SORBENTY STOSOWANE DO USUWANIA Cr(VI) Z ROZTWORÓW WODNYCH

Utrzymujące się w ostatnim stuleciu zapotrzebowanie na chrom i jego związki oraz rosnące zużycie materiałów zawierających ten pierwiastek spowodowało, że koncentracja chromu w środowisku naturalnym wzrasta z roku na rok. Podwyż-
szone zawartości chromu w środowisku naturalnym nie są obojętne dla zdrowia
i życia ludzi oraz rozwoju biotycznej części środowiska. Niektóre związki chromu są uznawane za rakotwórcze. W wodzie przeznaczonej do spożycia najwyższe do-
puszczalne stężenie chromu ogólnego nie powinno przekraczać 0,05 mg/dm3,
a Cr(VI) – 0,02 mg/dm3.

Konwencjonalne metody stosowane do usuwania jonów metali ze środowiska wodnego są to chemiczne strącania, filtracja, wymiana jonowa, wydzielania elek-
trochemiczne, odwrócona osmoza. Większość z tych metod jest skuteczna i jednocześnie bardzo kosztowna, często wymaga zachowania ścisłych reżimów technologicznych. Metody oparte na zjawisku sorpcji są uważane nie tylko za efektywne, ale też za selektywne. Powszechnie stosowanymi sorbentami są węgle aktywne
i syntetyczne wymieniacze jonowe. Ponieważ materiały te są drogie i mało selektywne, ich zastosowanie w procesach, tj. oczyszczania ścieków przemysłowych czy remediacji gleb, jest ekonomicznie nieopłacalne. W związku z tym coraz większe jest zainteresowanie materiałami alternatywnymi mającymi duże powinowactwo do jonów Cr(VI). Są to m.in. węgle aktywne preparowane z lokalnie dostępnych materiałów odpadowych lub półproduktów procesów przemysłowych.

Praca stanowi przegląd literatury na temat sorpcji jonów Cr(VI) z roztworów
wodnych na węglach aktywnych, dolomicie, żywicach syntetycznych, systemach mikrobiologicznych i sorbentach cyrkonowo-tlenkowych. Przedstawiono charakte-
rystykę najważniejszych przedstawicieli należących do tych grup sorbentów. Omówiono mechanizm sorpcji jonów Cr(VI) oraz czynniki warunkujące jego efektywność.

Pełny tekst (pdf)

Albadarin A.B., Mangwandi Ch., Al-Muhtaseb Ala’a H., Walker G.M., Allen S.J., Ahmad M.N.M.: Kinetic and thermodynamics of chromium ions adsorption
onto low-cost dolomite adsorbent. Chemical Engineering Journal, no 179, 2012,
pp. 193-202.

[2]  Larraza I., López-Gónzalez M., Corrales T., Marcelo G.: Hybrid materials: Magne-
tite-Polyethylenimine-Montmorillonite, as magnetic adsorbents for Cr(VI) water treatment. Bioresource Technology, no 113, 2012, pp. 106-113.

[3]  Kołwzan B.: Wybrane aspekty oddziaływania metali ciężkich na mikroflorę wód powierzchniowych. Instytut Inżynierii Ochrony Środowiska Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 1986.

[4]  Nriagu J.O.: Production and uses of chromium. Chromium in the natural and human environments. John Wiley & Sons, New York, no 1988, pp. 81-103.

[5]  Dojlido J.R.: Chemia wód powierzchniowych. Wydaw. Ekonomia i Środowisko, Białystok 1995.

[6]  Migula P.: Kiedy metale ciężkie są szkodliwe, t. VII. Fundacja Ekologiczna „Silesia”, Katowice 1993.

[7]  Arulkumar M., Thirumalai K., Sathishkumar P., Palvannan T.: Rapid removal of chromium from aqueous solution using novel prawn shell activated carbon. Chemical Engineering Journal, no 185-186, 2012, pp. 178-186.

[8]  Sorbak Z.: Nieorganiczne materiały nanoporowate. WN Uniwersytetu A. Mickie-
wicza, Poznań 2009.

[9]  Demirbas E., Kobya M., Senturk E., Ozklan T.: Adsorption kinetics for the removal of Chromium(VI) from aqueous solutions on the activated carbons prepared from agricultural wastes. Water SA, no 30(4), 2004, pp. 533-540.

