NEHÉZFÉMEK ELTÁVOLÍTÁSA IPARI SZENNYVIZEKBŐL Modell kísérletek Cr(VI) alkalmazásával növényi hulladékokból nyert aktív szénen Készítette: Battistig Nóra Környezettudomány mesterszakos hallgató
A DOLGOZAT BEMUTATÁSA 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.
Bevezetés A probléma bemutatása környezettudományi szempontból A króm Az aktív szén Kísérletek előkészítése Kísérletek leírása Kísérletek eredményeinek kiértékelése Eredmények Összefoglalás
HULLADÉK ÉS SZENNYVÍZ Cél: szennyvíz tisztítása újrahasznosított hulladék segítségével Magyar helyzet: • évi 4591600 tonna települési szilárd hulladék, ebből szerves: 1,4 millió tonna • tisztítást igénylő szennyvíz: 8,322 108 m3 (1999), ebből 2,470 108 m3 nem tisztított • természetes vizeinkbe juttatott összes króm 836 kg, króm(VI) 121 kg (1999)
A KRÓM • Cr(III) és Cr(VI) • Természetes és antropogén • Környezetben és emberi szervezetben • Határértékek
AZ AKTÍV SZÉN • • • •
Szennyező eltávolítása Szerkezet Típusok Aktiválás módja
KÍSÉRLETEK Aktív szén készítése – lapsi magja, mogyoró héja, energiafű szára elszenesítés, kémiai aktiválás, szárítás, mosás, darálás Szorpciós egyensúly vizsgálata kiindulási koncentrációk tervezése a pH függvényében, bemérés, pH-beállítás, rázás, szűrés, mérés AAS-el
EREDMÉNYEK KIÉRTÉKELÉSE Langmuirizoterma
qe qm
bC e 1 bC e
Linearizált forma
Ce qe
Ce qm
RL
1 1 bC o
Egyensúlyi paraméter
1 qm b
qe:fajlagos adszorbeált mennyiség Ce: oldott komponens folyadékfázisbeli koncentrációja qm: monomolekuláris adszorpciós kapacitás b: adszorpciós kölcsönhatásra jellemző állandó C0: kiindulási koncentráció
KÍSÉRLETEK EREDMÉNYEI I. Kiértékelés a Langmuir-izoterma alapján 2.5 Példa: Mogyoró, pH=1 Számított paraméterek: qe, Ce, Ce/qe
Ce/qe
2.0 1.5 y = 0.0041x + 0.2451 R² = 0.9968
1.0
Ce/qe 0.5
Egyenes egyenletéből: qm és b RL megadása
Lineáris (Ce/qe)
0.0
0
100
200
300
400
Ce: Cr-koncentráció az oldatban (ppm)
Monomolekuláris adszorpciós kapacitás (qm) 243,902 mg/g 0,0623 < RL < 0,2304
500
600
KÍSÉRLETEK EREDMÉNYEI II. Szorpciós folyamat ábrázolása Mért fajlagos adszorbeált krómmennyiség: 226,441 mg/g
qe: Cr-koncentráció (mg/g C)
250
200 150 100 50 0 0
200
400
600
Kiindulási koncentráció (ppm)
800
1000
qm = 243,902 mg/g
KÍSÉRLETEK EREDMÉNYEI III. Szorpciós folyamat mogyoróra nézve, összefoglalás 300
qe: Cr-koncentráció (mg/g C)
250
200
qe pH1
150
qe pH2 100
qe pH3 50
qe pH4 0
0
100
200
300
400
500
600
Kiindulási koncentráció (ppm)
700
800
900
1000
KÍSÉRLETEK EREDMÉNYEI IV. • Összefoglaló táblázat: qe (mg/g), qm (mg/g), b (L/mg), RL, R2 Vizsgált paraméter qe (mg/g)
qm (mg/g)
Aktív szén alapanyaga
pH=1
pH=2
pH=3
pH=4
Lapsi
204,819
85,017
36,883
23,011
Mogyoró
226,441
115,161
39,738
33,026
Energiafű
230,518
137,971
33,571
30,060
Lapsi
217,391
116,279
40,816
25,188
Mogyoró
243,902
81,967
44,642
40,816
Energiafű
270,270
147,058
34,246
34,013
KÍSÉRLETEK EREDMÉNYEI V. Legjobb mért fajlagos adszorpciós kapacitások (qe) Általam mért legjobb eredmény: 230,518 (mg/g)
ÖSSZEFOGLALÁS • Két környezeti probléma összekapcsolása egy kutatásban aktív szén növényi hulladékból ill. energiafűből, vizsgálat K2Cr2O7 alapú szintetikus szennyvízzel • Vizsgálat különböző kiindulási koncentrációkon és pH-kon telítési görbe, pH=1 energiafű • Nemzetközi kutatások eredményeihez képest jó eredmények • További lehetséges vizsgálatok kinetika (adszorpció sebessége), deszorpció (króm leoldása), funkciós csoportok, igazi szennyvíz
Még tökéletesebb, króm(VI) megkötésére alkalmas és akár az ipar számára is használható aktív szén kifejlesztése és előállítása
Köszönöm a figyelmet!
Végzett-e – amennyiben nem végzett tervez vagy javasol-e összehasonlító (pl. mikroszkópos) vizsgálatokat a különböző alapanyagú aktív szenek pórus szerkezetét illetően?
SEM vizsgálatokat nem tervezünk korábbi eredmények alapján nincs összefüggés a porózusság és az adszorpció mértéke között Elkészült: specifikus felszín vizsgálatok (gáz adszorpció) eredményei nem mutatnak összefüggést a tényleges szorpcióval Tervezett: Fourier-transzformációs IR spektroszkópia (FT-IR) funkciós csoportok analízise
A dolgozatban vizsgált krómon kívül milyen más vegyületek szűrésére alkalmasak az aktív szenek? Aktív szén általában: Megkötés levegőből vagy oldatból Leggyakrabban eltávolított: illékony szerves vegyületek, toxikus hatású szerves vegyületek, nehézfémek, íz- és szaganyagok Általam előállított aktív szén: Nehézfémek (Cd, Cu, Ni, Zn, Pb, Fe, Al, Hg), arzén
