Application of Fenton's Reagent in the Textile Wastewater Treatment Under Industrial Conditions

• Authors: Stanisław Ledakowicz , Lucyna Bilińska , Renata Żyłła
• Languages of publication: EN

Abstracts

EN

Application of reactive dyes is very popular in textile industry as these dyestuffs are characterized by good fastness properties. Constapel et al in 2009 estimated the production of this type of dyes for over 140,000 Mg/year. The reactive dyes are mostly (50%) employed for coloration of cellulosic fibers, however they can also be applied on wool and nylon. Unfortunately, they possess a low degree of fixation (50÷90%), since the functional groups also bond to water, creating hydrolysis and the excess of dyes applied cause a colored pollution of aqueous environment. Moreover, dyeing process requires the use of: electrolytes in the form of aqueous solutions of NaCl or Na2SO4 in the concentration up to 100 g/dm3, alkaline environment (pH > 10) and textile auxiliary agents (including detergents). Therefore, the wastewater generated during the reactive dyeing processes is characterized by high salinity, pH value and color, and due to low value of the BOD5/COD ratio are nonbiodegradable. The successful methods of textile wastewater treatment could be Advanced Oxidation Processes (AOPs), amongst which the Fenton reagent seems to be most promising as it is the cheapest and easy in use. Based on the newest literature survey it was found that many successful tests with Fenton reaction were performed mainly in decolorization. However, not enough attention was devoted to decolorization of real industrial wastewater containing dyes, detergents and salts NaCl, or Na2SO4. The experiments carried out in a laboratory scale were focused on the impact of NaCl and textile auxiliary agent (liquid dispersing and sequestering agent) on an inhibition of decolorization process by Fenton's reagent. The objects of the investigation were synthetic mixtures simulating the composition of real textile wastewater as well as the real industrial wastewater generated in the reactive dyeing. The inhibition of the Fenton decolorization in the presence of NaCl and liquid dispersing and sequestering agent was demonstrated. Additional experiments using pulse radiolysis were carried out in order to confirm the inhibition of chloride in the decolorization process.

PL

Stosowanie barwników reaktywnych jest bardzo popularne w przemyśle włókienniczym ze względu na fakt, że barwniki te charakteryzują się dobrą odpornością uzyskiwanych wybarwień. W 2009 roku Constapel et al oszacowali, że produkcja tego typu barwników sięga ponad 140 000 Mg/rok. Barwniki reaktywne są w większości (50%) stosowane do barwienia włókien celulozowych, jednakże mogą one być również stosowane do wełny i poliamidu. Niestety, barwniki te mają niski stopień związania z włóknem (50÷90%), co powoduje znaczące zabarwienie ścieków. Ponadto, proces barwienia wymaga stosowania: elektrolitów w postaci wodnych roztworów NaCl i Na2SO4 w stężeniu do 100 g/dm3, środowiska zasadowego (pH > 10) i włókienniczych środków pomocniczych (w tym detergentów). Dlatego też ścieki wytwarzane podczas procesów barwienia reaktywnego charakteryzują się wysokim zasoleniem i pH oraz intensywnym zabarwieniem, a ze względu na niską wartość stosunku BZT5/ChZT nie są one biodegradowalne. Skuteczną metodą oczyszczania ścieków włókienniczych może być zastosowanie procesów pogłębionego utleniania (AOPs), wśród których odczynnik Fentona wydaje się być najbardziej obiecujący, gdyż jest najtańszy i łatwy w użyciu. Na podstawie najnowszych danych literaturowych stwierdzono, że w wielu badaniach z użyciem odczynnika Fentona zajmowano się głównie odbarwianiem roztworów barwników. Jednak zbyt mało uwagi poświęcono odbarwianiu rzeczywistych ścieków włókienniczych, zawierających barwniki, detergenty i sole (NaCl i Na2SO4). Eksperymenty przeprowadzone w skali laboratoryjnej były ukierunkowane na analizę inhibitującego wpływu NaCl i włókienniczych środków pomocniczych (środki dyspergujące i sekwestrujące) na proces odbarwiania odczynnikiem Fentona. Przedmiotem badań były syntetyczne ścieki symulujące skład rzeczywistych ścieków włókienniczych, jak również rzeczywiste ścieki powstałe w procesie barwienia reaktywnego. Wykazano zjawisko hamowania odbarwiania odczynnikiem Fentona w obecności NaCl, a także środków powierzchniowo czynnych. Wykonano dodatkowe eksperymenty z wykorzystaniem radiolizy impulsowej w celu potwierdzenia wpływu obecności jonów chlorkowych na hamowanie procesu odbarwiania.