[10] Demirata B.: Speciation of Cr(III) and Cr(VI) by means of melamine-urea-formaldehyde resin and FAAS. Mikrochim. Acta, no 136, 2001, pp. 143-146.

[11] Selomulya C., Meeyoo V., Amal R.: Mechanisms of Cr(VI) removal from water by various types of activated carbons. Journal of Chemical Technology and Biotechnology, no 74(3), 1999, pp. 111-122.

[12] Mohan D., Singh K.P., Singh V.K.: Removal of hexavalent chromium from aqueous solution using low-cost activated carbon derived from agricultural waste materials and activated carbon fabric cloth. Industrial and Engineering Chemistry Research, no 44(4), pp. 1027-1042.

[13] Cimino G., Passerini A., Toscano G.: Removal of toxic cations and Cr(VI) from aqueous solution by hazelnut shell. Water Research, no 34(11), 2000, pp. 2955-
-2962.

[14] Kobya M.: Removal of Cr(VI) from aqueous solutions by adsorption onto hazelnut shell activated carbon: kinetic and equilibrium studies. Bioresource Technology,
no 91(3), 2004, pp. 317-321.

[15] Mohanty K., Jha M., Meikap V., Biswas M.N.: Removal of Chromium(VI) from dilute aqueous solutions by activated carbon developed from Terminaliaarjuna nuts activated with zinc chloride. Chemical Engineering Science, no 60(11), 2005,
pp. 3049-3059.

[16] Karthikeyan T., Rajgopal S., Miranda L.R.: Chromium(VI) adsorption from aqueous solution by Heveabrasiliensis sawdust activated carbon. Journal of Hazardous Materials, no 124(1-3), 2005, pp. 192-199.

[17] Muthukumaran K., Beulah S.: Removal of Chromium(VI) from wastewater using chemically activated Syzygiumjambolanum nut carbon by batch studies. Procedia Environmental Sciences, no 4, 2011, pp. 266-280.

[18] Chaudhuri M., Bin Azizan N.K.: Adsorptive removal of Chromium(VI) from aqueous solution by an agricultural waste-based activated carbon. Water Air Soil Pollut, no 223, 2012, pp. 1765-1771.

[19] Li W., Gong X., Li X., Zhang D., Gong H.: Removal of Cr(VI) from low-temperature micro-polluted surface water by tannic acid immobilized powdered activated carbon. Bioresource Technology, no 113, 2012, pp. 106-113.

[20] Yin C.Y., Aroua M.K., Daud W.M.A.W.: Review of modifications of activated carbon for enhancing contaminant uptakes from aqueous solutions. Separation and Purification Technology, no 52, 2007, pp. 403-415.

[21] Walker G.M., Hansen L., Hanna J.A., Allen S.J.: Kinetics of a reactive dye adsorption onto dolomitic sorbents. Water Research, no 37, 2003, pp. 2081-2089.

[22] Pehlivan E., Ozkan A.M., Dins S., Parlayici S.: Adsorption of Cu2+ and Pb2+ ion on dolomite powder. Journal of Hazardous Materials, no 167, 2009, pp. 1044-1049.

[23] Bolewski A., Żabiński W.: Zarys mineralogii. Wydaw. AGH, Kraków 1987, s. 314-
-315.

[24] Duffy A., Walker G.M., Allen S.J.: Investigations on the adsorption of acidic gases using activated dolomite. Chemical Engineering Journal, no 117, 2006, pp. 239-
-244.

[25] Ramasamy V., Ponnusamy V., Sabari S., Anishia S.R., Gomathi S.S.: Effect of grinding on the crystal structure of recently excavated dolomite. Indian Jurnal of Pure & Applied Physics, no 47, 2009, pp. 586-591.

[26] Stefaniak E., Dobrowolski R., Staszczuk P.: Adsorption on the adsorption of Chromium(VI) ions on dolomite and dolomitic sorbents. Adsorption Science
& Technology, no 18, 2000, pp. 107-115.

[27] Kumar R., Jain S.K., Misra R.K., Kachchwaha M., Khatri P.K.: Aqueous heavy metals removal by adsorption on b-diketone-functionalized styrene-divinylbenzene-
copolymeric resin. Int. J. Environ. Sci. Technol., no 9, 2012, pp. 79-84.

