Pobierz opis

Imię i Nazwisko:
Magdalena Greluk
Adres e-mailowy:
[email protected]
Nazwa uczelni:
Uniwersytet Marii Curie-Skłodowskiej
Wydział Chemii
Tytuł pracy doktorskiej:
Badania procesu sorpcji barwników kwasowych i reaktywnych
z roztworów wodnych na anionitach różnego typu
Ścieki stanowią jedno z najgroźniejszych źródeł zanieczyszczenia naturalnego środowiska
wodnego. Ochrona wód jest już obecnie koniecznością, przy czym do najpilniejszych zadań
w tej dziedzinie należy zaliczyć drastyczne ograniczenie zrzutów nieczyszczonych ścieków
do odbiorników, a także ich kompleksowe oczyszczanie. Do grupy ścieków, sprawiających
dotychczas duże kłopoty w procesach oczyszczania, należą ścieki zawierające trudno
rozkładalne barwniki.
Barwniki są to związki barwne, które przy zetknięciu z różnymi substancjami, jak włókna
naturalne i sztuczne, papier, tworzywa sztuczne i inne materiały, wiążą się z nimi w sposób
trwały, nadając im odpowiednie zabarwienie. Barwniki, oprócz zdolności trwałego barwienia,
muszą być odporne na działanie światła słonecznego, wody i innych czynników,
wynikających z użytkowania. Te właściwości barwników sprawiają, że usuwanie tych
związków ze ścieków, przy zastosowaniu wielu metod konwencjonalnych, jest procesem
niezwykle trudnym do zrealizowania. Natomiast odprowadzanie ścieków zawierających
barwniki do odbiornika wodnego powoduje mniej lub bardziej zauważalną zmianę barwy
wody. Ścieki takie pogarszają cechy wizualne wód odbiorników i zwracają uwagę
obserwatora. Silne zabarwienie wód odbiornika ogranicza znacznie możliwość wykorzystania
ich w gospodarstwach domowych i do celów przemysłowych. Barwa wody spowodowana
odprowadzaniem do odbiorników ścieków znacznie ogranicza przepuszczalność światła oraz
obniża zdolność samooczyszczania wód. Większość barwników wpływa szkodliwie na ryby
(pośrednio lub bezpośrednio). Działanie pośrednie polega na zabarwieniu wody oraz
pogorszeniu warunków życia dla ryb i planktonu pokarmowego przez zmianę naświetlenia,
a także zmianę składu wody, do którego mikroorganizmy nie mogą się przystosować.
Działanie bezpośrednie polega na trujących własnościach wielu barwników.
Podstawowym źródłem barwników w ściekach przemysłowych są wytwórnie barwników
organicznych. Duże ilości silnie zabarwionych ścieków powstają w wyniku procesów
technologicznych, prowadzonych w zakładach włókienniczych (pranie, bielenie, farbowanie).
Ścieki te poza barwnikami zawierają także: detergenty, alkalia, tłuszcze i sole, co powoduje
trudności przy ich oczyszczaniu.
Brak jest jednolitego podejścia do rozwiązania problemu oczyszczania ścieków
zawierających barwniki. Ogólnie można wyróżnić trzy podstawowe kierunki działania:
stosowanie metod fizykochemicznych, stosowanie metod biologicznych oraz stosowanie
kombinacji powyższych metod. Do najczęściej wykorzystywanych procesów
konwencjonalnych należy adsorpcja barwników na adsorbentach różnego typu.
W badaniach przeprowadzonych w ramach pracy doktorskiej zastosowano handlowo
dostępne anionity o szkielecie styrenowo-diwinylobenzenowym (Amberlit IRA-900, Amberlit
IRA-910, Amberlyst A-21) oraz akrylowym (Amberlit IRA-67, Amberlit IRA-458, Amberlit
IRA-958) w procesie sorpcji stosowanych powszechnie w przemyśle włókienniczym:
barwników kwasowych (oranż kwasowy 7, oranż kwasowy 10, czerwień kwasowa 88) oraz
barwników reaktywnych (czerń reaktywna 5, czerwień reaktywna 2, czerwień reaktywna
120). Badania prowadzono metodą statyczną z układów modelowych, badając wpływ
istotnych czynników na proces sorpcji barwników. Zbadano kolejno: wpływ czasu kontaktu
faz roztwór-jonit, wpływ początkowego stężenia barwnika, wpływ pH, wpływ temperatur,
wpływ dodatku surfaktanta oraz wpływ soli. Rola tych czynników na proces sorpcji nie może
być pominięta, ponieważ rzeczywiste ścieki włókiennicze charakteryzują się zmienną ilością
barwnika, obecnością substancji pomocniczych (sole, surfaktanty) oraz zmiennym pH
i temperaturą. Dlatego uwzględnienie ich wpływu we wstępnych badaniach laboratoryjnych
było zagadnieniem niezwykle istotnym i pozwoliło na dokonanie klasyfikacji zastosowanych
anionitów pod względem ich przydatności w oczyszczaniu ścieków włókienniczych i wybór
anionitów o najlepszych właściwościach sorpcyjnych, dla których zostaną przeprowadzone
badania bardziej szczegółowe. Jako aspekt praktyczny pracy wybrane wymieniacze anionowe
zostaną zastosowane w procesie usuwania barwników z rzeczywistych ścieków
włókienniczych.
Wyniki prowadzonych przeze mnie w trakcie wykonywania doktoratu badań mogą
znaleźć praktyczne zastosowanie w ochronie środowiska, a dokładniej mówiąc w ochronie
wód powierzchniowych przed ściekami zawierającymi barwniki. Zgromadzone dane
eksperymentalne, jak i wyznaczone parametry teoretyczne, mogą być w przyszłości
wykorzystane w procesie projektowania odpowiednich przemysłowych instalacji
stosowanych w procesie oczyszczania ścieków zawierających te, trudno biodegradowalne
i w znacznym stopniu pogarszające barwę wód, związki. Warto nadmienić, że oczyszczanie
ścieków jest konieczne nie tylko ze względu na zanieczyszczenie środowiska, lecz także
na możliwość obniżenia kosztów eksploatacyjnych (oszczędność surowców, wody).
Pewna ilość barwników obecnych w ściekach na terenie Lubelszczyzny, jak i całego kraju,
trafia tam wraz z popłuczynami powstającymi w wyniku prania odzieży w pralniach, jak
i gospodarstwach domowych. Duże ilości silnie zabarwionych ścieków powstają w zakładach
przemysłu włókienniczego mieszczących się w Polsce, zwłaszcza na terenie Łodzi i jej
okolic. Problem zanieczyszczenia wód barwnikami nie jest bowiem problemem o charakterze
regionalnym czy krajowym, ale ogólnoświatowym.