Simultaneous Removal of Hexane and Ethanol from Air in a Biotrickling Filter—Process Performance and Monitoring Using Electronic Nose - Publikacja - MOST Wiedzy

Wyszukiwarka

Simultaneous Removal of Hexane and Ethanol from Air in a Biotrickling Filter—Process Performance and Monitoring Using Electronic Nose

Abstrakt

Biofiltration is a well-accepted method for the removal of malodorous compounds from air streams. Interestingly, the mechanisms underlying this process are not fully understood. The aim of this paper was to investigate the simultaneous removal of hydrophobic hexane with hydrophilic ethanol, resulting in the enhanced removal of hexane in the presence of ethanol. Investigations were performed in a peat-perlite packed biotrickling filter and the process performance was monitored using both gas chromatography and electronic nose techniques. The results indicate that the length as well as the eciency of biofiltration during the start-up period depend on the feed composition, with higher eciency obtained when hexane and ethanol were fed together from the process initiation. The experiments in the steady-state period present the biofilter performance when dierent ratios of hydrophilic to hydrophobic compounds were fed to the biofilter. The obtained results show the synergistic eects of the addition of a hydrophilic compound on the removal eciency of hydrophobic hexane. The influence of the ratio of hydrophilic to hydrophobic compounds is discussed in terms of enhancing the mass transfer phenomena for hydrophobic volatile organic compounds.

Cytowania

  • 1

    CrossRef

  • 2

    Web of Science

  • 2

    Scopus

Cytuj jako

Pełna treść

pobierz publikację
pobrano 3 razy
Wersja publikacji
Accepted albo Published Version
Licencja
Creative Commons: CC-BY otwiera się w nowej karcie

