Tom 5 Nr 7 (2017)
Artykuły

Biosorption of Cu II and Cd II Heavy Metals from Aqueous Solutions by Paprika Waste

PDF (Angielski)
  • Tomasz Kalak,
  • Joanna Dudczak,
  • Elwira Szychowiak,
  • Ryszard Cierpiszewski
Tomasz Kalak
Poznań University of Economics and Business
Joanna Dudczak
Poznań University of Economics and Business
Elwira Szychowiak
Poznań University of Economics and Business
Ryszard Cierpiszewski
Poznań University of Economics and Business, Poland

Opublikowane 31-07-2017

Słowa kluczowe

  • Odpady,
  • Odpady użytkowe,
  • Warzywa,
  • Metale ciężkie,
  • Biogospodarka

Prawa autorskie (c) 2017 Wydawnictwo UEP

Creative Commons License

Utwór dostępny jest na licencji Creative Commons Uznanie autorstwa – Użycie niekomercyjne – Bez utworów zależnych 4.0 Międzynarodowe.

Jak cytować

Kalak, Tomasz, Joanna Dudczak, Elwira Szychowiak, and Ryszard Cierpiszewski. 2017. “Biosorption of Cu II and Cd II Heavy Metals from Aqueous Solutions by Paprika Waste”. Czasopismo DEMO 5 (7): 104-21. https://doi.org/10.18559/SOEP.2017.7.8.

##plugins.generic.shariff.share##

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.
PDF (Angielski)

##plugins.themes.classic.displayStats.downloads##

##plugins.themes.classic.displayStats.noStats##

Bibliografia

  1. 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.
  2. 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.
  3. 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.
  4. 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.
  5. 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).
  6. 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.
  7. 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.
  8. 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.
  9. 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.
  10. 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.
  11. 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.
  12. 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.
  13. 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.
  14. 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.
  15. 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.
  16. 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.
  17. 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.
  18. 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.
  19. 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.
  20. 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.
  21. 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.
  22. 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.
  23. 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.
  24. 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.
  25. 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.
  26. 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.
  27. 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.
  28. 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.
  29. 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.
  30. 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.
  31. 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.
  32. 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.
  33. 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.
  34. 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.
  35. 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.
  36. 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.
  37. USEPA, 2001, EPA-822-R-01-001, Update of Ambient Water Quality Criteria for Copper, USEPA, April, 2001.
  38. 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.
  39. 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.
  40. 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.
  41. 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.
  42. 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.