EGYÉB HULLADÉKOK
6.6 8.2
Szennyvizek nehézfém-mentesítése biomasszával Tárgyszavak: mikroorganizmusok; algák; biomassza; bioszorpciós eljárás; hatásfok.
Az emberi tevékenység során keletkező mérgező nehézfémek felhalmozódása közegészségügyi problémát okoz. Fémszennyező források között különböző gyártási eljárások (pl. fémolvasztás, fémfinomítás), villamosáramtermelés, műtrágyák, különböző hulladékok, a szennyvízkezelés és a tüzelőolaj elégetése szerepel. A nehézfémek a légkört, a talajt és a vízbázisokat egyaránt veszélyeztetik. A gyermekekre nézve különösen veszélyes a nehézfémek szervezetre kifejtett mérgező hatása. A bányászat felelőssége különösen nagy a talaj- és vízszennyezés előidézésében, elsősorban a meddőhányókban előforduló nehézfémek, pl. As, Cu, Mo, Ni, Pb és Zn miatt. A meddőhányók gyakran igen nagy kiterjedésű bányatavakban helyezkednek el, pl. egy felhagyott művelésű montanai rézbánya bányatóterülete 3,2 km2 , mélysége 300 m. A nehézfémtartalmú víztározó, amelynek vízmennyisége folyamatosan nő, egy nagyváros vízellátását képező talajvízbázist fenyeget. A rendkívül nagy vízmennyiség miatt viszonylag olcsó nehézfém-mentesítési stratégiára van szükség. A hagyományos fémmentesítési technológiák különböző, viszonylag drága adszorbenseket vagy flokkuláló vegyületeket alkalmaznak. A fiziko-kémiai módszerek mellett megindultak az aktív vagy inaktív sejteket tartalmazó biomasszával folyó kísérletek, amelyekben a mikroorganizmusok és algák nehézfémmegkötő képességét tanulmányozták. Ennek során megpróbálták élő sejtek segítségével gélmátrixba rögzíteni a nehézfémeket. A módszer hátránya, hogy a megfelelő mennyiségű baktériumot vagy algát tartalmazó biomassza előállítása költséges. Jobb megoldásnak tűnt a különböző gyártási eljárások, pl. élelmiszerfeldolgozás vagy takarmány-előállítás melléktermékeként keletkező növényi rostokból álló biomassza hasznosítása. Azt találták, hogy korhadó platánlevelek (Plantanus orientalis) Cr- és Ni-tartalmú oldatból megkötik ezeket a fémeket. Hasonlót tapasztaltak dohány- és paradicsomgyökérrel folytatott kísérletben, ahol sikerült a Sr megkötése. Pb-ot és Zn-et nyomokban tartalmazó ol
datok kezelése az olívaolaj-előállítás szárított melléktermékével igen jó eredményt adott. Az almalégyártás és zabfeldolgozás melléktermékeiről kiderült, hogy jól alkalmazhatók nehézfém-mentesítéshez, pl. krómmentesítéshez. A felsorolt melléktermékek a bioszorpciós eljárás kidolgozás olcsó alapanyagául szolgálhatnak. Számos kísérletben tanulmányozták gombatartalmú biomassza fémabszorpcióját. A kísérleti eredményekből az alábbi következtetést vonták le: a Saccharomyces cerevisiae aktív sejtjeiben feldúsultak a vizsgált fémek, az inaktív Aspergillus niger, Rhizopus arrhizus és Mucor sp. penésztartalmú biomassza jó fémkötőnek bizonyult. A legújabb EXAFS (extended X-ray absorption fine structure spectroscopy) spektroszkópiával végzett vizsgálatokkal beazonosították a Penicillium chrysogenum penész sejtfalának Pb- és Znionkötési helyeit. Penésztartalmú biomassza rendszerint élelmiszer-, ital- és gyógyszergyártás melléktermékeként keletkezik. Ezek jól hasznosíthatók az olcsó bioszorpciós eljárás kidolgozásában. A cikk két kereskedelmi forgalomban kapható biomasszával végzett kísérleteket ismertet. Egyik a kukoricából sörélesztő segítségével fermentációs úton való etil-alkohol-gyártás szárított mellékterméke („spillage” – moslék), amelyet takarmányadalékként hasznosítanak, beszerzési ára 70–80 USD/t. A másik melléktermék a kukoricacső-dara ugyancsak takarmányadalék, amelyet térfogatnövelés céljából alkalmaznak, beszerzési ára 100–125 USD/t. A kísérletekben