Ciklodextrines kezeléssel kombinált talajremediációs technológiák

Átírás

1 Ciklodextrines kezeléssel kombinált talajremediációs technológiák Fenyvesi Éva1, Gruiz Katalin2 1CycloLab Ciklodextrin Kutató-fejleszt Laboratórium Kft, 2Budapesti M"szaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Mez gazdasági Kémiai Technológia Tanszék

2 Az -, - és -ciklodextrin molekulák térszerkezete

3 Ciklodextrinek zárványkomplex-képzési sémája + gazdamolekula vendégmolekula komplex

4 Ciklodextrinnel kombinált talajkezelési technológiák Talajmosás a keletkez szennyvíz kezelése fizikai-kémiai, biológiai módszerekkel Biodegradáció Fitoremediáció A technológiák alapja: oldékonyságnövekedés

5 PAH vegyületek oldékonysága vizes ciklodextrin oldatokban Oldékonyság (mg/l) vízben (S o ) * 5% RAMEB oldatban (S R ) 5% HPBCD oldatban (S H ) S R /S o S H /S o Naftalin Antracén 0, Fenantrén 1, , Pirén 0, * EPA Resources, Soil Screening Guidance, Supplemental Guidance of Soil Screening Levels of Superfund Sites (Peer Review Draft, March 2001)

6 LogK ow LogK ocd LogK ow -LogK ocd 10% 10% HPBCD RAMEB Vízben HPBCD RAMEB oldatban oldatban p-klórfenol 2,39 1,61 1,45 0,78 0,94 diklórbenzol 3,45 2,47 2,35 0,98 1,10 1-metil-naftalin 3,79 2,58 2,34 1,21 1,45 fenantrén 4,67 3,02 2,47 1,65 2,20 Dízelolaj 5,0 4,3 3,6 0,7 1,4 Transzf. olaj 5,1 4,4 3,7 0,7 1,6 Pakura 3,4 2,7 2,6 0,7 0,8

7 Pakura extrakciója vizes ciklodextrin-oldatokkal EP H / p p m hexán-aceton 2:1 Nem károsítja a talajt Nem károsítja az él szervezeteket Nem toxikus Biolebomló Kevéssé adszorbeálódik a talajon % RAMEB % HPBCD e xt ra kc iós lép és e k s z áma

8 Talajmosás HPBCD oldattal ( push-pull rendszer) 5 kg triklóretilént távolítottak el 2 hónap alatt 20%-os HPBCD oldattal In situ terepi kísérlet egy katonai repültéren (Utah, USA) Boving, T.: EPA Technology News and Trends 1-2, 2003

9 A talajmosás során keletkezett CD-tartalmú szennyvíz ártalmatlanítási lehetcségei 1. biológiai kezelés Bifenil konc. (mg/l) HPBCD nélkül 10x HPBCD-vel 50x HPBCD-vel IdC (óra) Yoshii, H. et al. Biological Journal of Armenia, 18; , 2001

10 A talajmosás során keletkezett CD-tartalmú szennyvíz ártalmatlanítási lehetcségei 2. Fizikai kezelés Sztrippelés Aktív szenes adszorpció Fotokatalitikus bontás Bomlott PCP (%) Extrahált PCP (%) Hanna, K. et al: Sci. Total Environ., 332, 51-60, BCD konc. (%)

11 A talajmosás során keletkezett CD-tartalmú szennyvíz ártalmatlanítási lehetcségei 3. Kémiai kezelés (katalitikus vagy gátló hatás) A talajvíz elektrokémiai kezelése Fenton oxidációval C M B C D ko nc. (%) Fe 2+ + H 2 O 2 Fe 3+ +OH - +. OH C CH 2 O CH 2 O O Cl Cl H 2 O Fe HO. 2 O O Cl Cl C CH 2 O CH 2 Zheng, W. et al: J. Phys. Chem. B, 108, , 2004

12 Biológiai hozzáférhetcség javítása ciklodextrinnel Biológiailag elérhet (lassan deszorbeálódó) Biológiailag hozzáférhet (a vizes fázisban oldott vagy könnyen deszorbeálódó) Biológiailag nem elérhet Nem deszorbeálódó

13 Intenzívebb biodegradáció EPH tartalom [ppm] Olajbontó sejtkonc. (10 3 sejt/g) star t 3 weeks 5 weeks start 3 weeks 5 weeks RAMEB konc. [%] RAMEB konc. [%] ppm transzformátorolajjal szennyezett talaj EPH-tartalma és az olajbontó sejtek száma 3 és 5 hét bioventillációs laboratóriumi kezelés után Molnar, M. et al: Biodegradation, 16, , 2005

14 Az in situ kísérlet technológiai folyamatainak vázlata Leveg Víz Transzformátor Leveg beszívás Talaj Transzformátorolaj szennyezdés Talajvíz

15 Transzformátor alatti szennyezett talaj tisztítása In situ bioremediáció (bioventilláció, tápanyag pótlás, RAMEB adalék) A talajvíz ex situ kezelése

16 A talajleveg CO 2 -tartalma megntt a mikrobiális aktivitás miatt A kiszivattyúzott talajvíz szénhidrogéntartalma csökkent A talaj szénhidrogén-tartalma és toxicitása csökkent CO 2 (%) RAMEB RAMEB O 2 (%) IdC (hét) EPH a vízben (mg/dm 3 ) RAMEB RAMEB IdC (hét) A talaj szénhidrogén-tartalma (mg/kg) mélység start 24. hét 47. hét cm cm Nem mértük

17 Biodegradációval kombinált fitoremediáció BCD hatására felgyorsult mikrobiológiai degradáció BCD jelenléte elsegíti PAH vegyületek felvételét és transzlokációját a növényekbe Megnövekedett PAH-tartalom a szójababban Bardi L. et al: J. Incl. Phenom. 57, , 2007

18 A technológia típusa Az alkalmazott CD típusa Az alkalmazott CD koncentrációja talajmosás talajmosás + Biodegradáció Biodegradáció + biodegradáció fitoremediáció HPBCD RAMEB BCD BCD 20 % a mosóoldatban (össz. 936 kg) g/m 2 (össz. 45 kg) 1 g/m 2 (össz. 50 kg) Egyéb adalékok - N, P N, P, a felszaporított mikroflora A demonstrációs kísérlet helyszíne Virginia USA Kaba Kutricamajor A terület nagysága kb l víz 200 m 2 (3 m mélyen) Jellemz 15 mg/l TPH szennyezanyagok triklóretilén 800 mg/kg Doria Riparia Olaszország m 2 (1,7 m mélyen) TPH g/ m 2 (össz. 10 kg) N (karbamid) 250 g/m 2 Piemonte, Olaszország 60 m 2 (0,8 m mélyen) PAH: 300 ppm