Wastewater Treatment of the Dairy Processing Industry by Mixed Sorbents

Authors

  • H. V. Sakalova Vinnytsia State Pedagogical University named after Mykhailo Kotsiubynsky; Vinnytsia National Technical University
  • О. М. Sandul Vinnytsia National Technical University
  • А. P. Ranskiy Vinnytsia National Technical University
  • Т. М. Vasylinych Vinnytsia State Pedagogical University named after Mykhailo Kotsiubynsky

DOI:

https://doi.org/10.31649/1997-9266-2024-174-3-14-20

Keywords:

sorption, mixed sorbent, regeneration, wastewater, organic pollutants, lactic acid, 2-aminopropionic acid

Abstract

It is shown that adsorption is an effective method of wastewater treatment of food industry enterprises, which is relevant for Ukraine, which has both a developed food industry and significant reserves of natural sorbents that can be effectively used for this purpose. An improved method of regeneration and activation of the used mixed sorbent, which is used in food production at the stage of clarification of sugar syrups, has been proposed. Regeneration and activation of a mixed sorbent containing activated carbon and kieselguhr was carried out with a 0.5…1 % wt. solution of alkali (KOH, NaOH) and 1…4 % wt. solution of mineral acid (HNO3, HCl). It has been established that the use of a solution of alkali and mineral acid of the maximum studied concentration allows to reach the value of the sorption capacity that the mixed sorbent had before its technological use in the production process (fresh mixed sorbent).

The possibility of reusing the regenerated mixed sorbent for purification wastewater of dairy processing enterprises from organic pollutants, namely lactic and 2-aminopropionic acids, has been studied. The mechanism of the sorption process was studied under dynamic conditions on a column-type laboratory unit. It has been established that the degree of recovery of lactic and 2-aminopropionic acids by the regenerated mixed sorbent is 95 % and 96 %, respectively. The highest degree of extraction for lactic acid was achieved in 200 sec, and for 2-aminopropionic acid — in 175 sec. It has been shown that the efficiency of the regenerated mixed sorbent during the extraction of lactic and 2-aminopropionic acids practically does not differ from the efficiency of the fresh mixed sorbent. On the basis of the performed research, it was concluded that the regeneration of the used mixed sorbent containing activated carbon and kieselguhr allows to restore its sorption capacity and effectively use it at the stage of post-purification of food production wastewater from organic pollutants.

Author Biographies

H. V. Sakalova, Vinnytsia State Pedagogical University named after Mykhailo Kotsiubynsky; Vinnytsia National Technical University

Dr. Sc. (Eng.), Professor, Head of the Chair of Chemistry and Methods of Teaching Chemistry of Vinnytsia State Pedagogical University named after Mykhailo Kotsyubynskyi; Professor of the the Chair of Ecology, Chemistry and Environmental Protection Technologies of Vinnytsia National Technical University

О. М. Sandul, Vinnytsia National Technical University

 Post-Graduate Student of the Chair of Chemistry and Environmental Protection Technologies

А. P. Ranskiy, Vinnytsia National Technical University

 Dr. Sc. (Chem.), Professor, Professor of the Chair of Chemistry and Environmental Protection Technologies

Т. М. Vasylinych, Vinnytsia State Pedagogical University named after Mykhailo Kotsiubynsky

Cand. Sc. (Eng.), Associate Professor, Associate Professor of the Chair of Chemistry and Methods of Teaching Chemistry

References

П. І. Гвоздяк. Біологічне очищення води. Фізико-хімічні основи технології очищення стічних вод, А. К. Запольський. Ред., підруч. Київ, Україна, 2000, с. 479-502.

N. S. Kakwani, and P. P. Kalbar, “Review of circular economy in urban water sector: challenges and opportunities in India,” J. Environ. Manag. 271:111010, 2020. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2020.111010 .

M. Andrews, P. Berardo, and D. Foster, “The sustainable industrial water cycle a review of the economical and approach,” Water Sci. Technol. Water Supply, no. 11, pp. 67-77, 2011. https://doi.org/10.2166/ws.2011.010 .

T. G. Walmsley, B. H. Y. Ong, I. I. Klemes, R. R. Tan, and P. S. Varbanov, “Circular integration of processes, industries, and economies,” Renew. Sustain. Energy Rev., vol. 107 (C), pр. 507-515, 2019. https://doi.org/10.1016/j.rser.2019.03.039 .

L. Gai, P. S. Varbanov, Y. V. Fan, I. I. Klemes, and S. V. Romanenko, “Trade-offs between the recovery, exergy demand and economy in the recycling of multiple resources,” Resources Conservation and Recycling, 167:105428, 2021. https://doi.org/10.1016/j.resconrec.2021.105428 .

Б. В. Коріненко, О. С. Худоярова, К. Ю. Гура, і А. П. Ранський, «Циркулярна економіка та термохімічна конверсія твердих відходів,» Вісник Вінницького політехнічного інституту, № 4, с. 7-19, 2021. https://doi/org/10.31649/1997-9266-2021-157-4-7-19 .