a kétféle biomassza nehézfémmegkötő képességét vizsgálták a következő fémnitrát-oldatokból: As, Cu, Mo, Ni, Pb és Zn. Ezen kívül mérték a bányaszennyvíz és egy mesterségesen előállított szennyvíz keverékéből álló oldat fémtartalom-csökkenését. A mérést részben kromatográfiás módszerrel, részben a biomasszából készített szuszpenzióban végezték el. Az említett nehézfémek mellett vizsgálták a sugárzó anyag előállításakor keletkező Cstartalmú szennyvíz fémmentesítésének lehetőségét is. Kísérleti rész Fémtörzsoldat készítés Az ismert koncentrációjú fémoldatokat 500 ppm analitikai etalonoldatból ionmentes vízzel és 16 N salétromsavval készítették el. A nagy tisztaságú salétromsavat kétszeres desztillálással házilag állították elő, és a méréseknél törzsoldatként alkalmazták. Valamennyi oldat pH-ját 3,5 értékre állították be nagy tisztaságú salétromsavval. A szennyvíz nem nehézfém tartalmának modellezéséhez két mesterségesen előállított szennyvizet használtak. Az egyikkel a kanadai rézbánya szennyvízének fémtartalmát és pH-ját, a másikkal a Berkeley Pit (Montana) szennyvizét modellezték. A modell szennyvizekhez a vizsgálandó fémeket (As, Cs, Cu, Mo, Ni, Pb és Zn) ismert mennyiségben adagolták. A kész oldatok fémtartalmát ICP-MS (inductively coupled plasmamass spectroscopy) módszerrel határozták meg.
Biomassza előkészítése Az etil-alkohol-gyártás melléktermékeként keletkező „spillage” élesztő és növényi maradványok keveréke, amelynek nedvességtartalmát 200 °C-on történő szárítással 10%-ra állították be. A melléktermék a New Energy Company of Indiana üzeméből származott. A „spillage” fémtartalmát előzetesen meghatározták, és a következő értékeket kapták: Na, Mg és Ca 1000–2000 ppm; Mn, Fe, Zn, Sn 10–100 ppm; a többi mintegy 60 elem koncentrációja 10 ppm alatt volt. A kromatográfiás oszlopot szárazanyagra számítva kb. 20 g „spillage”zsal megtöltötték, majd ionmentes vízzel eltávolították a szennyezéseket és az oldható anyagokat. Ezután 4×250 ml ionmentes vízzel átmosták. A mosófolyadék – pH = 3,5–4,1 – fémtartalma 1 ppm alatt volt. A kukoricacső-darát a Sauder Feeds, Inc.-ből szerezték be. A durva őrlésű biomasszát a törmelékektől 2 mm mesh lyukbőségű szitán átszitálással megtisztították. A darából kb. 13 g szárazanyagnak megfelelő mennyiséget 4×250 ml ionmentes vizes szuszpendálással átmosták, majd vákuummal üvegszűrőn (2,5 µm) Büchner tölcsérben összegyűjtötték. A szűrlet – pH = 6 – 7 – fémtartalma 1 ppm alatt volt. Az előkészítés során kizárólag műanyag és üvegeszközöket használtak, amelyeket előzetesen hígított kénsavval (pH < 2) öblítettek át, és ionmentesített vízzel dolgoztak. Oszlopkromatográfia A „spillage” biomasszát magában az oszlopban mosták át, és dugattyúval tömörítették az első és második vizes mosás után. A kukoricacső-darát az oszlopba töltés előtt az előbbi eljárással mosták át. A rendszer nyitott oszlopként működött, a folyadék átáramlási sebessége 1 ml/min volt. A fémoldatokból általában 60 ml-t vittek fel az oszlopra, az eluátumból 10 ml-t használtak fel az ICP-MS vizsgálatokhoz. Szuszpenziókészítés A laboratóriumi körülmények között előállított biomassza-szuszpenzióval a fémoldatokból megkötött fém mennyiségét határozták meg. A kétféle mintából szárazanyagra számítva kb. 10 g-ot szuszpendáltak 250 ml 500 ppm koncentrációjú fémoldatban, majd az ICP-MS elemzéshez 10 ml-t használtak fel. Egyes esetekben 72 órás kevertetés után a biomasszát vákuumszűrőn összegyűjtötték, 250 ml ionmentes vízzel átmosták, és ismét szuszpendálták 250 ml ionmentes vízben. A megkötött fém kioldódását 72 órás kevertetés után 10 ml mintából végzett fémtartalomméréssel határozták meg.
