 1 godz. inkubacji Fig. 3. Effect of the initial concentration of BG4 (10 to 1000 mg/l) on the decolorization by autoclaved rapeseed oil cake (10 g/l) after 1 h of incubation Bardzo często w ściekach przemysłowych barwnikom towarzyszą jony metali ciężkich, takich jak: miedź, nikiel, ołów, chrom, cynk czy kadm. Dlatego w kolejnym etapie badań określono wpływ jonów metali ciężkich (Zn 2+, Cd 2+, Pb 2+ ) na wydajność wiązania zieleni malachitowej przez autoklawowany makuch rzepakowy (rys. 4). Stwierdzono, że obecność jonów metali ma niekorzystny wpływ na dekoloryzację roztworów barwnika. Dekoloryzacja zieleni malachitowej w nieobecności BG4 wynosiła 94%. Dodatek jonów cynku, kadmu i ołowiu obniżył dekoloryzację barwnika do poziomu odpowiednio 57; 65 oraz 77%. 100 Dekoloryzacja [%] 80 60 40 20 0 Bez metalu Zn Cd Pb Rys. 4. Wpływ jonów metali ciężkich (100 mg/l) na dekoloryzację roztworów BG4 (50 mg/l) przez autoklawowany makuch rzepakowy po 2 godz. inkubacji Fig. 4. Effect of the heavy metal ions (100 mg/l) on decolorization of BG4 solution (50 mg/l) by autoclaved rapeseed cake after 2 h of incubation 119

Anna Jasińska, Katarzyna Paraszkiewicz Zbadano także usuwalność jonów Zn 2+, Cd 2+, Pb 2+ z roztworów zieleni malachitowej przy użyciu makucha (rys. 5). Wyniki badań pozwoliły uszeregować te metale pod względem efektywności usuwania: Pb 2+ >Cd 2+ >Zn 2+. Najlepiej wiązanym metalem były jony ołowiu. Dla makucha wartość ta wynosiła 97%. Ricordel i wsp. [2001] uzyskali zbliżone wyniki w swojej pracy dotyczącej łupin orzeszków ziemnych, będących adsorbentem metali ciężkich. W pracy tej wykazano wyższe powinowactwo adsorbenta do jonów ołowiu niż do jonów innych metali ciężkich. Zdecydowanie silniejsza sorpcja ołowiu, może być tłumaczona wysoką stabilnością jonów Pb 2+ wiążących się z ligandami na powierzchni bioadsorbenta [Zoboulis i in. 1999]. Większe powinowactwo sorbenta do ołowiu może być także spowodowane większymi rozmiarami jonów Pb 2+ w porównaniu z jonami Zn 2+ i Cd 2+ [Angyal 1989]. Uzyskane wyniki wskazują, że ołów wiąże się z innymi grupami funkcyjnymi na powierzchni makucha niż zieleń malachitowa. 100 Usuwalność metali [%] 80 60 40 20 0 Zn Cd Pb Rys. 5. Eliminacja jonów metali ciężkich (100 mg/l) z roztworów BG4 (50 mg/l) po 2 godz. inkubacji Fig. 5. Heavy metal (100 mg/l) elimination from BG4 solutions (50 mg/l) after 2 h of incubation 4. Podsumowanie i wnioski W pracy wykazano, ze autoklawowany makuch rzepakowy charakteryzuje wysoka wydajność wiązania zieleni malachitowej oraz jonów metali ciężkich, (głównie ołowiu. Tym samym badany odpad może stanowić tanią alternatywę dla węgla aktywnego stosowanego w oczyszczaniu barwnych ścieków przemysłowych. 120

Charakterystyka procesu sorpcji zieleni malachitowej oraz jonów kadmu, cynku i ołowiu... Piśmiennictwo AHMAD R., KUMAR R. 2010. Adsorption studies of hazardous malachite green onto treated ginger waste. Journal of Environmental Management 91:1032 1038. Angyal S.J. 1989. Complexes of metal cations with carbohydrates in solution. Advances in Carbohydrate. Chemistry and Biochemistry 47: 1 43. Bhatnagar A., Sillanpaa M. 2010. Utilization of agro-industrial and municipal waste materials as potential adsorbents for water treatment - A review. Chemical Engineering Journal 157: 277 296. Chowdhury S., Mishra R., Saha P., Kushwaha P. 2011. Adsorption thermodynamics, kinetics and isosteric heat of adsorption of malachite green onto chemically modified rice husk. Desalination 265: 159 168. FRANCA A.S., OLIVEIRA L.S.,NUNES A.A. 2010. Malachite Green Adsorption by a Residue-based Microwave-activated Adsorbent. CLEAN Soil, Air, Water 38: 843 849 Gupta V.K., Suhas. 2009. Application of low-cost adsorbents for dye removal - A review. Journal of Environmental Management 90: 2313 2342. JOTHI G., BABU R.S., RAMAKRISHNA S., RAJENDRAN G. 2004. Management of root lesion nematode, Pratylenchus dellatrei in crossandra using oil cake. Bioresource Technology 93: 257 259. Kubiak A., Paraszkiewicz K., Długoński J. 2009. The ability of filamentous fungus isolated from polluted soil to heavy metals uptake and xenobiotics degradation. Ochrona Środowiska i Zasobów Naturalnych 40: 321 330. LAXMINARAYANA E., THIRUMALA CHARY M., RANDHEER KUMAR M., SINGARA CHA- RYA A. 2010. Decolourisation and biodegradation of sulphonated azo dyes by fungi to clean dye contaminated soil environments. Journal of Natural and Environmental Science 1: 35 42. OMAR J.M.A. 2002. Effects of feeding different levels of sesame oil on performance and digestibility of Awassi lambs. Small Ruminant Res. 46: 187 190. Palma C., Contreras E., Urra J., Martinez M.J. 2010. Eco-friendly technologies based on banana peel use for the decolourization of the dyeing process wastewater. Waste Biomass Valorization Journal 2: 77 86. Ramachandran S., Singh S.K., Larroche C., Soccol C.R., Pandey A. 2007. Oil cakes and their biotechnological applications-a review. Bioresource Technology 98: 2000 2009. Ricordel S., Taha S., Cisse I., Dorange G. 2001. Heavy metals removal by adsorption onto peanut husks carbon: characterization, kinetic study and modeling. Separation and Purification Technology 24: 389 401. Solecka M., Ledakowicz S. 2005. Biologiczne procesy oczyszczania barwnych ścieków włókienniczych. Biotechnologia 2:103 124. 121

Anna Jasińska, Katarzyna Paraszkiewicz SPOSITO G. 1998. On Points of zero charge. Environmental Science and Technology 32: 2815 2819. Srivastava S., Sinha R., Roy D. 2003. Toxicological effects of malachite green. Aquatic Toxicology 66: 319 329. Vaithanomsat P., Apiwatanapiwat W., Petchoy O., Chedchant J. 2010. Decolorization of reactive dye by white-rot fungus Datronia sp. KAPI0039. Kasetsart Journal of Natural Science 44: 879 890. Zouboulis A., Rousou E.G., Matis K. A. 1999. Removal of toxic metals from aqueous mixtures. Part 1: Biosorption. Journal of Chemical Technology & Biotechnology 74: 429 436. 122