Biosorpcja metali ciężkich Cu II i Cd II z roztworów wodnych z wykorzystaniem odpadów papryki

Autor

  • Tomasz Kalak Uniwersytet Ekonomiczny w Poznaniu
  • Joanna Dudczak Uniwersytet Ekonomiczny w Poznaniu
  • Elwira Szychowiak Uniwersytet Ekonomiczny w Poznaniu
  • Ryszard Cierpiszewski Uniwersytet Ekonomiczny w Poznaniu

DOI:

https://doi.org/10.18559/SOEP.2017.7.8

Słowa kluczowe:

Odpady, Odpady użytkowe, Warzywa, Metale ciężkie, Biogospodarka

Abstrakt

Celem pracy było wykazanie możliwości wykorzystania suszonych odpadów papryki do adsorpcji jonów metali Cu(II) i Cd(II) w różnych warunkach. Odpady papryki powstają w wyniku przetwórstwa w przemyśle spożywczym i mogą być potencjalnie stosowane do usuwania jonów miedzi i kadmu ze ścieków. Papryka zazwyczaj jest spożywana w postaci świeżych lub suszonych owoców oraz wykorzystywana jako naturalny środek aromatyczny w przemyśle spożywczym, ale także jako barwnik do wielu produktów spożywczych, takich jak powłoki produktów serowych, produkty pikantne, produkty mięsne, oleje itp. Znajduje również zastosowanie w przemyśle farmaceutycznym i kosmetycznym. Przyprawę papryki dodaje się do suszonych zup, serów, chipsów i mieszanek przyprawowych. Papryka jest źródłem związków biologicznie czynnych, takich jak flawonoidy, karotenoidy, fenole, kapsaicynoidy i witaminy. Jej owoce zawierają żywice, pentozany, celulozę, białka, pigmenty barwiące, składniki mineralne, niewielkie ilości olejku eterycznego, a także alkaloid kapsaicynę, który nadaje im ostry smak. Nasiona zawierają nielotne oleje składają-ce się z trójglicerydów ( 60%), głównie kwasu linolowego i innych nienasyconych kwasów tłuszczowych. Wszystkie te składniki wykazują korzyści dla zdrowia ludzkiego, właściwości antyoksydacyjne i inne, a także właściwości sorpcyjne w stosunku do jonów metali ciężkich. W pracy przedstawiono wyniki badań adsorpcji jonów metali Cu(II) i Cd(II) z roztworów wodnych w zakresie pH 2-5. Celem badań było wykazanie wpływu masy biosorbentu, stężenia jonów metali, pH, czasu kontaktu na izotermy adsorpcji metali i maksymalną pojemność sorpcyjną. Rezultaty wykazały, że jony miedzi i kadmu były wiązane przez wytłoki papryki, co potwierdzają również wyniki analizy FT-IR. Rezultaty wyraźnie sugerują, że wytłoki papryki mogą być potencjalnie wykorzystane jako efektywny biosorbent do usuwania jonów miedzi i kadmu z roztworów wodnych.

Pobrania

Statystyki pobrań niedostępne.

Bibliografia

Amini, M., Younesi, H., Bahramifar, N., Lorestani, A.A.Z., Ghorbani, F., Daneshi, A., Sharifzadeh, M., 2008, Application of Response Surface Methodology for Optimization of Lead Biosorption in an Aqueous Solution by Aspergillus Niger, Journal of Hazardous Materials, vol. 154, no. 1, pp. 694-702, DOI: 10.1016/j.jhaz-mat.2007.10.114.
Zobacz w Google Scholar

Bayramoğlu, G., Arıca, M.Y., 2005, Ethylenediamine Grafted Poly(Glycidylmethacrylate-co-methylmethacrylate) Adsorbent for Removal of Chromate Anions, Separation and Purification Technology, vol. 45, no. 3, pp. 192-199, DOI: 10.1016/j.sep-pur.2005.03.009.
Zobacz w Google Scholar

Bulgariu, L., Bulgariu, D., Macoveanu, M., 2012, Characteristics of Sorption of Uncomplexed and Complexed Pb(II) from Aqueous Solutions Onto Peat, Chemical Papers, vol. 66, no. 4, pp. 239-247, DOI: https://doi.org/10.2478/s11696-012-0149-z.
Zobacz w Google Scholar

Cheung, C.W., Porter, J.F., McKay, G., 2000, Elovich Equation and Modified Second - order Equation for Adsorption of Cadmium Ions Onto Bone Char, Journal of Chemical Technology and Biotechnology, vol. 75, no. 1, pp. 963-970, DOI: 10.1002/1097-4660(200011)75:11<963::AID-JCTB302>3.0.CO;2-Z.
Zobacz w Google Scholar