ICP-MS meghatározás A száraz biomasszát achátmozsárban elporították, és ebből 0,5 g-ot 15 ml-es teflonedénybe mértek be. A mintához 3 ml cc. HNO3-at és 2 ml 29 N HF-ot adtak majd egy éjszakán át 100 °C-on tartották, ezután szárazra párolták. A bepárolt mintát 2 ml cc. HNO3-ba felvették, 25 csepp 60%-os H2O2-t adtak hozzá, ezután a mintát a száradás megindulásáig bepárolták. Az eljárást háromszor megismételték, majd megszárították és hagyták lehűlni. Feloldás után 0,3 N HNO3-val 50 g-ra egészítették ki. Az oszlopról lejövő eluátumot 0,3 N HNO3-val úgy hígították, hogy az elemzésre kerülő oldat fémtartalma ppb tartományba essen. A mérést VG Elemental PlasmaQuad (tip. PQ2STE+) ICP-MS műszeren végezték el. A nyers mérési adatokat a háttérrel, a műszer alapvonal eltolódásával és a biomassza mátrix hatásával korrigálták. A reagensek hatását vakpróba alkalmazásával korrigálták. Röntgenspektroszkópia A Cu-, Zn- és Pb-tartalmú oldatokkal kezelt „spillage” biomassza Cu, K, Zn K és Pb L-III abszorpciós sávját XAFS (X-ray absorption fine structure spectroscopy) módszerrel fluoreszcens üzemmódban határozták meg. Ugyanezeknek a fémeknek oxidjait és szulfidjait referenciaként alkalmazták. Megmérték a XAFS transzmisszió értékét, és ezzel hasonlították össze a fémek és a biomassza között létrejött kötések abszorpciós sávjait. A mérések kivitelezésével külső laboratóriumokat bíztak meg. Eredmények és értékelés Oszlopkromatográfiás vizsgálati eredmények Az első mérési sorozatban oszloponként több mint 50 ml-t vittek fel a vizsgálandó fém 50 ppm koncentrációjú oldatából. Az eluátumot összegyűjtötték, és fémtartalmát ICP-MS módszerrel határozták meg. A „spillage”-zsal és a darával töltött oszlopok üres térfogatát 5 ml, ill. 8 ml vízzel korrigálták. Az egy-egy fémet tartalmazó oldatokkal végzett kísérletsorozatban a „spillage” és a dara fémvisszatartó képessége egyaránt jónak bizonyult. Különbség az arzén, cézium és molibdén abszorpciójában mutatkozott. Az oszlopra felvitt 50 ml 50 ppm koncentrációjú oldatok „spillage” töltet esetén 2,25 mg fémnek, dara esetén 2,10 mg fémnek feleltek meg. A „spillage”-zsal töltött oszlopról összegyűjtött eluátumban a réz, molibdén, nikkel, ólom és cink koncentrációja 5 ppm alatt maradt, de az As és Cs abszorpciója csekély volt. A darával töltött oszlopról összegyűjtött eluátum fémtartalma 0,05 ppm alatt volt,
1. táblázat Biomasszával töltött kromatográfiás oszlopon végzett fémmentesítés Fémkoncentráció, ppm Minta
As
Cs
Cu
52,90±4,73 39,73±5,23 56,58±2,24
78,85±7,92 46,25±0,29
110,52±0,04 98,69±1,44 103,81±2,67
Mn
„Spillage” Vizes oldat Mesterségesen előállított szennyvíz Nehézfémoldat-keverék A montanai rézbánya szennyvíz-összetételét modellező mesterségesen előállított szennyvíz Berkeley-i bányavíz
Vizes oldat Mesterségesen előállított szennyvíz Nehézfémoldat-keverék A montanai rézbánya szennyvíz-összetételét modellező mesterségesen előállított szennyvíz Berkeley-i bányavíz
24,30±0,01 13,06±1,57
1,92±0,22
Mo
Ni
107,03±0,58 110,43±1,14 104,04±0,37
2,99±0,48
