Екологічні аспекти використання біовугілля для очистки стічних вод
Анотація
Мета. Дослідження ефективності використання біовугілля як сорбенту для очищення стічних вод від органічних і неорганічних забруднювачів на процес адсорбції, а також оцінка екологічної доцільності та можливості повторного використання біовугілля у технологіях водоочищення.
Методи. Експериментальний, адсорбційної атомної спектроскопії на приладі UNICAM Solaar 939, статистичний.
Результати. Досліджено вплив початкової концентрації, рН середовища, дози сорбенту та часу контакту. Встановлено, що сильна адсорбція забруднювачів на біовугіллі у водних розчинах зменшує мобілізацію забруднюючих речовин і допомагає зменшити ризик, пов’язаний з токсичними хімікатами та їх побічними продуктами, що присутні у стічних водах та можуть негативно впливати на навколишнє середовище. Значення рН середовища значною мірою впливає на поверхневий заряд і специфікацію хімічних речовин у всіх сорбентах біовугілля. Високі концентрації забруднень ускладнюють повне видалення. Використання біовугілля видаляє забруднення найкраще в умовах низьких початкових концентрацій забруднень. Ефективність очищення підвищується з часом контакту, що пов’язано з тривалістю процесу між біовугіллям і забрудником. Але надмірне збільшення часу може призвести до насичення, що обмежить ефективність видалення забруднень. Підтверджено також екологічну безпеку використання біовугілля та його придатність до багаторазового застосування з мінімальною втратою сорбційних властивостей.
Висновки. Встановлено, що біовугілля є ефективним сорбентом для видалення забруднювачів із водних розчинів завдяки своїм фізико-хімічним властивостям: великій питомій поверхні, розвиненій пористості та наявності активних функціональних груп. Біовугілля є перспективним матеріалом для впровадження в системи очищення стічних вод у промисловості, сільському господарстві та побуті.
Завантаження
Посилання
Vasilyuk O. V., Shmatkov A. A.(2021). Use of biochar for wastewater treatment. Ecological safety and nature management.2. 45-52. (in Ukrainian).
Dalahmer, S, Fhrens, L. (2018). Potential of biochar filters for onsite sewage treatment: Adsorption and biological degradation of pharmaceuticals in laboratory filters with active, inactive and no biofilm. Sciense of the Total Environment, 612, 192–201. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2017.08.178
Loebsack, G., Yeungen, K., Berruti, F., Klinghoffer N. (2025). Impact of biochar physical properties on adsorption mechanisms for removal of aromatic aqueous contaminants in water. Biomass and Bioenergy. 194. https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2025.107617
Ding, Y. (2016). Competitive removal of Cd(ii) and Pb(ii) by biochars produced from water hyacinths: performance and mechanism. RSC Advances. 6(7). 5223–5232. https://doi.org/10.1039/c5ra26248h
Deng, S., Chen, J., Chang, J. (2021). Application of biochar as an innovative substrate in constructed wetlands/biofilters for wastewater treatment: Performance and ecological benefits. Journal of Cleaner Production. 293. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2021.126156
Peres-Mercado L., Lalander C. (2018). Potential of Biochar Filters for Onsite Wastewater Treatment: Effects of Biochar Type, Physical Properties and Operating Conditions. 10(12). 1835. https://doi.org/10.3390/w10121835
Kulbir Singh, Chhotu Ram, Sadiq Abdullahi Waziri. (2018). Removal of Heavy Metals by Adsorption using Agricultural based Residue: A Review. Research Journal of Chemistry and Environmenthttps. 22(5). 66–74. Retrieved from https://www.researchgate.net/publication/327282916
Kumar, A., Dabodiya, T.S., Ramamoorthy, D. (2023) Biochar-Based Nanocomposites for the Removal of Organic Environmental Contaminants, 85-92. https://doi.org/10.1007/978-3-031-28873-9_7
Ambaye T. G, Vaccari M. (2020). Mechanisms and adsorption capacities of biochar for the removal of organic and inorganic pollutants from industrial wastewater. International Journal of Environmental Science and Technology, https://doi.org/10.1007/s13762-020-03060-w
Wang X, Guo Z, Hu Z, Zhang J. (2020) Recent advances in biochar application for water and wastewater treatment: a review. PeerJ 8:e9164. https://doi.org/10.7717/peerj.9164
Salman M. (2024). Application of Engineered Biochar for Wastewater Treatment: A Way Forward to Environmental Pollution Remediation. Catalytic Applications of Biochar for Environmental Remediation: A Green Approach Towards Environment Restoration, 1(12), 265-290. https://doi.org/10.1021/bk-2024-1478.ch012
Goswami, L., Kushwaha, A. (2022). Surface Modification of Biochar for Dye Removal from Wastewater. Catalysts, 12(8), 812, https://doi.org/10.3390/catal12080817
Chen, B., Chen, Z., Lv, S. (2011). A novel magnetic biochar efficiently sorbs organic pollutants and phosphate. Bioresource Technology, 102(2), 716–723. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2010.08.067
Farid, M. A. (2019). A holistic treatment system for palm oil mill effluent by incorporating the anaero-bic-aerobic-wetland sequential system and a convective sludge dryer. Chemical Engineering Journal, 369, 195–204. https://doi.org/10.1016/j.cej.2019.03.033
J.-B. Chai (2020). Adsorption of heavy metal from industrial wastewater onto low-cost Malaysian kao-lin clay–based adsorbent. Environmental Science and Pollution Research. 27(12), 13949–13962. https://doi.org/10.1007/s11356-020-07755-y
M. R. F. Banu. (2023). Biochar: A Black Carbon for Sustainable Agriculture. International Journal of Environment and Climate Change, 13(6), 418–432. https://doi.org/10.9734/ijecc/2023/v13i61840
G. Palani et al.(2021). Current Trends in the Application of Nanomaterials for the Removal of Pollu-tants from Industrial Wastewater Treatment–A Review. Molecules, 26(9), 2799. https://doi.org/10.3390/molecules26092799
Lehmann, J., & Joseph, S. (2015). Biochar for Environmental Management: Science, Technology and Implementation. 2nd ed. London: Routledge, 928. https://biochar-international.org/wp-content/uploads/2018/11/prelim_ch1_2015biocharforenvironmentalmanagement_text.pdf
Xie,T. R., Reddy, K., Wang, C., Yargicoglu, E.,& Spokas, K. (2014). Characteristics and Applications of Biochar for Environmental Remediation: A Review. Critical Reviews in Environmental Science and Technologу. 45(9), 939–969. https://doi.org/10.1080/10643389.2014.924180
Foong, S. Y., Chin, B.L.F., Lock, S.S.M., Yiin,C.L., Tan, Y.H,, Zheng,G., Ge,S., Liew, R.K., Lam, S.S.
(2024). Ancing wastewater treatment with engineered biochar from microwave-assisted approach – A comprehensive review. Environmental Technology & Innovation, 36, https://doi.org/10.1016/j.eti.2024.103835
Авторське право (c) 2025 Лавринюк З. В., Караїм О. А., Дубенська В. Т.
Цю роботу ліцензовано за Міжнародня ліцензія Creative Commons Attribution 4.0.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License 4.0 International (CC BY 4.0), котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
