BTX Removal from Open Aqueous Systems by Modified Cellulose Fibers and Evaluation of Competitive Evaporation Kinetics

Abstract

BTX stands for Benzene, Toluene, and Xylenes, which are volatile organic compounds contained in petroleum products such as gasoline. They have negative health effects and are sadly known for soil, air, and water contamination. This paper provides an investigation on BTX removal from open water systems like those represented by natural water bodies. In such systems, the evaporation process takes place, stealing the pollutants from the aqueous matrix by transferring them into the air, resulting in a secondary pollution. To prevent this situation, adsorption of these organic compounds on cellulose fibers, extracted from Spanish Broom vegetable, was studied. Raw and surface modified cellulose fibers were used for this purpose. The second ones were hydrophobized by two different green and low-cost functionalization systems (no solvent urethane functionalization and low pressure plasma treatments). Batch experiments were performed in an open system where BTX underwent two competing removing mechanisms: volatilization, and adsorption/desorption on/from the fibers dispersed in the water system. A mathematical model was implemented for the interpretation of the observed time-varying pollutant concentrations and the estimation of the kinetic constants for adsorption, desorption, and evaporation. The developed model, provided with the aforementioned parameters calibrated for each type of fibers, was then used for the prediction of their adsorption capacities both into open and closed systems.

Behaviour desorption study of the essential oil of Cedrus atlantica in a porous clay versus insecticidal activity against Sitophilus granarius: explanation of the phenomenon by statistical studies

“…Several kinetic models cited in the literature can study the desorption mechanism [25][26][27], in our case the model tested is the analytical solution of the Fickian diffusion model, which is described previously. The methodology adopted consists in controlling the mass percentage of the oil as a function of the time of the experimental results with simulations of analytical treatments during desorption.…”

Controllo dei composti organici volatici mediante fotobioreattore algale-batterico

“…solventi, rifiuti e impianti di trattamento di acque reflue 3 . Sono noti per la contaminazione del suolo, dell'aria e dell'acqua e nel settore chimico sono utilizzati come composti di partenza per ottenere plastiche, resine, detergenti, pesticidi e vernici 4 . Degli studi iniziali, collegati all'uso dei pesticidi, hanno individuato il miele come buon indicatore della qualità ambientale e sentinella per il biomonitoraggio 5 .…”

“…L'inquinamento di BTEX in acquaè dovuto invece a scarichi di acque reflue da processi industriali, rilascio di prodotti di serbatoi di stoccaggio e uso di solventi 4 ; studi recenti hanno dimostrato per la prima volta la presenza di questi composti in ambiente acquatico su mozziconi di sigarette 6 . Altre emissioni di COV le individuiamo all'interno degli edifici, anche con un livello 2-10 volte superiore rispetto all'esterno, a causa di prodotti per ufficio, materiali sintetici, detergenti, deodoranti per ambienti, prodotti per la manutenzione 7 .…”

“…Questi composti arrivano all'uomo tramite ingestione, inalazione ed esposizione cutanea 1 ; possono provocare danni come: debolezza, affaticamento, perdita di appetito, confusione e nausea 6 , irritazione della pelle, degli occhi, delle mucose carenza del sistema nervoso 4 , fino ad insorgenza di anemia e leucemia 1 .…”

“…In relazione all'acqua e ai corpi idrici inquinati vediamo dei metodi di assorbimento su carbone attivo, processi di degradazione e soprattutto, a livello innovativo, l'adsorbimento di inquinanti disciolti in acqua per mezzo di fibre naturali, con il vantaggio di non produrre prodotti secondari e di poterle riutilizzare 4 . Per le emissioni indoor inveceè stata studiata una tecnologia al plasma termico, per valori bassi di toluene, che però sviluppa prodotti come Ozono e NOx 7 .…”