Słowa kluczowe

Informacje szczegółowe

Kategoria:
Publikacja w czasopiśmie
Typ:
artykuły w czasopismach
Opublikowano w:
Sustainability nr 12, strony 1 - 15,
ISSN:
Język:
angielski
Rok wydania:
2020
Opis bibliograficzny:
Rybarczyk P., Szulczyński B., Gębicki J.: Simultaneous Removal of Hexane and Ethanol from Air in a Biotrickling Filter—Process Performance and Monitoring Using Electronic Nose// Sustainability -Vol. 12,iss. 1 (2020), s.1-15
DOI:
Cyfrowy identyfikator dokumentu elektronicznego (otwiera się w nowej karcie) 10.3390/su12010387
Bibliografia: test
  1. Bokowa, A.H. The Review of the Odour Legislation. Proc. Water Environ. Fed. 2010, 2010, 492-511. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  2. Brancher, M.; Griffiths, K.D.; Franco, D.; de Melo Lisboa, H. A review of odour impact criteria in selected countries around the world. Chemosphere 2017, 168, 1531-1570. [CrossRef] [PubMed] otwiera się w nowej karcie
  3. Szulczyński, B.; Namieśnik, J.; Gębicki, J. Determination of odour interactions of three-component gas mixtures using an electronic nose. Sensors 2017, 17, 2380. [CrossRef] [PubMed] otwiera się w nowej karcie
  4. Szulczyński, B.; Armiński, K.; Namieśnik, J.; Gębicki, J. Determination of odour interactions in gaseous mixtures using electronic nose methods with artificial neural networks. Sensors 2018, 18, 519. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  5. Szulczyński, B.; Wasilewski, T.; Wojnowski, W.; Majchrzak, T.; Dymerski, T.; Namiésnik, J.; Gębicki, J. Different ways to apply a measurement instrument of E-nose type to evaluate ambient air quality with respect to odour nuisance in a vicinity of municipal processing plants. Sensors 2017, 17, 2671. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  6. Dobslaw, D.; Ortlinghaus, O.; Dobslaw, C. A combined process of non-thermal plasma and a low-cost mineral adsorber for VOC removal and odor abatement in emissions of organic waste treatment plants. J. Environ. Chem. Eng. 2018, 6, 2281-2289. [CrossRef] Sustainability 2020, 12, 387 otwiera się w nowej karcie
  7. Hinojosa-Reyes, M.; Rodríguez-González, V.; Arriaga, S. Enhancing ethylbenzene vapors degradation in a hybrid system based on photocatalytic oxidation UV/TiO 2-In and a biofiltration process. J. Hazard. Mater. 2012, 209, 365-371. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  8. Jianming, Y.; Wei, L.; Zhuowei, C.; Yifeng, J.; Wenji, C.; Jianmeng, C. Dichloromethane removal and microbial variations in a combination of UV pretreatment and biotrickling filtration. J. Hazard. Mater. 2014, 268, 14-22. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  9. Wang, C.; Xi, J.Y.; Hu, H.Y.; Yao, Y. Advantages of combined UV photodegradation and biofiltration processes to treat gaseous chlorobenzene. J. Hazard. Mater. 2009, 171, 1120-1125. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  10. Dobslaw, D.; Schulz, A.; Helbich, S.; Dobslaw, C.; Engesser, K.H. VOC removal and odor abatement by a low-cost plasma enhanced biotrickling filter process. J. Environ. Chem. Eng. 2017, 5, 5501-5511. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  11. Schiavon, M.; Schiorlin, M.; Torretta, V.; Brandenburg, R.; Ragazzi, M. Non-thermal plasma assisting the biofiltration of volatile organic compounds. J. Clean. Prod. 2017, 148, 498-508. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  12. Abraham, S.; Joslyn, S.; Suffet, I.H. Treatment of odor by a seashell biofilter at a wastewater treatment plant. J. Air Waste Manag. Assoc. 2015, 65, 1217-1228. [CrossRef] [PubMed] otwiera się w nowej karcie
  13. Zhou, Q.; Zhang, L.; Chen, J.; Xu, B.; Chu, G.; Chen, J. Performance and microbial analysis of two different inocula for the removal of chlorobenzene in biotrickling filters. Chem. Eng. J. 2016, 284, 174-181. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  14. Kraakman, N.J.R.; Rocha-Rios, J.; Van Loosdrecht, M.C.M. Review of mass transfer aspects for biological gas treatment. Appl. Microbiol. Biotechnol. 2011, 91, 873-886. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  15. Barbusinski, K.; Kalemba, K.; Kasperczyk, D.; Urbaniec, K.; Kozik, V. Biological methods for odor treatment-A review. J. Clean. Prod. 2017, 152, 223-241. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  16. Dupnock, T.L.; Deshusses, M.A. High-Performance Biogas Upgrading Using a Biotrickling Filter and Hydrogenotrophic Methanogens. Appl. Biochem. Biotechnol. 2017, 183, 488-502. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  17. Tu, Y.; Yang, C.; Cheng, Y.; Zeng, G.; Lu, L.; Wang, L. Effect of saponins on n-hexane removal in biotrickling filters. Bioresour. Technol. 2015, 175, 231-238. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  18. Aly Hassan, A.; Sorial, G.A. A comparative study for destruction of n-hexane in Trickle Bed Air Biofilters. Chem. Eng. J. 2010, 162, 227-233. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  19. Cox, H.H.J.; Sexton, T.; Shareefdeen, Z.M.; Deshusses, M.A. Thermophilic Biotrickling Filtration of Ethanol Vapors. Environ. Sci. Technol. 2001, 35, 2612-2619. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  20. Christen, P.; Domenech, F.; Michelena, G.; Auria, R.; Revah, S. Biofiltration of volatile ethanol using sugar cane bagasse inoculated with Candida utilis. J. Hazard. Mater. 2002, 89, 253-265. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  21. Sempere, F.; Gabaldón, C.; Martínez-Soria, V.; Marzal, P.; Penya-roja, J.M.; Javier Álvarez-Hornos, F. Performance evaluation of a biotrickling filter treating a mixture of oxygenated VOCs during intermittent loading. Chemosphere 2008, 73, 1533-1539. [CrossRef] [PubMed] otwiera się w nowej karcie
  22. Bak, A.; Kozik, V.; Dybal, P.; Sulowicz, S.; Kasperczyk, D.; Kus, S.; Barbusinski, K. Abatement robustness of volatile organic compounds using compact trickle-bed bioreactor: Biotreatment of styrene, ethanol and dimethyl sulfide mixture in contaminated airstream. Int. Biodeterior. Biodegrad. 2017, 119, 316-328. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  23. Rybarczyk, P.; Szulczyński, B.; Gębicki, J.; Hupka, J. Treatment of malodorous air in biotrickling filters: A review. Biochem. Eng. J. 2019, 141, 146-162. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  24. Cheng, Y.; He, H.; Yang, C.; Zeng, G.; Li, X.; Chen, H.; Yu, G. Challenges and solutions for biofiltration of hydrophobic volatile organic compounds. Biotechnol. Adv. 2016, 34, 1091-1102. [CrossRef] [PubMed] otwiera się w nowej karcie
