Magdalena M. Michel

Modelling equilibrium data for manganese(II) sorption onto manganese dioxide modified chalcedonite using the non-linear regression method

Modelling equilibrium data for manganese(II) sorption onto manganese dioxide modified chalcedonite using the non-linear regression method Manganese dioxide is characterized by the acidic type of surface and high value of negative surface charge. It shows sorption and oxidation properties to such pollutants as heavy metals, radionuclides, arsenate(III), iodide. In the water conditioning technology it is used to modify various materials, including chalcedonite, which was the subject of the research presented in this paper. The manganese(II) equilibrium sorption was modeled using the non-linear regression method and basing on the Langmuir, Freundlich, Redlich-Peterson as well as pseudo-Langmuir isotherm equations. The determination of the isotherm equations parameters was run in two ways: by the minimization of the sum of the squared errors (SSE) as well as the minimization of the average relative error (ARE). The experimental data was best described in the Langmuirs isotherm equation, with the determination coefficient r2 = 0.916. The calculated parameters of the equation equaled: qm = 1.07 mg/g and b = 1.55 L//mg. The three-parameter equations of Redlich-Peterson and pseudo-Langmuir, assuming the possibility of multilayer sorption, came down to the Langmuirs equation. It serves as proof of monolayer sorption of manganese(II) onto manganese dioxide modified chalcedonite. Modelowanie sorpcji manganu(II) na chalcedonicie modyfikowanym tlenkiem manganu(IV) metodą regresji nieliniowej Tlenek manganu(IV) charakteryzuje się powierzchnią o charakterze kwasowym i wysokiej wartości ujemnego ładunku powierzchniowego. Posiada właściwości sorpcyjne i oksydacyjne w stosunku do takich zanieczyszczeń, jak metale ciężkie, radionuklidy, arsenian(III), chromian(III). W technologii uzdatniania wody jest stosowany jako pokrycie złóż odmanganiających. Tlenek manganu(IV) jest stosowany do modyfikacji różnych materiałów, w tym chalcedonitu, który był przedmiotem badań prezentowanych w tej pracy. Sorpcja równowagowa manganu(II) była modelowana metodą regresji nieliniowej przy użyciu równań izoterm Langmuira, Freundlicha, Redlicha-Petersona oraz pseudo-Langmuira. Wyznaczanie parametrów równań izoterm prowadzono dwoma sposobami: poprzez minimalizację sumy kwadratów błędów bezwzględnych oraz minimalizację średniego błędu względnego. Dane eksperymentalne były najlepiej opisywane przez równanie izotermy Langmuira, przy współczynniku determinacji r2 = 0,916. Obliczone parametry równania wynosiły: qm = 1,07 mg/g i b = 1,55 L/mg. Trójparametrowe równania Redlicha-Petersona i pseudo-Langmuira, zakładające możliwość sorpcji wielowarstwowej, sprowadzały się do równania Langmuira. Potwierdza to monowarstwową sorpcję manganu(II) na chalcedonicie modyfikowanym tlenkiem manganu(IV).

A study of application of chalcedonite as a manganese dioxide carrier

A study of application of chalcedonite as a manganese dioxide carrier Chalcedonite is a sedimentary siliceous rock, which occurs at four deposits in Poland and is included into a group of unique rocks. Chalcedonite is utilized in water treatment technology, mostly as an effective filtration material due to its mesoporous structure and extended outer surface of the grains. This paper presents three different methods of impregnation of the mineral material (MDMC-1, MDMC-2, MDMC-3) by manganese dioxide. As an oxide carrier chalcedonite was used. The results of the chalcedonite surface modification with SEM-EDS technique were presented. It was found that the chalcedonite is a very good manganese dioxide carrier and the modification of the chalcedonite surface changes its chemical composition, structure and value of the specific surface area. Badania nad zastosowaniem chal-cedonitu jako nośnika tlenku manganu Chalce-donit jest osadową skałą krzemionkową, która występuje w Polsce w czterech złożach i jest zaliczana do grupy skał unikalnych. Chalcedonit jest wykorzystywany w technologii uzdatniania wody głównie jako efektywny materiał filtracyjny, na co wpływa jego mezoporowata struktura oraz rozwinięta zewnętrzna powierzchnia ziaren. W artykule zaprezentowano trzy metody modyfikacji materiału mineralnego (MDMC-1, MDMC-2, MDMC-3) za pomocą tlenku manganu(IV). Chalcedonit był zastosowany jako nośnik tlenku. Zaprezentowane zostały efekty modyfikacji powierzchni chalcedonitu identyfikowane techniką SEM-EDS. Stwierdzono, że chalcedonit jest bardzo dobrym nośnikiem tlenku manganu(IV) a modyfikacja jego powierzchni zmienia jej skład chemiczny, strukturę oraz wielkość powierzchni właściwej.