990,96±44,73 276,14±7,46
107,29±0,98 70,79±5,78 73,78±4,41
548,40±100,09
Pb
Zn
112,47±0,03 107,03±2,27 105,85±1,74
104,92±1,24 76,60±5,57 83,91±4,59
31,01±0,81 19,80±0,03
720,01±5,79
Fémkoncentráció, ppm Minta
As
Cs
Cu
Mn
Kukoricacső-dara Vizes oldat 114,92±1,07 161,54±0,00 Mesterségesen előállított szennyvíz 90,31±0,65 141,14±0,35 Nehézfémoldat-keverék 113,12±1,51 A montanai rézbánya szennyvíz-összetételét modellező mesterségesen előállított szennyvíz 14,90±0,77 Berkeley-i bányavíz 16,38±0,87 4,12±0,23 Mo
Ni
161,50±0,03 161,48±0,01 161,43±0,09 1426,5±33,96
Pb
Vizes oldat 120,95±2,60 161,51±0,00 161,13±0,41 Mesterségesen előállított szennyvíz 161,51±0,00 161,43±0,00 161,52±0,02 Nehézfémoldat-keverék 161,48±0,05 159,24±1,72 161,49±0,05 A montanai rézbánya szennyvíz-összetételét modellező mesterségesen előállított szennyvíz 32,21±0,04 Berkeley-i bányavíz 5,92±0,47 1887,47±230,67 29,95±0,49
Zn 161,30±0,06 160,59±0,06 159,16±0,86 1186,14±11,18
kivéve az As-t és Mo-t, ezeket nem kötötte meg a dara (1. táblázat). A céziumot a dara teljesen abszorbeálta, míg a „spillage”-zsal töltött oszlopon változás nélkül haladt át, ezzel szemben a molibdént a „spillage” teljes mértékben megkötötte, míg a dara nem abszorbeálta. A 20 g „spillage”-t tartalmazó oszlopra 500 ppm koncentrációjú Pb-oldatot vittek fel. Az oszlop a telítési értéket kb.100 ml-nél érte el, és 200 ml után az oszlop abszorpciós kapacitása kimerült, a fémoldat változás nélkül haladt át az oszlopon. A telítési érték eléréséig a 97,5 mg Pb-ból 58,2 mg-ot kötött meg a biomassza. Az egyik mesterségesen előállított szennyvízzel a kanadai rézbánya szennyvízében levő nem mérgező fémeket modellezték (2. táblázat). Ehhez a háttérhez az 50 ppm koncentrációjú nehézfém vizes oldatából több mint 50 ml-t adagoltak. Egy oszlopon egyszerre egy fém bioszorpcióját mérték. Oszloptöltetre számítva ez 2,25 mg („spillage”), ill. 2,10 mg (dara) fémmennyiségnek felelt meg. „Spillage” esetén a háttéroldat fémtartalma jelentősen befolyásolta a nehézfém bioszorpcióját (1. táblázat). Az As és Cs bioszorpcióját találták a leggyengébbnek, míg a réz, molibdén és ólom igen jól megkötődött. Az eluátum nikkel- és cinktartalma mesterséges szennyvíz+nehézfém keverék esetén magasabb volt a tiszta fémoldatra kapott értékkel összehasonlítva. 2. táblázat A különböző szennyvizek összetétele Fémkoncentráció, ppm Minta Kanadai bánya szennyvize Mesterségesen előállított szennyvíz Nehézfémoldat-keverék A montanai rézbánya szennyvíz-összetételét modellező mesterségesen előállított szennyvíz Berkeley-i bányavíz
Al
As
Ca
Cs
Cu
Fe
0 0 0
0 0 50
37 40 0
0 0 0
1 0 50
2 5 0
0 224
10 8
0 379
0 2
500 241
0 466
Mg Kanadai bánya szennyvize Mesterségesen előállított szennyvíz Nehézfémoldat-keverék A montanai rézbánya szennyvíz-összetételét modellező mesterségesen előállított szennyvíz Berkeley-i bányavíz
Mn
Mo
Na
Ni
Pb
Zn
7 10 0
0 0 0
0 0 50
770 1000 0
0 0 50
0 0 50
0 0 50
0 532
200 216
0 6
0 499
0 1029
10 10
500 667