  25. Yang, C.; Qian, H.; Li, X.; Cheng, Y.; He, H.; Zeng, G.; Xi, J. Simultaneous Removal of Multicomponent VOCs in Biofilters. Trends Biotechnol. 2018, 36, 673-685. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  26. Rybarczyk, P.; Szulczyński, B.; Gospodarek, M.; Gębicki, J. Effects of n-butanol presence, inlet loading, empty bed residence time and starvation periods on the performance of a biotrickling filter removing cyclohexane vapors from air. Chem. Pap. 2019, 1-9. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  27. Álvarez-Hornos, F.J.; Lafita, C.; Martínez-Soria, V.; Penya-Roja, J.M.; Pérez, M.C.; Gabaldón, C. Evaluation of a pilot-scale biotrickling filter as a VOC control technology for the plastic coating sector. Biochem. Eng. J. 2011, 58-59, 154-161. otwiera się w nowej karcie
  28. Dobslaw, D.; Schöller, J.; Krivak, D.; Helbich, S.; Engesser, K.H. Performance of different biological waste air purification processes in treatment of a waste gas mix containing tert-butyl alcohol and acetone: A comparative study. Chem. Eng. J. 2019, 355, 572-585. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  29. Wu, H.; Yan, H.; Quan, Y.; Zhao, H.; Jiang, N.; Yin, C. Recent progress and perspectives in biotrickling filters for VOCs and odorous gases treatment. J. Environ. Manag. 2018, 222, 409-419. [CrossRef] Sustainability 2020, 12, 387 otwiera się w nowej karcie
  30. Ferdowsi, M.; Avalos Ramirez, A.; Jones, J.P.; Heitz, M. Elimination of mass transfer and kinetic limited organic pollutants in biofilters: A review. Int. Biodeterior. Biodegrad. 2017, 119, 336-348. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  31. Lebrero, R.; Rodríguez, E.; Estrada, J.M.; García-Encina, P.A.; Muñoz, R. Odor abatement in biotrickling filters: Effect of the EBRT on methyl mercaptan and hydrophobic VOCs removal. Bioresour. Technol. 2012, 109, 38-45. [CrossRef] [PubMed] otwiera się w nowej karcie
  32. Kim, D.; Cai, Z.; Sorial, G.A. Impact of interchanging VOCs on the performance of trickle bed air biofilter. Chem. Eng. J. 2005, 113, 153-160. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  33. Mohammad, B.T.; Rene, E.R.; Veiga, M.C.; Kennes, C. Performance of a thermophilic gas-phase biofilter treating high BTEX loads under steady-and transient-state operation. Int. Biodeterior. Biodegrad. 2017, 119, 289-298. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  34. Qi, B.; Moe, W.M.; Kinney, K.A. Treatment of Paint Spray Booth Off-Gases in a Fungal Biofilter. J. Environ. Eng. 2005, 131, 180-189. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  35. Gerl, T.; Engesser, K.-H.; Fischer, K.; Dobslaw, D. Biologische Abluftreinigung einer Lackierabluft im Kombinationsverfahren. Chem. Ing. Tech. 2016, 88, 1145-1150. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  36. Szulczyński, B.; Rybarczyk, P.; Gębicki, J. Monitoring of n-butanol vapors biofiltration process using an electronic nose combined with calibration models. Monatshefte Chem. Chem. Mon. 2018, 149, 1693-1699. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  37. Szulczyński, B.; Rybarczyk, P.; Gopodarek, M.; Gębicki, J. Biotrickling filtration of n-butanol vapors-Process monitoring using electronic nose and artificial neural networks. Monatshefte Chem. Chem. Mon. 2019, 150, 1667-1673. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  38. RStudio Team. RStudio: Integrated Development for R; otwiera się w nowej karcie
  39. RStudio, Inc.: Boston, MA, USA, 2016. Available online: http://www.rstudio.com (accessed on 14 October 2019). otwiera się w nowej karcie
  40. R Core Team. R: A Language and Environment for Statistical Computing; R Foundation for Statistical Computing: Vienna, Austria, 2018. Available online: https://www.R-project.org/ (accessed on 14 October 2019).
  41. Gebicki, J.; Szulczynski, B.; Kaminski, M. Determination of authenticity of brand perfume using electronic nose prototypes. Meas. Sci. Technol. 2015, 26, 125103. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  42. Sun, Z.; Yang, B.; Wang, L.; Ding, C.; Li, Z. Toluene-styrene secondary acclimation improved the styrene removal ability of biotrickling filter. Chem. Speciat. Bioavailab. 2017, 29, 54-59. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  43. Zehraoui, A.; Hassan, A.A.; Sorial, G.A. Biological treatment of n-hexane and methanol in trickle bed air biofilters under acidic conditions. Biochem. Eng. J. 2013, 77, 129-135. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  44. Zehraoui, A.; Sorial, G.A. Treatment of Dynamic Mixture of n-Hexane, Benzene, and Methanol and Fungi Community Characterization in an Integrated Scheme of Cyclic Adsorption/Desorption Beds and Trickle Bed Air Biofilter. Air Soil Water Res. 2015. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  45. Zhu, X.; Suidan, M.T.; Pruden, A.; Yang, C.; Alonso, C.; Kim, B.J.; Kim, B.R. Effect of substrate henry's constant on biofilter performance. J. Air Waste Manag. Assoc. 2004, 54, 409-418. [CrossRef] [PubMed] otwiera się w nowej karcie
  46. Hernández-Meléndez, O.; Bárzana, E.; Arriaga, S.; Hernández-Luna, M.; Revah, S. Fungal removal of gaseous hexane in biofilters packed with poly(ethylene carbonate) pine sawdust or peat composites. Biotechnol. Bioeng. 2008, 100, 864-871. [CrossRef] [PubMed] otwiera się w nowej karcie
  47. Hassan, A.A.; Sorial, G.A. Biofiltration of n-hexane in the presence of benzene vapors. J. Chem. Technol. Biotechnol. 2010, 85, 371-377. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  48. © 2020 by the authors. Licensee MDPI, Basel, Switzerland. This article is an open access article distributed under the terms and conditions of the Creative Commons Attribution (CC BY) license (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). otwiera się w nowej karcie
Źródła finansowania:
Weryfikacja:
Politechnika Gdańska

wyświetlono 24 razy

Publikacje, które mogą cię zainteresować

Meta Tagi