Assessing the Influence of the Presence of Heavy Metals Adsorbed on Activated Carbon on the Efficiency of Degradation of Phenol Using Selected Oxidizing Agents

• Authors: Lidia Dąbek , Ewa Ozimina , Anna Picheta-Oleś
• Languages of publication: EN

Abstracts

EN

Removing organic substances from wastewater is a complex problem. Different methods are used for this purpose. Recently, much attention has been given to the application of sorption and advanced oxidation processes (AOPs), which contribute also to the regeneration of activated carbon. The analysis presented in this paper focused on determining the influence of Cu(II) and Fe(II) ions adsorbed on activated carbon on the efficiency of oxidation of phenol by means of H2O2, Fenton's reagent Fe2+/H2O2 and 1:1 HNO3 solution exposed to 2450 MHz microwaves, and, accordingly, the influence of Cu(II) and Fe(II) ions on the sorptive capacity of regenerated activated carbons. The results show that the chemical regeneration of activated carbon using AOPs resulted in partial oxidation of the adsorbed organic substance. The presence of Cu(II) or Fe(II) ions increased the regeneration efficiency. Using nitric acid to oxidize adsorbed phenol brought about a dramatic decline in the sorptive capacity of activated carbon with respect to this substance and an increase in the sorptive capacity of carbon with respect to metal ions. A serious drawback of this method, however, is that the oxidation of adsorbed phenol caused a significant loss of mass of activated carbon regardless of the oxidizing agent used.

PL

Usuwanie zanieczyszczeń organicznych ze ścieków jest złożonym problemem wymagającym stosowania różnych metod. Coraz częściej rozważa się możliwość wykorzystania do tego celu procesu sorpcji i metod pogłębionego utleniania (AOPs), co jednocześnie skutkuje regeneracją węgla aktywnego. W prezentowanej pracy prowadzono badania wpływu zaadsorbowanych na węglu aktywnym jonów Cu(II) i Fe(II) na skuteczność utleniania fenolu z wykorzystaniem H2O2, reakcji Fentona Fe2+/H2O2 oraz roztworu 1:1 HNO3 w obecności mikrofal 2450 MHz, a tym samym wpływu na zdolność sorpcyjną zregenerowanych węgli aktywnych. Wykazano, że chemiczna regeneracja węgla aktywnego z wykorzystaniem metod AOP skutkuje częściowym utlenieniem zaadsorbowanej substancji organicznej. Obecność jonów Cu(II) lub Fe(II) zwiększa skuteczność regeneracji. Wykorzystanie kwasu azotowego do utleniania zaadsorbowanego fenolu skutkuje drastycznym obniżeniem zdolności sorpcyjnych węgla aktywnego względem tej substancji i wzrostem zdolności sorpcyjnych względem jonów metali. Niestety negatywnym skutkiem procesu utleniania zaadsorbowanego fenolu, niezależnie od zastosowanego czynnika utleniającego, jest znaczący ubytek masy węgla aktywnego.

Keywords

EN

activated carbon; sorption; regeneration; oxidation; heavy metals

PL

węgiel aktywny; sorpcja; regeneracja; utlenianie; metale ciężkie

• Publisher: De Gruyter Open
• Journal: Ecological Chemistry and Engineering S
• Year: 2012
• Volume: 19
• Issue: 2
• Pages: 249-257

Dates

published

1 - 1 - 2012

online

24 - 5 - 2012

Contributors

author

Lidia Dąbek

• Faculty of Civil and Environmental Engineering, Kielce University of Technology, al. Tysiąclecia Państwa Polskiego 7, 25-314 Kielce, Poland

author

Ewa Ozimina

• Faculty of Civil and Environmental Engineering, Kielce University of Technology, al. Tysiąclecia Państwa Polskiego 7, 25-314 Kielce, Poland

author

Anna Picheta-Oleś

• Faculty of Civil and Environmental Engineering, Kielce University of Technology, al. Tysiąclecia Państwa Polskiego 7, 25-314 Kielce, Poland

References

• Huang HH, Lu MC, Chen JN, Lee CT. Catalytic decomposition of hydrogen peroxide and 4-chlorophenol in the presence of modified activated carbons. Chemosphere. 2003;51:935-943.
• Luis A, Lombrañ JI, Varona F, Menéndez A. Kinetic study and hydrogen peroxide consumption of phenolic compounds oxidation by Fenton's reagent. Korean J Chem Eng. 2009;26(1):48-56.[Crossref]
• Vidic RD, Suidan MT, Sorial GA, Brenner RC. Effect of molecular oxygen on adsorptive capacity and extraction efficiency of granular activated carbon for three ortho-substituted phenols. J Hazard Mater. 1994;38:373-388.[Crossref]
• Rey A, Faraldos M, Casas JA, Zazo JA, Bahamonde A, Rodriguez JJ. Catalytic wet peroxide oxidation of phenol over Fe/AC catalysts: Influence of iron precursor and actvated carbon surface. Appl Catal B-Environ. 2009;86:69-77.[Crossref]
• Richard S, Horng RS, Tseng I-Chin. Regeneration of granular activated carbon saturated with acetone and isopropyl alcohol via a recirculation process under H2O2/UV oxidation. J Hazard Mater. 2008;154:366-372. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2007.10.033.[WoS][Crossref]
• Sunaric SM, Mitic SS, Miletic G.Z, Pavlovic AN, Naskovic-Djokic D. Determination of doxycycline in pharmaceuticals based on its degradation by Cu(II)/H2O2 reagent in aqueous solution. J Anal Chem. 2009;64(3):231-237.[Crossref]
• Tekin H, Bilkay O, Ataberk SS, Balta TH, Ceribasi H, Sanin D, Filiz B, Dilek FB, Yetis U. Use of Fenton oxidation to improve the biodegradability of a pharmaceutical wastewater. J Hazard Mater. 2006;B136:258-265.
• Toledo LC, Silva ACB, Augusti R, Lago RM. Application of Fenton's reagent to regenerate activated carbon saturated with organochlorocompounds. Chemosphere. 2003;50:1049-1054.[Crossref]
• Bansal RCh, Goyal M. Activated Carbon Adsorption. Boca Raton-London-New York-Singapore: Taylor & Francis Group; 2005.
• Biniak S, Pakuła M, Szymański S, Świątkowski A. Effect of activated carbon surface oxygen- and/or nitrogen containing groups on adsorption of copper(II) ions from aqueous solution. Langmuir. 1999;15:6117-6122.[Crossref]
• Dąbek L. Regeneration of spent activated carbons. Monografie, Studia, Rozprawy M1. Kielce: Wydawnictwo Politechniki Świętokrzyskiej; 2007.

Identifiers

DOI

10.2478/v10216-011-0019-6