Ćwiczenie 

Usuwanie fenoli ze ścieków przemysłowych w procesie sorpcji dynamicznej 

 

1.  Cel i zakres badań technologicznych 

Celem ćwiczenia jest ocena efektywności procesu sorpcji dynamicznej do usuwania fenoli ze 

ścieków przemysłowych. Zakres ćwiczenia obejmuje: 

 

-   wykonanie oznaczeń zawartości fenoli w ściekach surowych i po procesie filtracji 

-   wyznaczenie ilość stopni sorpcji koniecznych do oczyszczenia ścieków, 

-   określenie wpływu czasu kontaktu ścieków ze złożem sorpcyjnym na końcową zawartością 

fenolu. 

 

2.  Część doświadczalna 

A.  Analiza ścieków surowych 

 W ściekach surowych należy wykonać oznaczenie stężenia fenoli metodą kolorymetryczną. 

 

B.  Przebieg procesu technologicznego 

 

Proces technologiczny sorpcji dynamicznej będzie prowadzony na w układzie czterech 

połączonych szeregowo filtrów sorpcyjnych wypełnionych węglem aktywnym. W 

odstępstwach 30 minut pracy układu technologicznego należy pobierać próbki ścieków po 

każdym filtrze, w których należy wykonać oznaczenie zawartości fenoli metodą 

kolorymetryczną.   

3.  Opracowanie wyników i wniosków z przeprowadzonych badań 

Uzyskane wyniki należy przedstawić tabelarycznie. 

 

Tabela 1. Wyniki sorpcji dynamicznej fenoli na węglu aktywnym 

Czas 

filtracji 

min. 

Objętość 

filtratu 

dm

3 

Stężenie fenolu w 

ściekach surowych 

[mg/dm

3

] 

Stężenie fenolu po filtrze [mg/dm

3

] 

1 

2 

3 

4 

30 

 

 

 

 

 

 

60 

 

 

 

 

 

 

90 

 

 

 

 

 

 

120 

 

 

 

 

 

 

150 

 

 

 

 

 

 

180 

 

 

 

 

 

 

 

Wyniki należy również przedstawić graficznie w postaci następujących wykresów: 

-   zależność pomiędzy czasem kontaktu ścieków ze złożem sorpcyjnym a końcową 

zawartością fenolu, 

-   zależność pomiędzy początkowym stężeniem fenolu a jego zawartością w ściekach po 

procesie sorpcji, 

-   zależność pomiędzy czasem procesu a końcową zawartością fenolu. 

Ponadto należy obliczyć ilość fenolu zabsorbowanego poprzez kolejne filtry w czasie trwania 

procesu. W omówieniu wyników przeprowadzić dyskusję wyników oraz wskazać konieczną 

ilość stopni sorpcji do oczyszczenie ścieków aby mogły być wprowadzone do kanalizacji. 

 

 

Wprowadzenie teoretyczne do ćwiczenia 

„Usuwanie fenoli ze ścieków przemysłowych w procesie sorpcji dynamicznej” 

 

Proces sorpcji jest wykorzystywany do usuwania ze ścieków detergentów, pestycydów, fenoli 

i  ich  pochodnych,  metali  ciężkich  oraz  wielu  złożonych  związków  organicznych. 

W zależności od sposobu prowadzenia procesu rozróżnia się: 

  sorpcję statyczną, 
  sorpcję dynamiczną.  

 

Proces  sorpcji  w  warunkach  w  warunkach  dynamicznych  jest  realizowany  w  filtrach 

sorpcyjnych,  przy  użyciu  sorbentu

. 

W  czasie  przepływu  ścieków  przez  warstwę  sorpcyjną 

cząsteczki  zanieczyszczeń  w  wyniku  kontaktu  z  powierzchnią  sorbentu  ulegają  zjawisku 

adsorpcji.  Przez  adsorpcję  rozumie  się  przenikanie  pochłanianych  zanieczyszczeń  (sorbatu) 

do  wnętrza  sorbentu.  Adsorpcja  oznacza  proces  zachodzący  na  granicy  dwóch  faz  i 

wywołujący zmianę stężenia w warstwie powierzchniowej w odniesieniu do stężenia w głębi 

układu.  W  przypadku  gdy  siłami  utrzymującymi  cząstki  zaadsorbowane  na  powierzchni 

sorbentu  są  siły  Van  der  Waalsa  mówi  się  o  adsorpcji  fizycznej.  Natomiast  adsorpcje 

zachodzące  pod  wpływem  sił  chemicznych  nosi  nazwę  adsorpcji  chemicznej  lub 

chemisorpcji.  Podczas  adsorpcji  z  roztworów  zachodzą  oba  rodzaje  adsorpcji.  Jednak 

głównym rodzajem adsorpcji ze ścieków jest adsorpcja fizyczna.  