А. П. Ранський, Б. В. Коріненко, О. А. Гордієнко, і Є. О. Євдокименко, «Альтернативна енергетика: отримання паливних брикетів з пірокарбону термодеструкції полімерних відходів,» Вісник Вінницького політехнічного інституту, № 1, с. 13-20, 2023. https://doi.org/10.31649/1997-9266-2023-166-1-13-20 .

Б. В. Коріненко, і А. П. Ранський, «Альтернативна енергетика: отримання синтез-нафти при піролізній переробці поліпропіленових відходів,» Вісник Вінницького політехнічного інституту, № 2, с. 6-14, 2023. https://doi.org/10.31649/1997-9266-2023-167-2-6-14 .

A. Ranskiy, O. Sandul, O. Gordienko, and T. Titov, “Development of new C,S,N-containing plastic lubricants based on products from industrial waste integrated processing,” Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, vol. 1, № 6 (127), pp. 13-21, 2024. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2024.296622 .

A. Ranskiy, O. Gordienko, H. Sakalova, T. Sydoruk, T. Titov, and O. Blazhko, “Complex Sorption Treatment of Industrial Waste and Production of Plastic Lubricanys,” Ecological Engineering & Environmental Technology, vol. 24, no. 3, pp. 54-59, March. 2023. https://doi.org/10.12912/27197050/159628 .

A. Ranskiy, O. Gordienko, and R. Kryklyvyi, “Pyrolysis processing of waste components of electronic products,” Chemistry & Chemical Technology, vol. 18, № 1, pp. 103-106, 2024. https://doi.org/10.23939/chcht18.01.108 .

V. K. Gupta, I. Ali, T. A. Saleh, A. Nayak, and S. Agarwal, “Chemical treatment technologies for waste-water recycling – an overview,” RSC Adv, no. 2, pр.6380-6388, 2012. https://doii.org/10.1039/c2ra20340e .

A. J. Tоth, D. Fоzer, P. Mizsey, P. S. Varbanov, and J. J. Klemes, “Physicochemical methods for process wastewater treatment: powerful tools for circular economy in the chemical industry,” Rev Chem Eng., no.7, pp. 1123-1151, 2022. https://doi.org/10.1515/revce-2021-0094 .

Л. А. Фролова, і І. С. Шунькін, «Характеристика глинистих порід Полозького родовища, » Таврійський науковий вісник, № 3, с. 116-123, 2021. https://doi.org/10.32851/tnv-tech.2021.3.14 .

О. С. Худоярова, «Комплексне сорбційне очищення промислових стічних вод від сульфід- та купрум(ІІ)-іонів.» дис. канд. техн. наук, Київський політехнічний інститут ім. І. Сікорського, Київ, 2021.

А. М. Гивлюд, «Моніторинг забруднення стічних вод молокопереробних підприємств,» Вісник Нац. ун-ту «Львів. політехніка». Хімія, технологія, 2014. https://doi.org/10.56287/95240-6-6 .

О. Я. Давидович, і Х. Р. Спринь, «Методи визначення концентрації молочної кислоти у харчових продуктах», Вісник ЛТЕУ. Технічні науки, № 30, с. 45-52, 2022. https://doi.org/10.36477/2522-1221-2022-30-06 .

О. Б. Мехед, Б. В. Яковенко, і О. П. Третяк, Біоорганічна хімія, навч. посіб., Чернігів, Україна: Чернігівський національний педагогічний університет імені Т. Г. Шевченка, 208 с., 2013.

А. М. Гивлюд, «Знешкодження забруднень стічних вод молокопереробних комплексів сорбційними методами.» дис. канд. техн. наук, Нац. ун-т «Львівська політехніка», Львів, 2016.

А. М. Гивлюд, і В. В. Сабадаш, «Застосування вуглецевих та мінеральних сорбентів для очищення стічних вод молокопереробних підприємств,» Матеріали 1 Міжнародної конференції молодих вчених EcoTour, Львів, 2014, с. 34-36.

A. Hyvlud,V. Sabadash, J. Gumnitsky, and N. Ripak, “Statics and kinetics of albumin adsorption by natural zeolite,” Chemistry & Chemical Technology, vol. 13, № 1, pp. 95-100, 2019. https://doi.org/10.23939/chcht13.01.095 .

Downloads

Abstract views: 173

Published

2024-06-27

How to Cite

[1]
H. V. Sakalova, Sandul О. М., Ranskiy А. P., and Vasylinych Т. М. ., “Wastewater Treatment of the Dairy Processing Industry by Mixed Sorbents”, Вісник ВПІ, no. 3, pp. 14–20, Jun. 2024.

Issue

No. 3 (2024)

Section

ECOLOGY AND ENVIRONMENTAL SECURITY

Metrics

Downloads

Download data is not yet available.

License

Creative Commons License

This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Authors who publish with this journal agree to the following terms:

  • Authors retain copyright and grant the journal right of first publication.
  • Authors are able to enter into separate, additional contractual arrangements for the non-exclusive distribution of the journal's published version of the work (e.g., post it to an institutional repository or publish it in a book), with an acknowledgment of its initial publication in this journal.
  • Authors are permitted and encouraged to post their work online (e.g., in institutional repositories or on their website) prior to and during the submission process, as it can lead to productive exchanges, as well as earlier and greater citation of published work (See The Effect of Open Access).