A darával töltött oszlop esetén a mesterséges szennyvíz éppen ellenkező hatást váltott ki a tiszta fémoldatok bioszorpciójával kapott értékekkel összehasonlítva. Itt is az arzén kötődött meg a legkevésbé, ugyanakkor a többi nehézfém (Cu, Mo, Ni, Pb, és Zn) megkötése igen jó eredményt mutatott. A cézium a szennyvízzel kombinált fémoldatból gyengébben kötődött meg, mint a tisztafémtartalmú oldatból, ezzel szemben a Mo a szennyvíz+fémoldatból jobban adszorbeálódott, mint a tiszta fémoldatból. A következő mérési sorozatban az 50 ppm koncentrációjú tiszta fémoldatokból készített keverékkel vizsgálták a fémek bioszorpcióját (2. táblázat). Az oszlop fémtartalma „spillage” esetén 2,25 mg, dara esetén 2,10 mg volt. „Spillage” oszlopon a réz, ólom és molibdén igen jól adszorbeálódott, míg a nikkel és cink a tiszta fémoldatok keverékéből jobban adszorbeálódott, mint szennyvíz+fémoldat keverékből. Az oszlopra felvitt 50 ml oldatból 35 ml oldat áthaladása után jelentkezett az áttörés. A darával végzett hasonló kísérletben azt találták, hogy a réz, molibdén és ólom teljes mértékben adszorbeálódott, a nikkel és cink ugyancsak jól kötődött, de a molibdén több ion jelenlétében jobban adszorbeálódott, mint tiszta fémoldatból. A másik mesterségesen előállított szennyvíz a montanai Berkeley Pit szennyvízében levő fémeket modellezte (2. táblázat). A táblázatból jól látható, hogy a szennyvíz arzén- és ólomtartalmához képest a réz, mangán és cink lényegesen nagyobb mennyiségben fordul elő. A különböző fémeket tartalmazó oldat 50 ml-éből a „spillage”-zsal töltött oszlopon jelentős mennyiségű réz, mangán és cink kötődött meg, mielőtt az eluátumban megjelentek volna. Az arzén mindössze 77%-ban adszorbeálódott. Figyelemreméltó, hogy a nagy mennyiségben megkötött réz és cink mellett igen magas volt az ólom adszorpciója (99%). Hasonló eredményre jutottak a darával végzett vizsgálatban is (1. táblázat). Az ólom adszorpcióját itt is igen magasnak találták (96%), annak ellenére, hogy a szennyvíz egyéb fémtartalma igen magas volt, és igen nagy mennyiségű réz és cink adszorbeálódott. Végezetül a montanai Berkeley Pit rézbánya szennyvizéből vett mintával végeztek méréseket. A minta a szennyvíz felszínéről származott, de megvizsgálták a 200 m mélyből vett minta fémtartalmát is. A két minta fémtartalma nagyjából azonos volt, és a biomasszával végzett bioszorpciós vizsgálatok is hasonló eredményt adtak. Annak ellenére, hogy a szennyvíz nehézfémtartalma igen magas volt, mindkét biomasszával töltött oszlop ólommegkötő képessége igen magas értéket adott („spillage” 96%, dara 90%), ami igen jól egyezett a mesterséges szennyvízre kapott kísérleti eredményekkel. Az arzén adszorpcióját mindkét töltet esetén az ólom adszorpciójánál alacsonyabbnak találták (45% a „spillage” esetén és 69% dara esetén). A nikkel koncentrációja a szennyvízben 0,1% volt, amiből az áttörés előtt mindkét töltet igen jelentős mennyiséget kötött meg. A bánya tényleges szennyvizével végzett kísérletek jó kiindulási alapot nyújtanak a biomasszával folytatandó fémmentesítési stratégia kidolgozásához.