REMOVING AGGRESSIVE CARBON DIOXIDE FROM WATER USING MELAPHYRE BED

The experiment was based on filtration of the highly aggressive water through the melaphyre bed. The quartz bed was non-reactive reference material. The aim of this work was to determine the ability of the melaphyre to remove aggressive CO2 during the chemical reaction. It was noted that a decrease of acidity of the filtrate in comparison to the feed and an increase of its alkalinity and pH. It was calculated that until the moment of exhaustion of the de-acidifying properties of the melaphyre, maximum amount of bound CO2 added to the water was 29.7 g CO2/L of the bed, and maximum amount of the aggressive CO2 removed from the water was 33.3 g CO2/L of the bed. Regarding very high content of the aggressive CO2 (116 mg/L average) in the feed only 28.76% of this component was subject to transformation into bound and affiliated CO2 in the filtrate. For the melaphyre bed the CO2 loss from the experiment system following from desorption was 7.80% of the total load of CO2 added with the feed. On the quartz bed the loss was slightly lower 4.56%.

Applying the coagulation and reverse osmosis for water recovery from evaporative water

Abstract Applying the coagulation and reverse osmosis for water recovery from evaporative water. Evaporative water from the concentration of yeast slurry is a potential raw material for water recovery. It is characterized by low pH (4.6-6.3), increased turbidity (3.65-13.7 NTU), and high content of total organic carbon (356-754 mg/L). Its treatment in the volume coagulation process using NaOH and coagulant PIX 111, was studied. Water turbidity was lowered to a value below 1 NTU, but coagulation did not allow for the removal of organic compounds. Coagulation was effective at temperatures of 20 and 40°C. Pretreatment of the feed water for RO included alkalization, coagulation, sedimentation, and 5 μm fine filtration (variant I), as well as single 5 μm fine filtration (variant II as a blank). In variant I the feed with improved properties was achieved. Membrane filtration allowed for effective desalination of evaporative water, 98 and 73% conductivity retention was obtained, depending on the method of the feed pre-treatment. The organic compounds were removed less efficiently, at 94 and 84%, respectively. Streszczenie Zastosowanie koagulacji i odwróconej osmozy do odzysku wody z wód wyparnych. Wody wyparne z zatężania gęstwy drożdżowej stanowią potencjalny surowiec do odzysku wody. Charakteryzują się niskim odczynem (pH 4.6-6.3), podwyższoną mętnością (3.65-13.7 NTU) i dużą zawartością ogólnego węgla organicznego (356-754 mg/L). Badano ich oczyszczanie w procesie koagulacji objętościowej, stosując NaOH oraz koagulant PIX 111. Obniżono mętność wody do wartości poniżej 1 NTU, jednak koagulacja nie pozwalała na usunięcie związków organicznych. Koagulacja przebiegała efektywnie w 20 i 40°C. Oczyszczanie wstępne nadawy do RO obejmowało alkalizację, koagulację, sedymentację i filtrację dokładną (wariant I) oraz filtrację dokładną (wariant II jako blank). W wariancie I otrzymano nadawę o lepszych właściwościach. Filtracja membranowa pozwoliła na skuteczne odsolenie wód wyparnych, uzyskano 98 i 73% retencję przewodności w zależności od sposobu przygotowania nadawy. Związki organiczne były usuwane z mniejszą efektywnością, odpowiednio 94 i 84%.

A study of application the modified chalcedonite for underground water treatment

Abstract A study of application the modifiedchalcedonite for underground water treatment. The paper presents the results of the research on underground water treatment by manganese dioxide modifi ed chalcedonite (the MDMC-3 variety). The tested material was used as the fi lling of the gravitation filter. Raw water, taken from the level of the Quaternary and aerated in a pressurized aerator, was supplied for the tested filtration bed from the supply system of the Scientific-Research Waterworks Plant at Warsaw University of Life Sciences - SGGW. The decrease in the iron and manganese concentration as well as colour and turbidity to the level accepted by Directive 98/83/WE was observed. The mass capacities of the filtration bed were 4986 g Fe/m3 of the bed and 670 g Mn/m3 of the bed. The MDMC-3 material may be classified as a chemically active bed, because it loses its oxidative-sorption capacity during water treatment and can be regenerated with an oxidant. The water-air backwashing is an effectiveness method for cleaning the filtration bed. Streszczenie Badania nad zastosowaniem modyfikowanego chalcedonitu do uzdatniania wodypodziemnej. W artykule przedstawiono wyniki badań nad uzdatnianiem wody podziemnej na chalcedonicie modyfikowanym MnO2 (odmiana MDMC-3). Bateriał badawczy stanowił wypełnienie grawitacyjnego filtra. Woda surowa, ujmowana z poziomu czwartorzędu i napowietrzona w aeratorze ciśnieniowym, dostarczana była na badane złoże filtracyjne z ciągu technologicznego Naukowo-Badawczej Stacji Wodociągowej SGGW. Obserwowano zarówno obniżenie stężenia żelaza i manganu, jak i barwy i mętności do poziomu określonego w Dyrektywie 98/83/WE. Pojemności masowe złoża filtracyjnego wynosiły 4986 g Fe/m3 złoża oraz 670 g Mn/m3 złoża. Materiał MDMC-3 można zaklasyfikować jako złoże chemicznie aktywne, ponieważ w trakcie uzdatniania wody traci swoje właściwości utleniająco- sorpcyjne i może być regenerowane za pomocą utleniacza. Efektywną metodą czyszczenia wypełnienia filtracyjnego jest płukanie wodno-powietrzne.