[28] Rafati L., Mahvi A.H., Asgari A.R., Hosseini S.S.: Removal of Chromium(VI) from aqueous solutions using Lewatit FO36 nano ion exchange resin. Int.
J. Environ. Sci. Tech., no 7 (1), 2010, pp. 147-156.

[29] Rengaraj S., Yeon K.-H., Moon S.-H.: Removal of chromium from water and wastewater by ion exchange resins. Journal of Hazardous Materials, no 87, 2001, pp. 273-287.

[30] Bajpai S., Dey A., Jha M.H., Gupta S.K., Gupta A.: Removal of hazardous hexavalent chromium from aqueous solution using divinybenzene copolymer resin. Int. J. Environ. Sci. Technol., no 9, 2012, pp. 683-690.

[31] Chowdhury P., Mondal C.P., Roy C.K.: Synthesis of cross-linked graft copolymer from [2-(methacryloyloxy)ethyl] trimethylammonium chloride and poly(vinyl alcohol) for removing Chromium(VI) from aqueous solution. Polym. Bull., no 64, 2010, pp. 351-362.

[32] Lopez-Garcıa M., Lodeiro P., Herrero R., Sastre de Vicente M.E.: Cr(VI) removal from synthetic and real wastewaters: The use of the invasive biomass Sar-
gassummuticum in batch and column experiments. Journal of Industrial and Engineering Chemistry, no 18, 2012, pp. 1370-1376.

[33] Shukla D., Ankar P.S.: Efficient biosorption of Chromium(VI) ion by dry Araucaria leaves. Environmental and Science Pollution Research, no 19, 2012, pp. 2321-2328.

[34] Rajeshwari K., Kumar M.S., Thajuddin N.: Adsorption isotherms for Cr(VI) by
two immobilized marine cyanobacteria. Analytical Microbiology, no 62, 2012,
pp. 241-246.

[35] Li S., Jin-Lan X., Hua H.E., Zhen-Yuan N., Guan-Zhou Q.: Biosorption mechanism of Cr(VI) onto cells Synechococcus sp. Journal of Central South University of Technology, no 02-0157-06, 2007.

[36] Gholami F., Mahvi A.H., Omrani Gh.A., Nazmara Sh., Ghasri A.: Removal of Chromium(VI) from aqueous solution by Ulmus leaves. Iran. J. Environ. Health. Sci. Eng., no 2, 2006, pp. 97-102.

[37] Khazaei I., Aliabadi M., Hamed Mosavian H.T.: Use of agricultural waste for removal of Cr(VI) from aqueous solution. Iranian Journal of Chemical Engineering, no 4, 2011, pp. 11-23.

[38] Sudha S.R., Abraham T.E.: Biosorption of Cr(VI) from aqueous  solution by Rhizopus nigricans. Bioresource Technology, no 79(1), 2001, pp. 73-81.

[39] Nurba M., Nourbakhsh S., Kilicarslan S.: Biosorption of Cr6+, Pb2+ and Cu2+ ions in industrial waste water on Bacillus sp. Chemical Engineering, no 85(2/3), 2002, pp. 351-355.

[40] Cui H., Li Q., Gao S., Ku Shang J.: Strong adsorption of arsenic species by amorphous zirconium oxide nanoparticles. Journal of Industrial and Engineering Chemistry, no 18, 2012, pp. 1418-1427.

[41] Gutzov S., Peneva K.: Formation of the monoclinic zirconia phase by heating from hydrous zirconium oxide. Journal of Materials Science Letters, no 17, 1998, pp. 1535-1537.

[42] Mishra S.P., Singh V.K., Tiwari D.: Inorganic particulates in removal of toxic heavy metal ions. Study: Part IV. Efficient removal of zinc ions from aqueous solution by hydrous zirconium oxide. Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, no 1(210), 1996, pp. 207-217.

[43] Pilch J.: Sorpcja chromu na amorficznych sorbentach cyrkonowo-tlenowych. Wy-
dział Budownictwa i Inżynierii Środowiska Politechniki Rzeszowskiej, Rzeszów 2005 (praca niepublikowana)