Das, N., Karthika, P., Vimala, R., Vinodhini, V., 2008, Use of Natural Products as Biosorbent of Heavy metals - an Overview, Natural Product Radiance, vol. 7, no. 2, pp. 133-138, ISSN: 0975-1092 (online); 0972-592X (Print).
Zobacz w Google Scholar

Davis, T.A., Volesky, B., Vieira, R.H.S.F., 2000, Sargassum Seaweed as Biosorbent for Heavy Metals, Water Research, vol. 34, no. 17, pp. 4270-4278, DOI: 10.1016/ S0043-1354(00)00177-9.
Zobacz w Google Scholar

Dąbrowski, A., Hubicki, Z., Podkościelny, P., Robens, E., 2004, Selective Removal of the Heavy Metal Ions from Waters and Industrial Wastewaters by Ion-exchange Method, Chemosphere, vol. 56, no. 2, pp. 91-106, DOI: 10.1016/j.chemosphere.2004.03.006.
Zobacz w Google Scholar

Demirbas, A., 2008, Heavy Metal Adsorption Onto Agro-based Waste Materials: a Review, Journal of Hazardous Materials, vol. 157, no. 2-3, pp. 220-229, DOI: 10.1016/j.jhazmat.2008.01.024.
Zobacz w Google Scholar

Deng, S.B., Ting, Y.P., 2005, Fungal Biomass with Grafted Poly (Acrylic Acid) for Enhancement of Cu(II) and Cd(II) Biosorption, Langmuir, vol. 21, no. 13, pp. 5940- 5948, DOI: 10.1021/la047349a.
Zobacz w Google Scholar

Ekmekyapar, F., Aslan, A., Bayhan, Y.K., Cakici, A., 2006, Biosorption of Copper(II) by Nonliving Lichen Biomass of Cladonia Rangiformis Hoffm, Journal of Hazardous Materials, vol. 137, no. 1, pp. 293-298, DOI: 10.1016/j.jhazmat.2006.02.003.
Zobacz w Google Scholar

E-PRTR, 2015, European Pollutant Release and Transfer Register (E-PRTR), retrieved March 5, 2012, http://prtr.ec.europa.eu/Home.aspx. Accessed 8 April 2015.
Zobacz w Google Scholar

European Commission, 2006, Regulation (EC) No 166/2006 of the European Parliament and of the Council of 18 January 2006 concerning the establishment of a European Pollutant Release and Transfer Register and amending Council Directives 91/689/ EEC and 96/61/EC.
Zobacz w Google Scholar

Feng, N., Guo, X., Liang, S., 2009, Adsorption Study of Copper(II) by Chemically Modified Orange Peel, Journal of Hazardous Materials, vol. 164, no. 2-3, pp. 1286-1292, DOI: 10.1016/j.jhazmat.2008.09.096.
Zobacz w Google Scholar

Harmita, H., Karthikeyan, K.G., Pan X.J., 2009, Copper and Cadmium Sorption Onto Kraft and Organosolv Lignins, Bioresource Technology, vol. 100, no. 24, pp. 6183- 6191, DOI: 10.1016/j.biortech.2009.06.093.
Zobacz w Google Scholar

Ilhan, S., Iscen, C.F., Caner, N., Kiran, I., 2008, Biosorption Potential of Dried Penicillium Restrictum for Reactive Orange 122: Isotherm, Kinetic and Thermodynamic Studies, Journal of Chemical Technology and Biotechnology, vol. 83, no. 4, pp. 569-575, DOI: 10.1002/jctb.1836.
Zobacz w Google Scholar

Inbaraj, B.S., Sulochana, N., 2006, Mercury Adsorption on a Carbon Sorbent Derived from Fruit Shell of Terminalia Catappa, Journal of Hazardous Materials, vol. 133, no. 1-3, pp. 283-290, DOI: 10.1016/j.jhazmat.2005.10.025.
Zobacz w Google Scholar

Janos, P., Fedorovic, J., Stankova, P., Gröteschelová, S., Rejnek, J., Stopka, P., 2006, Iron Humate as Low-cost Sorbent for Metal Ions, Environmental Technology, vol. 27, no. 2, pp. 169-181, DOI: 10.1080/09593332708618627.
Zobacz w Google Scholar

Kargi, F., Cikla, S., 2006, Zinc(II) Ion Recovery by Biosorption Onto Powdered Waste Sludge (PWS): Effects of Operating Conditions, Journal of Chemical Technology and Biotechnology, vol. 81, no.10, pp. 1661-1668, DOI: 10.1002/jctb.1585.
Zobacz w Google Scholar

