Usuwanie barwników organicznych z roztworów wodnych w obecności substancji humusowych z użyciem pyłowego węgla aktywnego i nanorurek węglowych

W pracy poddano ocenie przydatność pyłowego węgla aktywnego i wielościennych nanorurek węglowych do usuwania syntetycznych barwników organicznych z roztworów modelowych zawierających substancje humusowe. W badaniach, jako substancje modelowe, wykorzystano kationowy barwnik – błękit metylenowy, anionowy barwnik – czerwień Kongo oraz substancje humusowe o masie cząsteczkowej w zakresie 150÷8000 Da. Testowane adsorbenty węglowe charakteryzowały się odmienną strukturą porowatą oraz różnym chemicznym charakterem powierzchni, co wpływało na ich powinowactwo do adsorbatów usuwanych z wodnych roztworów modelowych. Wykazano, że skuteczność adsorpcji błękitu metylenowego i czerwieni Kongo w dużym stopniu zależała od rodzaju zastosowanego adsorbentu oraz ilości substancji humusowych w wodzie. Ponadto potwierdzono, że stosowanie materiałów węglowych częściowo wysyconych substancjami humusowymi niekorzystnie wpływało na skuteczność adsorpcji barwników. Wykazano, że pyłowy węgiel aktywny był skuteczniejszym adsorbentem w usuwaniu błękitu metylenowego, natomiast w przypadku czerwieni Kongo lepsze efekty procesu adsorpcji uzyskano stosując nanorurki węglowe. Wzrost ilości substancji humusowych (określany jako RWO) w oczyszczanym roztworze z 1 mgC/dm3 do 30 mgC/dm3 skutkował większą adsorpcją błękitu metylenowego na badanych adsorbentach węglowych. Odnotowany przyrost skuteczności usuwania tego barwnika wynosił około 12% na pyłowym węglu aktywnym i 34% na nanorurkach węglowych. Badania z udziałem czerwieni Kongo wykazały mniejszy stopień usunięcia tego barwnika z roztworów zawierających większe ilości substancji humusowych na obu adsorbentach węglowych.

The study aimed to assess suitability of multiwalled carbon nanotubes and powdered activated carbon for removal of synthetic organic dyes from model solutions containing humic substances. The model solution contained cationic dye methylene blue, anionic Congo Red and humic substances of molecular weight in the range from 150 to 8000 Da. The carbon adsorbents tested had a different porous structure and surface chemistry which influenced their affinity towards adsorbates removed from the aquatic model solutions. It was demonstrated that the efficacy of the methylene blue and Congo Red adsorption depended on the adsorbent type and the amount of humic substances in water. Further, application of adsorbents pre-loaded with humic substances adversely affected the efficacy of dye adsorption. Studies revealed that the powdered activated carbon was more effective in the methylene blue adsorption, while the carbon nanotubes – in the Congo Red removal. An increase of humic substances (known as DOC) from 1 to 30 mgC/dm3 enhanced the adsorption of methylene blue on the carbon adsorbents tested. The noted increase in efficacy of the dye removal was approximately 12% for the powdered activated carbon and 34% for the carbon nanotubes. The opposite trend was observed for Congo Red where the presence of humic substances adversely affected adsorption on the two carbon adsorbent types.