Klórbenzolok eltávolítása modell- és talajvizekből

Átírás

1 Klórbenzolok eltávolítása modell- és talajvizekből Dobosy Péter Vizsolyi Éva Cseperke Varga Imre Varga József Láng Győző Záray Gyula VI. Ökotoxikológiai Konferencia november 18., Budapest

2 Klórbenzolok Halogén tartalmú, aromás szénhidrogén származékok Összesen 12 izomer: MCB, 3 DCB, 3 TCB, 3 TeCB, PCB, HCB Csekély vízoldhatóság, víznél nagyobb sűrűség Széles felhasználási terület: - peszticidek, polimerek gyártása - fakonzerválók, gyomirtók, és szagtalanítók előállítása - fémek, bőr, gyapjú és papír zsírtalanítására

3 Vizsgált anyagok Monoklórbenzol 1,2 - diklórbenzol 1,3 - diklórbenzol 1,4 - diklórbenzol

4 Célkitűzés Klórbenzolok eltávolítása modell- és talajvízből ferrát és perszulfát kezeléssel Klórbenzolokkal adalékolt nagytisztaságú ionmentes víz (PUR1TE still plus) Klórbenzolokkal adalékolt környezeti talajvíz

5 Környezeti talajvízminta fizikai-kémiai paraméterei Paraméter (mértékegység) Érték ph 8,25 Fajlagos elektromos vezetőképesség (µs/cm, 20 C) 1470 Nitrát ion (mg/l) 11,3 Nitrit ion (mg/l) <0,01 Ammóniumion (mg/l) <0,01 Szulfátion (mg/l) 271 Klorid ion (mg/l) 78,1 Hidrogén karbonát ion (mg/l) 565 Összes vas (mg/l) <0,1 Összes keménység (nk ) 36,4 Összes szerves széntartalom (mg/l) 84,7 Összes szervetlen széntartalom (mg/l) 113 Összes nitrogéntartalom (mg/l) 2,50

6 Ferrát (FeO 4 2- ) Hatékony és környezetbarát oxidáló- és egyben fertőtlenítőszer Ható komponense a Fe(VI) ion Multifunkcionális, többféle szennyezőanyag koncentrációjának csökkentésére alkalmas az ivóvíz, talajvíz és szennyvíz kezelés során Lehetővé teszi baktériumok és vírusok jó hatásfokú eltávolítását Használata során a ferrát redukálódik és nagy fajlagos felületű Fe(III)hidroxid csapadék keletkezik

7 Vízkezelési műveletek során használt oxidálószerek redoxipotenciál értékei Oxidálószer E 0 [V] Klór-dioxid 0,954 Oldott oxigén 1,229 Kromát 1,33 Klór 1,358 Perklorát 1,389 Hipoklorit 1,482 Permanganát 1,679 Hidrogén-peroxid 1,776 Ózon 2,076 Ferrát (VI) 2,200 Perszulfát 2,600

8 Ferrát alkalmazási területei Komponens Publikáció Arzén Thirunavukkarasu et. al, 2002; Lee et. al, 2003; Fan et. al, 2002 Biszfenol-A Zhang et. al., 2012 EDC Sharma et. al, 2008; Jiang et. al Felületaktív anyagok Eng et. al, 2006 Fenol Graham et. al, 2004; Homolková et al., 2016 Festékek Li et. al, 2009 Gyógyszermaradványok Sharma et. al, 2005, Sharma and Mishra 2006; Feng et al., 2016 Nehézfémek Sylvester et. al, 2001; Stipin and Ozernoi, 2004 Szerves anyagok Jiang et. al, 2007; Lim and Kim, 2009, Gombos et. al, 2013 Fertőtlenítés Bandala et. al, 2009; Gombos et. al, 2012 Szag Luca et. al, 1996

9 Perszulfát (S 2 O 8 2- ) Felhasználás: hajszőkítés, áramkörök gyártása, uszodák fertőtlenítése, kármentesítés Leggyakoribb sói: nátrium, kálium, ammónia Aktiválás: hőmérséklet, Fe (II), lúgos ph Szulfát, szulfát- és hidroxil gyök, hidroxil gyök ph<7 ph= 7-9 ph>9

10 Szennyező Szennyező koncentráció (mmol/l) Perszulfát koncentráció (mmol/l) Hőmérséklet ( C) Kontaktidő (perc) Eltávolítás (%) Anilin 0, Szulfametaxol 0,05 2, p-klóranilin 0,05 2, Diklofenák 0,05 0, Tetraklór-etilén 0,05 0, Antipirin 0,03 1, p-nitroanililn 0, Klóramfenikol 0, Diuron 0,09 3, Pentaklórfenol 0,04 0, p-nitrofenol 0, Ibuprofen 0, Dimetil-ftalát 0,05 10, Metil terc-butil éter 0, Perfluoroktánsav 0, Polivinil-alkohol 0, Hivatkozás Xie és mtsai., 2012 Qi és mtsai., 2014 Hussain és mtsai., 2012 Chen és mtsai., 2016 Waldemer és mtsai., 2007 Tan és mtsai., 2015 Zhao és mtsai., 2015 Nie és mtsai., 2014 Vicente és mtsai., 2011 Qi és mtsai., 2015 Zhang és mtsai., 2015 Ghauch és mtsai., 2012 Wang és mtsai., 2014 Huang és mtsai., 2002 Lee és mtsai., 2012 Oh és mtsai., 2009

11 Klórbenzolok meghatározása vizekből SPME (solid phase micro-extraction) szilárd fázisú mikroextrakció 100 µm PDMS Bruker SCION SQ 436 GC-MS

12 Négy különböző klórbenzolt µg/l koncentrációban tartalmazó modelloldat 1,4-DCB 1,3-DCB MCB 1,2-DCB

13 Ferrát kezelés optimális ph értékének megállapítása

14 Négy különböző klórbenzolt µg/l koncentrációban tartalmazó modelloldatok ferrát kezelése

15 Négy különböző klórbenzolt µg/l koncentrációban tartalmazó talajvíz minták ferrát kezelése

16 Perszulfát kezelés optimális kísérleti körülményeinek megállapítása

17 Négy különböző klórbenzolt µg/l koncentrációban tartalmazó modelloldatok perszulfát kezelése

18 Négy különböző klórbenzolt µg/l koncentrációban tartalmazó talajvíz minták perszulfát kezelése Klorid ion (mg/l) 78,1 Hidrogén karbonát ion (mg/l) 565 Összes szerves széntartalom (mg/l) 84,7 gátolja a perszulfát aktiválása során keletkező reaktív gyökök oxidatív hatását (Xu et al., 2014)

19 Összefoglalás SPME/GC-MS módszer kidolgozása, amellyel klórbenzolok koncentrációjának változása modell- és talajvízből egyaránt nyomon követhető 50 mg/l oxidálószer alkalmazásával klórbenzol eltávolítási hatásfokok (%) Ferrát Perszulfát Modell oldat Talajvíz MCB ,2-DCB ,3-DCB ,4-DCB Modell oldat Talajvíz MCB ,2-DCB ,3-DCB ,4-DCB Modell oldat perszulfát Talajvíz ferrát

20 Köszönöm a figyelmet!