Szuszpenziós kísérletek A szuszpenzió 10 g biomasszából és 250 ml 500 ppm koncentrációjú fémoldatból állt, amelyet a mesterségesen előállított szennyvízhez adtak. Az oszlopkromatográfiás vizsgálatban alkalmazottnál lényegesen magasabb koncentrációktól azt várták, hogy jelentősen megnő az adszorpció mértéke. A mintákból 1, 24, 48 és 72 órás expozíció után elvégezték a fémtartalommeghatározást. 72 óra után a biomasszát ionmentes vízzel átmosták, majd ezt követően 72 órás 250 ml ionmentes vízben történő áztatás után mérték a fémek deszorpcióját. Mindkét biomasszán megkötött réz, molibdén és ólom mennyiségét szárazanyagra vonatkoztatva határozták meg (3. táblázat). Legmagasabb értéket „spillage” biomasszán ólomra kapták, amely szárazanyagra vonatkoztatva elérte az 1%-ot. Valamennyi fém esetén az adszorpció igen gyorsan ment végbe, többségében az expozíció első órájában. A biomassza 72 órás áztatásával jelentéktelen mennyiségű fém oldódott le a biomasszáról. Az oszlopkromatográfiás vizsgálatban az ólom áttörése szárazanyagra vonatkoztatva 0,3%-nál következett be. A különbség adódhat a gyors leoldódási sebességből (rövid tartózkodási idő) vagy a nem megfelelő keveredésből (csatornaképződés). 3. táblázat A biomassza-szuszpenzió által megkötött fémmennyiség Megkötött mennyiség Biomasszamátrix
Fém
µg fém/g biomassza
%(V/V)
Az első órában megkötött mennyiség %-ban
Kukoricacső-dara
Cu
1336
0,13
90
Kukoricacső-dara
Mo
1603
0,16
100
Kukoricacső-dara
Pb
9934
0,99
85
„Spillage”
Cu
928
0,09
100
„Spillage”
Mo
4200
0,42
68
„Spillage”
Pb
5260
0,53
92
Szuszpenziós kísérletet végeztek még molibdén és ólom különböző koncentrációjú vizes oldataival. A minták 10 g biomasszából és az 50, 100, 250, 500 ppm koncentrációjú vizes oldat 250 ml-éből álltak, ezután 72 órás expozíciót alkalmaztak. Az oldatok fémtartalom-változását ICP-MS módszerrel mérték. A kapott értékek alapján adszorpciós izotermát vettek fel, amiből kiderült, hogy a legmagasabb fémkoncentrációval sem érték el az egyensúlyi állapotot.
A mért értékekből kiszámították a biomassza tömegegységére (g) vonatkoztatott adszorbeált fémmennyiséget (µg) és az oldatban (1 literre vonatkoztatott) visszamaradó fémmennyiségét (µg). Az összefüggést grafikusan ábrázolták, és a görbe meredekségéből kiszámították a lineáris eloszlási együtthatót (Kd). Az alábbi eloszlási együtthatókat kapták: „spillage” ólom molibdén dara ólom molibdén
Kd 7,9 l/g 13,9 l/g 9,1 l/g 10,2 l/g
A fém és a biomassza között létrejött kötések vizsgálata A XANES (X-ray absorption near edge structure) meghatározással a „spillage” által megkötött réz röntgenabszorpciós sávját a referenciaként használt réz-oxid és réz-szulfid sávjával hasonlították össze. A mérések alapján arra a következtetésre jutottak, hogy a biomasszán megkötött rézion sztereokémiája a réz-szulfid kötéshez állt legközelebb. Ezt az eredményt az EXAFS spektruma is megerősítette, sőt a rézion közvetlen környezetében a réz és a kén közötti kötés megegyezett a réz-szulfidban található kötéssel. Fourier transzformáció segítségével kimutatták, hogy a biomasszában található réz nem fordult elő kristályos CuS formában. A cinkion és a „spillage” biomassza közötti kötés oxigénatomon keresztül jön létre, amit a referenciaként alkalmazott cink-oxid röntgenabszorpciós sávja alapján lehetett kimutatni. Ólom esetében az EXAFS felvételek és a referenciaként alkalmazott ólom-oxid spektruma alapján ugyancsak arra a következtetésre jutottak, hogy a biomassza és az ólomion közötti kötés oxigénatomon keresztül jön létre. A fémmentesítéshez használt mindkét biomassza bonyolult rendszer, amely többek között növényi és mikrobiális (gomba) eredetű sejtfalból áll. Ezek számtalan reakcióképes funkcionális csoporttal rendelkeznek (karbonil-, hidroxil-, foszforil- és szulfhidril-). Egyes szerzők arról számoltak be, hogy az ólom és cink főként foszforilcsoporton keresztül és részben karboxilcsoporton keresztül kötődött a biomasszához. Ez utóbbi kötéstípussal elsősorban az alacsony ólomkoncentrációknál találkoztak. A fenti állítást a röntgenabszorpciós eredmények is megerősítették, amelyek igazolták, hogy az ólom és cink kötései oxigénen keresztül jönnek létre.