Karthikeyan, S., Balasurbramanian, R., Iyer C.S.P., 2007, Evaluation of the Marine Algae Ulva Fasciata and Sargassumm sp. for the Biosorption of Cu(II) from Aqueous Solutions, Bioressource Technology, vol. 98, no. 2, pp. 452-455, DOI: 10.1016/j.biortech.2006.01.010.
Zobacz w Google Scholar

Lameiras, S., Quintelas, C., Taveres, T., 2008, Biosorption of Cr(VI) Using a Bacterial Biofilm Supported on Granular Activated Carbon and on Zeolite, Bioresource Technology, vol. 99, no. 4, pp. 801-806, DOI: 10.1016/j.biortech.2007.01.040.
Zobacz w Google Scholar

Lata, H., Garg, V.K., Gupta, R.K., 2008, Sequestration of Nickel from Aqueous Solution Onto Activated Carbon Prepared from Parthenium Hysterophorus L., Journal of Hazardous Materials, 157, no. 2-3, pp. 503-509, DOI: 10.1016/j.jhazmat.2008.01.011.
Zobacz w Google Scholar

Li, X., Tang, Y., Ca, X., Lu, D., Fang, L., Shao, W., 2008, Preparation and Evaluation of Orange Peel Cellulose Adsorbents for Effective Removal of Cadmium, Zinc, Cobalt and Nickel, Colloids Surface A, vol. 317, no. 1-3, pp. 512-521, DOI: 10.1016/j. colsurfa.2007.11.031.
Zobacz w Google Scholar

Loutseti, S., Danielidis, D.B., Economou-Amilli, A., Katsaros, C., Santas, R., Santas, P., 2009, The Application of a Micro-algal/bacterial Biofilter for the Detoxification of Copper and Cadmium Metal Wastes, Bioresource Technology, vol. 100, no. 7, pp. 2099-2105, DOI: 10.1016/j.biortech.2008.11.019.
Zobacz w Google Scholar

Lu, D., Cao, Q., Li, X., Cao, X., Luo, F., Shao W, 2009, Kinetics and Equilibrium of Cu(II) Adsorption Onto Chemically Modified Orange Peel Cellulose Biosorbents, Hydrometallurgy, vol. 95, no. 1-2, pp. 145-152, DOI: 10.1016/j.hydromet.2008.05.008.
Zobacz w Google Scholar

Matlock, M.M., Howerton, B.S., Atwood, D.A., 2002, Chemical Precipitation of Lead from Lead Battery Recycling Plant Wastewater, Industrial & Engineering Chemistry Research, vol. 41, no. 6, pp. 1579-1582, DOI: 10.1021/ie010800y.
Zobacz w Google Scholar

Moon, C.J., Lee, J.H., 2005, Use of Curdlan and Activated Carbon Composed Adsorbents for Heavy Metal Removal, Process Biochemistry, vol. 40, no. 3-4, pp. 1279-1283, DOI: 10.1016/j.procbio.2004.05.009.
Zobacz w Google Scholar

Nouri, L., Ghodbane, I., Hamdaoui, O., Chiha, M., 2007, Batch Sorption Dynamics and Equilibrium for the Removal of Cadmium Ions from Aqueous Phase Using Wheat Bran, Journal of Hazardous Material, vol. 149, no. 1, pp. 115-125, DOI: 10.1016/j.jhazmat.2007.03.055.
Zobacz w Google Scholar

Nuhoglu, Y., Malkoc, E., 2009, Thermodynamic and Kinetic Studies for Environmentally Friendly Ni(II) Biosorption Using Pomace of Olive Oil Factory, Bioresource Technology, vol. 100, no. 8, pp. 2375-2380, DOI: 10.1016/j.biortech.2008.11.016.
Zobacz w Google Scholar

Ozdesa, D., Gundogdu, A., Kemer, B., Duran, C., Senturk, H.B., Soylak, M., 2009, Removal of Pb(II) Ions from Aqueous Solution by a Waste Mud from Copper Mine Industry: Equilibrium, Kinetic and Thermodynamic Study, Journal of Hazardous Materials, vol. 166, no. 2-3, pp. 1480-1487, DOI: 10.1016/j.jhazmat.2008.12.073.
Zobacz w Google Scholar

