Ultrasound enhanced sorption of humic acids from water

Procesy usuwania związków organicznych, w tym substancji humusowych (SH), oraz ich intensyfikacja zajmuje ważne miejsce w technologii wody. Prowadzone są badania nad możliwością podniesienia skuteczności usuwania SH w konwencjonalnych procesach jej uzdatniania jak: koagulacja, sorpcja czy utlenianie. Badania te dotyczą m.in. tzw. procesów pogłębionego utleniania (AOP), w których stosowane są kombinacje czynników fizycznych (promieniowanie UV, ultradźwięki) lub chemicznych (reakcja Fentona) z klasycznym procesem. Do usuwania naturalnej materii organicznej lub intensyfikacji tego procesu, mogą być stosowane ultradźwięki (UD) Uważa się, że UD powodują sonochemiczne utlenianie związków humusowych w pęcherzykach kawitacyjnych, jak również fizyczną dekompozycję lub agregację fragmentów SH. Ze względu na niską skuteczność sonochemicznego utleniania związków o strukturach aromatycznych, badano również metody łączące UD z UV czy O3. Celem przedstawionych badań była ocena możliwości zastosowania energii ultradźwiękowej do intensyfikacji procesu sorpcji kwasów humusowych (KH). Ultradźwięki generowano przy użyciu dezintegratora VCX 750 Sonics & Materials (20 kHz, 750 W), stosując czas sonifikacji 1 i 5 minut (UD 1, UD 5) oraz amplitudę drgań 23–114 µm. Proces sorpcji KH z roztworu (20 mg/dm3) prowadzono na granulowanym węglu aktywnym ROW 08 Supra. Próbki poddawane sorpcji lub sono-sorpcji, przesączono a następnie poddawano analizie (RWO, absorbancja UV254, utlenialność). Skuteczność sorpcji KH wyrażona jako RWO wynosiła 18–27% w zależności od długości czasu kontaktu z węglem. Sonifikacja roztworów powodowała wzrost skuteczności procesu sono-sorpcji względem klasycznej sorpcji, który wynosił dla RWO 10% (UD 1, 114 µm). Wydłużenie czasu sonifikacji do 5 minut zwiększało efekt do 12% (UD 5, 114 µm). Uzyskano także nieznaczne obniżenie absorbancji UV, jednak efekty te nie odpowiadały najkorzystniejszym wynikom ultradźwiękowego wspomagania sorpcji wyrażonym RWO. Przyjmując jako najbardziej miarodajny do ilościowego oznaczenia badanych związków wskaźnik RWO, potwierdzono korzystne działanie ultradźwięków przy krótkim czasie ekspozycji (1 min.) i wyższym natężeniu określonym amplitudą drgań w zakresie 57–114 µm. Sonochemiczne utlenianie KH przed procesem sorpcji potwierdzało obniżenie utlenialności roztworu po sono-sorpcji względem procesu sorpcji (W3). Wzrost skuteczności do 17%, dał jednak rezultat mniej korzystny niż sorpcja KH w krótszym czasie kontaktu z węglem (W1).