A cikkben ismertetett eljárással a tényleges és mesterségesen előállított szennyvizek nehézfémtartalma jó hatásfokkal csökkenthető. A két vizsgált mezőgazdasági melléktermékhez szinte az egész országban nagy mennyiségben és olcsón hozzá lehet jutni. További előnyük, hogy éghetőek, így nehézfém-mentesítés után a térfogat égetéssel jelentősen lecsökkenthető, ami kedvezően hat a további kezelési költségre. Nagy mennyiségű szennyvíz kezelésére különösen alkalmas mindkét melléktermék. A bioszorpciós eljárás a technológiai fejlesztésben kiemelt figyelmet érdemel. (Haidekker Borbála) Schneegurt, M.A.: Biomass byproducts for the remediation of wastewaters contaminated with toxic metals. = Environmental Science & Technology, 35. k. 18. sz. 2001. p. 3786–3791. Funda, K.: Umsetzung der Biostoff in der Abfallwirtschaft Gefährdungsbeurteilungen in der Praxis. = Wasserwirtschaft Abwasser, Abfall, 48. k. 10. sz. 2001. p. 1407–1410.
HÍR Vegyipari termékek visszanyerése Folyamatos PET-újrafeldolgozó eljárás A Schmalbach-Rubeca AG (Ratingen, Németország, schmalbach.de) mintegy 10 M DEM-et fektet be Beaune-ban (Franciaország) egy új üzem építésébe, amely poli(etilén-tereftalát) (PET) palackokat fog feldolgozni. A 2002 végén induló üzem elsőként fogja alkalmazni a Bühler AG-vel (Uzwil, Svájc, buhlergroup.com) együttműködésben kifejlesztett új eljárást. Az új üzem durván 600 M PET-palackot fog gyártani évente. A használt palackokat először a színük szerint osztályozzák, hagyományos módszerekkel aprítják és mossák. A PET-pikkelyeket 50 mm-es, 12csigás extruderbe adagolják, amelynek a hosszúság/átmérő aránya 30. Itt a PET-et szárítják és megolvasztják, a szennyezést 280 °C körüli hőmérsékleten vákuummal eltávolítják. Az olvadt polimert szűrik, pelletezik és közvetlenül folyamatos, szilárd fázisú polikondenzációs berendezésbe táplálják. Itt néhány órán át nitrogénben kristályosítják, és 215 °C-ra hevítik a poliésztert, hogy újszerű PET-et állítsanak elő, amelyet a reaktorból alul vezetnek ki, és hűtenek. A reakció melléktermékeit (etilénglikol és víz) és a maradó szennyezőket zárt körű N2-tisztító rendszerben távolítják el a pelletekből. Az új eljárással olcsóbb PET pelleteket állítnak elő, mint az új PET-et gyártó, valamint a vegyi újrafeldolgozó módszerekkel. Az eljárás általában óránként 1 tonnánál nagyobb teljesítmény esetén gazdaságos.
Habosított csomagolóanyag papírhulladékból A Mitsubishi Kakoki Kaisha Ltd. (Kawasaki, Japán, kakoki.co.jp), együttműködésben a Suzuki Kogyo K.K.-val és a Miyagi prefektúra ipari technológiai központjával (mindkettő: Sendai, Japán) új eljárást fejlesztett ki, amely Palfoam nevű, habosított papír csomagolóanyagot állít elő papírhulladékból. A Palfoam lapok alkalmasak a csomagolásra használt polisztirol (PS) vagy poliuretán (PU) habok kiváltására, vagy karton hullámlemezzel kombinálva rétegelt csomagolóanyagot képeznek. A PS és PU habokkal szemben a Palfoam biztonságosan elégethető, komposztálható, vagy azonos anyaggá újrafeldolgozható.
szárítás és kristályosítás osztályozott, mosott használt PET pikkelyek szárítás szilárd fázisban az olvadék tisztítása az olvadék szűrése
szilárd fázisú polikondenzáció
gyűrűs extruder
hűtés
granulálás
palackminőségű PET pelletek
1. ábra PET-palackok feldolgozása A hulladék papírt először aprítják, majd vízzel és kötőanyagként zselatint tartalmazó vegyszerekkel keverve iszapot állítanak elő. Az iszapot 40–60 °Cos, 2000/perc fordulatszámú keverőbe töltik, amelyben az eredeti térfogat kétszeresére habosítják. A felvert iszapot szalagra terítve 2–10 mm vastag lapokat készítenek, és ezeket 70–80 °C-on megszárítják. A Mitsubishi Kakoki ipari berendezést kínál, amely napi 20 E l térfogatú, habosított papírlapot gyárt. (Chemical Engineering, 108. k. 11. sz. 2001. okt. p. 19.)