Keywords

EN

Fenton's reagent; textile wastewater; decolorization; inhibition

PL

odczynnik Fentona; ścieki włókiennicze; odbarwianie; inhibicja

• Publisher: De Gruyter Open
• Journal: Ecological Chemistry and Engineering S
• Year: 2012
• Volume: 19
• Issue: 2
• Pages: 163-174

Dates

published

1 - 1 - 2012

online

24 - 5 - 2012

Contributors

author

Stanisław Ledakowicz

• Faculty of Process & Environmental Engineering, Technical University of Lodz, ul. Wólczańska 213, 90-924 Łódź, Poland

author

Lucyna Bilińska

• Faculty of Process & Environmental Engineering, Technical University of Lodz, ul. Wólczańska 213, 90-924 Łódź, Poland

author

Renata Żyłła

• Textile Research Institute, ul. Brzezińska, 5/7, 92-103 Łódź, Poland

References

• Czajkowski W. Nowoczesne barwniki dla włókiennictwa. Łódź; Wydawnictwo Politechniki Łódzkiej: 2006.
• Constapel M, Schellentrager M, Marzinkowski JM, Gäb S. Water Res. 2009;43:733-743. DOI: 10.1016/j.watres.2008.11.006.[Crossref]
• Ahmed Nahed SE, El-Shishtawy Reda M. J Mater Sci. 2010;45:1143-1153. DOI: 10.1007/s10853-009-4111-6.[Crossref]
• Xu Hang, Zhang Dongxiang, Xu Wenguo, J Hazard Mater. 2008;158:445-453. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2008.01.109.[Crossref]
• Papić S, Vujević D, Koprivanac N, Sinko D. J Hazard Mater. 2009;164:1137-1145. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2008.09.008.[Crossref]
• Kusić H, Loncarić BA, Koprivanac N, Papić S. Dyes Pigm. 2007;74:388-395. DOI: 10.1016/j.dyepig.2006.01.050.[Crossref]
• Tantak NP, Chaudhari S. J Hazard Mater. 2006;B136:698-705. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2005.12.049.[Crossref]
• Arslan-Alaton I, Gursoy Betul H, Schmidt J-E. Dyes Pigm. 2008;78:117-130. DOI: 10.1016/j.dyepig.2007.11.001.[Crossref]
• Wang Shaobin, Dyes Pigm. 2008;76:714-720. DOI: 10.1016/j.dyepig.2007.01.012.[Crossref]
• Gulkaya I, Surucu GA, Dilek FB. J Hazard Mater. 2006;B136:763-769. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2006.01.006.[Crossref]
• Bianco B, De Michelis I, Vegliň F. J Hazard Mater. 2011;186:1733-1738. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2010.12.054.[Crossref]
• Alnuaimi Maitha M, Rauf MA, Salman Ashraf S. Dyes Pigm. 2008;76:332-337. DOI: 10.1016/j.dyepig.2006.08.051.[Crossref]
• Riga A, Soutsas K, Ntampegliotis K, Karayannis V, Papapolymerou G. Desalination. 2007;211:72-86. DOI: 10.1016/j.desal.2006.04.082.[Crossref]
• Arslan-Alaton I, Tureli G, Olmez-Hanci T. J Photochem Photobiol A. 2009;202:142-153. DOI: 10.1016/j.jphotochem.2008.11.019.[Crossref]
• Jayson GG, Parsons BJ, Swallow AJ. J Chem Soc Faraday Trans. 1. 1973;69:1597-1607. DOI: 10.1039/F19736901597.[Crossref]
• Tehrani-Bagha AR, Mahmoodi NM, Menger FM, Desalination. 2010;260:34-38. DOI: 10.1016/j.desal.2010.05.004.[Crossref]
• Ledakowicz S, Maciejewska R, Gebicka L, Perkowski J. Ozone: Sci Eng. 2000;22:195-205. DOI: 10.1080/01919510008547220.[Crossref]
• Walling C. Acc Chem Res. 1975;8:125-131. DOI: 10.1021/ar50088a003.[Crossref]

Identifiers

DOI

10.2478/v10216-011-0013-z