Talajvizek szerves mikroszennyezőinek eltávolítása oxidációs technikákkal Dencső Márton Környezettudomány MSc. Témavezetők: Prof. Dr. Záray Gyula Dobosy Péter
Mikroszennyezők a környezetünkben µg/l koncentrációban jelen lévő szennyezők Szervetlen Szerves Peszticidek Gyógyszermaradványok Szénhidrogének: Klórbenzolok
A klórbenzolok MCB 1,3-DCB Fp.: 133 C Fp.: 173 C 1,2-DCB 1,4-DCB Fp.: 183 C Fp.: 174 C A képek forrása: http://en.wikipedia.org/wiki/wikipedia
Hatások, határértékek Miért kell eltávolítani a klórbenzolokat a vizekből? Perzisztensek, a vizi élővilágra toxikusak Határértékek* FAV-re: MCB: 1 µg/l DCB: 0,5 µg/l * 6/2009. (IV. 14.) KvVM-EüM-FVM együttes rendelet
A perszulfát használata a vízkezelésben Perszulfát (S 2 O 2-8 ) SO 4 * -, OH* Előnyei: zavaró hatások jelenlétében stabil Hátrányai: aktiváció technológiai kérdések Aktiváció Hőmérséklet Átmeneti fém
Célkitűzés Négy klórbenzolszármazék eltávolításának vizsgálata nagytisztaságú ionmentes vízből készült modell-, valamint talajvízből, perszulfát oxidálószer alkalmazásával. Kezdeti klórbenzol koncentráció hatása az eltávolításra. Különböző oxidálószer koncentrációk hatása a klórbenzol eltávolítására. Talajvízből történő mérések
Előnyei Oldószermentes Dúsít Hátrányok Melléktermékek kimutatása Sérülékeny Az SPME technika Supelco PDMS Forrás: http://www.sigmaaldrich.com
Oxidációs kezelés - Extrakció A minták perszulfát kezelése 60 C-on termosztálva, kevertetve 10, 20, 30, 50 ppm perszulfát Egy óra kezelési idő Extrakció Öt perc extrakció SPME technikával Gőztér (HS) analízis
Mérőrendszer felépítése Bruker SCION SQ 436 GC-MS készülék He mozgófázis Analitikai oszlop: 30 m*0,25 mm, 1 µm filmvastagságú kapilláris MS üzemmód: SCAN Hőmérséklet program: Injektor: 250 C Detektor: 300 C 60 C 1 percig 10 C/perc 160 C
Négy különböző klórbenzolt együttesen 100-100 ppb koncentrációban tartalmazó modelloldat kromatogramja NIST
Négy különböző klórbenzolt komponensenként 100-100 ppb koncentrációban tartalmazó modelloldatok perszulfát kezelése Eltávolítás [%] 70 60 55 59 50 46 40 37 37 10 ppm 30 27 29 23 24 28 30 20 ppm 30 ppm 50 ppm 20 14 17 15 13 10 6 0 MCB 1,2-DCB 1,3-DCB 1,4-DCB A MCB és az 1,4-DCB
Eltávolítás [%] Négy különböző klórbenzolt együttesen 100-100 ppb koncentrációban tartalmazó modelloldat perszulfát kezelése 60 52 50 40 41 46 38 43 33 10 ppm 30 23 23 24 28 28 25 20 ppm 30 ppm 50 ppm 20 17 10 12 14 10 0 MCB 1,2-DCB 1,3-DCB 1,4-DCB
Eltávolítás [%] Négy különböző klórbenzolt együttesen 10-10 ppb koncentrációban tartalmazó modelloldat perszulfát kezelése 60 55 52 50 46 40 37 37 30 20 14 27 17 29 15 23 24 28 13 30 10 ppm 20 ppm 30 ppm 50 ppm 10 6 0 MCB 1,2 DCB 1,3 DCB 1,4 DCB
100-100 ppb kórbenzolokkal addicionált talajvíz eredményei
Összefoglalás, konklúzió Legjobb eltávolítási hatásfokok 50 ppm perszulfát esetén: 56%, 36%, 33%, 50% A komponensenként és együttesen addicionált minták közötti hasonlóság. A kezdeti klórbenzol koncentráció nem befolyásolja lényegesen az eltávolítást. A talajvíz esetében mátrix hatás. Paraméterek finomítása.
Köszönöm a figyelmet! Köszönetnyílvánítás: Prof. Dr. Záray Gyula Dobosy Péter Farsang Evelin Rutterschmid Dóra Vizsolyi Éva Cseperke
Kérdések Mivé bomlik az MCB és a DCB a perszulfát kezelés hatására? Nem okoznak-e további környezeti ártalmakat a kapott termékek? Milyen vegyületek megjelenésére (klórbenzolokból és mátrixból) számít valós minták esetén a perszulfátos kezelés eredményeként, s azok milyen kockázatot hordoznak?
Válaszok I. 1. Cikk (LOU, 2013): Klórfenolok 2. Cikk (BONI és SBAFFONI, 2012): Nem keletkeztek a kezelés során károsabb melléktermékek (ökotox. vizsgálatok alapján) ((PA SPME? https://www.sigmaaldrich.com)) Perszulfát + H2O2 (BLOCK et al., 2004) (Forrás: LOU, 2013) /fenol>klórbenzol>benzol>hexán>cikrohexán>lindán/
Válaszok II. Forrás: AURORA és BAE, 2014
Válaszok III. Technológia dehalogénezés mikrohullám + ZVI fotokatalitikus H2O2 fenton (SO4-sók) perszulfát I. Termék fenol, benzokinon benzol teljesen végbement klórfenlolok, klórbenzokinon benzol, fenol, klórfenol klórfenolok perszulfát II. - perszulfát III. - A. avenae Teljes lebontás