Paaez-Hernaandez, M.E., Aguilar-Argteaga, K., Galaan-Vidal, C.A., Palomar-Pardavea, M., 2005, Mercury Ions Removal from Aqueous Solution Using an Activated Composite Membrane, Environmental Science and Technology, vol. 39, no. 19, pp. 7667-7670, DOI: 10.1021/es0505705.
Zobacz w Google Scholar

Patel, S., 2012, Potential of Fruit and Vegetable Wastes as Novel Biosorbents: Summarizing the Recent Studies, Reviews in Environmental Science and Biotechnology, vol. 11, no. 4, pp. 365-380, DOI: 10.1007/s11157-012-9297-4.
Zobacz w Google Scholar

Raize, O., Argaman, Y., Yannai, S., 2004, Mechanisms of Biosorption of Different Heavy Metals by Brown Marine Macroalgae, Biotechnology and Bioengineering, vol. 87, no. 4, pp. 451-458, DOI: 10.1002/bit.20136.
Zobacz w Google Scholar

Rao, K.S., Mohapatra, M., Anand, S., Venkateswarlu, P., 2010, Review on Cadmium Removal from Aqueous Solutions, International Journal of Engineering, Science and Technology, vol. 2, no. 7, pp. 81-103, DOI: 10.4314/ijest.v2i7.63747.
Zobacz w Google Scholar

Sakkayawong, N., Thiracetyan, P., Nakbanpote, W., 2005, Adsorption Mechanism of Synthetic Reactive Dye Wastewater by Chitosan, Journal of Colloid and Interface Science, vol. 286, no. 1, pp. 36-42, DOI: 10.1016/j.jcis.2005.01.020.
Zobacz w Google Scholar

Sari, A., Tuzen, M., Uluozlu, O.D., Soylak, M., 2007, Biosorption of Pb(II) and Ni(II) from Aqueous Solution by Lichen (Cladonia Furcata) Biomass, Biochemical Engineering Journal, vol. 37, no. 2, pp. 151-158, DOI: 10.1016/j.bej.2007.04.007.
Zobacz w Google Scholar

Tepić, A., Dimić, G.R., Vujičić, B., Kevrešan, Ž.S., Varga, M., Šumić, Z.M., 2008, Quality of Commercial Ground Paprika and Its Oleoresins, Acta Periodica Technologica: Acta per Tech, vol. 39, pp. 1-212, DOI: 10.2298/apt0839077t.
Zobacz w Google Scholar

USEPA, 2001, EPA-822-R-01-001, Update of Ambient Water Quality Criteria for Copper, USEPA, April, 2001.
Zobacz w Google Scholar

Vaghetti, J.C.P., Lima, E.C., Royer, B., Cardoso, N.F., Martins, B., Calvete T, 2009, Pecan Nutshell as Biosorbents to Remove Toxic Metals from Aqueous Solution, Separation Science and Technology, vol. 44, no. 3, pp. 615-644, DOI: 10.1080/01496390802634331.
Zobacz w Google Scholar

Vinod, V.P., Anirudhan, T.S., 2001, Sorption of Tannic Acid on Zirconium Pillared Clay, Journal of Chemical Technology and Biotechnology, vol. 77, no. 1, pp. 92-101, DOI: 10.1002/jctb.530.
Zobacz w Google Scholar

Wan Ngah, W.S., Hanafiah, M.A.K.M., 2007, Removal of Heavy Metal Ions from Waste-water by Chemically Modified Plant Wastes as Adsorbents: a Review, Bioresource Technology, vol. 99, no. 10, pp. 3935-3948, DOI: 10.1016/j.biortech.2007.06.011.
Zobacz w Google Scholar

Wang, J., Chen, C., 2009, Biosorbents for Heavy Metals Removal and Their Future, Biotechnology Advances, vol. 27, no. 2, pp. 195-226, DOI: 10.1016/j.bio-techadv.2008.11.002.
Zobacz w Google Scholar

Wu, J., Lu, J., Chen, T.H., He, Z., Su, Y., Yao, X.Y., 2010, In Situ Biotreatment of Acidic Mine Drainage using Straw as Sole Substrate, Environmental Earth Sciences, vol. 60, no. 2, pp. 421-429, DOI: 10.1007/s12665-009-0186-2.
Zobacz w Google Scholar

Opublikowane

2017-07-31

Numer

Dział

Artykuły

Jak cytować

Kalak, T., Dudczak, J., Szychowiak, E., & Cierpiszewski, R. (2017). Biosorpcja metali ciężkich Cu II i Cd II z roztworów wodnych z wykorzystaniem odpadów papryki. Studia Oeconomica Posnaniensia, 5(7), 104-121. https://doi.org/10.18559/SOEP.2017.7.8