Ciało stałe, na którego powierzchni zachodzi adsorpcja, nazywa się sorbentem, a substancja 

adsorbowana sorbatem. 

Filtry sorpcyjne mogą być wypełnione sorbentem granulowanym, formowanym lub łamanym. 

Zaletą  instalacji  filtracyjnych  jest  prostota  konstrukcji  i  łatwość  obsługi,  wymagają  jednak 

one  stałych  obserwacji  warunków  (kinetyki)  przebicia.  Poprzez  zjawisko  przebicia  rozumie 

się  zmiany  w  czasie  stężenia  sorbatu  w  filtracie.  Przy  prawidłowo  pracującym  filtrze  przez 

określony czas stężenie sorbatu w filtracie jest równe lub bliskie zeru. Od pewnego momentu 

stężenie  sorbatu  w  filtracie  zaczyna  gwałtownie  rosnąć,  aż  do  uzyskania  wartości  równej 

w ściekach surowych. Zmiana stężenia w filtracie w zależności od czasu nosi nazwę krzywej 

przebicia. 

Obecnie jest wiele rozwiązań technicznych filtrów sorpcyjnych. Rozróżnia się filtry z uwagi 

na przepływ: 

  filtry o przepływie grawitacyjnym, 

  filtry o przepływie ciśnieniowym. 

Ponadto filtry sorpcyjne w zależności od wymagań technologicznych mogą pracować: 

  pojedynczo, 
  w układzie szeregowym, 
  w układzie równoległym, 
  w układzie mieszanym. 

 

Węgiel  aktywny  stosowany  jako  wypełnienie  filtrów  sorpcyjnych  jest  otrzymywany 

w procesie karbonizacji i aktywacji materiałów głównie pochodzenia roślinnego. Produktem 

procesu  karbonizacji,  tj.  ogrzewania  węgla  bez  dostępu  powietrza  i  bez  udziału  czynników 

chemicznych,  jest  praktycznie  nieaktywny  adsorpcyjnie  materiał  o  niewielkiej  powierzchni 

właściwej. Materiał o dużej porowatości i silnie rozwiniętej powierzchni - setek m

2

/g, a nawet 

powyżej kilku tysięcy m

2

/g, jest otrzymywany z karbonizatu w procesie jego aktywacji. Taki 

sorbent,  mający  silnie  rozbudowany  system  porów,  nazywa  się  węglem  aktywnym.  Przez 

aktywację  rozumie  się  procesy,  które  prowadzą  do  rozwinięcia  powierzchni  wewnętrznej 

ciała  stałego  przez  rozbudowanie  istniejącej  już  pierwotnie  struktury  kapilarnej  lub  jej 

modyfikację. Ze względu na budowę układu kapilarnego, ciała stałe można podzielić na:  

  porowate - mające silnie rozbudowany system porów, ich powierzchnia właściwa jest 

sumą  powierzchni  zewnętrznej  i  wewnętrznej,  przy  czym  powierzchnia  wewnętrzna 

jest  wielokrotnie  większa  od  powierzchni  zewnętrznej.  Oprócz  tego,  wskutek 

występujących  specyficznych  krzywizn  porów,  ciała  porowate  mają  zwiększony 

potencjał adsorpcyjny, dzięki czemu posiadają zdolność w większym lub mniejszym 

stopniu, wiązania (adsorbowania) z otoczenia cząsteczek, atomów lub jonów.  

  nieporowate  -  mające  niewielką  powierzchnię  właściwą,  związaną  głównie  z 

powierzchnią zewnętrzną, którą można zwiększyć przez rozdrobnienie tych substancji.  

 

Dobór  surowca  do  produkcji  węgla  aktywnego  jest  zagadnieniem  bardzo  istotnym. 

Podstawowe własności otrzymywanych węgli aktywnych, takie jak budowa i wielkość układu 

kapilarnego, wytrzymałość mechaniczna czy zdolności adsorpcyjne, w dużej mierze zależą od 

użytych surowców. Materiał węglowy przeznaczony do produkcji węgli aktywnych powinien 

się charakteryzować: 

  małą zawartością części lotnych, 
  wysoką zawartością węgla pierwiastkowego, 

  określoną porowatością, 
  odpornością mechaniczną na rozkruszanie i ścieranie.  

 

Materiałami wyjściowymi w otrzymywaniu węgli aktywnych mogą być: 

   węgiel kamienny, 
   węgiel brunatny, 
   antracyt, 
   torf, 
   materiały pochodzenia drzewnego, 
   pestki i łupiny niektórych owoców, 

 

 polimery naturalne i syntetyczne.

 

 

Wytwarzaniem  węgli  aktywnych  w  Polsce  zajmują  się  w  kraju  dwie  wytwórnie: 

GRYFSKAND  sp.  z  o.o.,  Zakład  produkcyjny  w  Hajnówce  oraz  CARBON  sp.  z  o.o.,  w 

Raciborzu.