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
Az -, - és -ciklodextrin molekulák térszerkezete
Ciklodextrinek zárványkomplex-képzési sémája + gazdamolekula vendégmolekula komplex
Ciklodextrinnel kombinált talajkezelési technológiák Talajmosás a keletkez szennyvíz kezelése fizikai-kémiai, biológiai módszerekkel Biodegradáció Fitoremediáció A technológiák alapja: oldékonyságnövekedés
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 32 1000 710 30 22 Antracén 0,045 65 34 1350 755 Fenantrén 1,18 121 94,6 102 80 Pirén 0,14 18 3.3 110 24 * EPA Resources, Soil Screening Guidance, Supplemental Guidance of Soil Screening Levels of Superfund Sites (Peer Review Draft, March 2001)
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
Pakura extrakciója vizes ciklodextrin-oldatokkal EP H / p p m 9000 8000 7000 6000 5000 hexán-aceton 2:1 Nem károsítja a talajt Nem károsítja az él szervezeteket Nem toxikus Biolebomló Kevéssé adszorbeálódik a talajon 4000 3000 2000 10% RAMEB 1000 0 10% HPBCD 0 1 2 3 4 5 6 e xt ra kc iós lép és e k s z áma
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
A talajmosás során keletkezett CD-tartalmú szennyvíz ártalmatlanítási lehetcségei 1. biológiai kezelés Bifenil konc. (mg/l) 60 50 40 30 20 10 0 HPBCD nélkül 10x HPBCD-vel 50x HPBCD-vel 0 20 40 60 80 IdC (óra) Yoshii, H. et al. Biological Journal of Armenia, 18; 226-236, 2001
A talajmosás során keletkezett CD-tartalmú szennyvíz ártalmatlanítási lehetcségei 2. Fizikai kezelés Sztrippelés Aktív szenes adszorpció Fotokatalitikus bontás Bomlott PCP (%) 120 100 80 60 40 20 80 70 60 50 40 30 20 10 Extrahált PCP (%) Hanna, K. et al: Sci. Total Environ., 332, 51-60, 2004 0 0 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 BCD konc. (%)
A talajmosás során keletkezett CD-tartalmú szennyvíz ártalmatlanítási lehetcségei 3. Kémiai kezelés (katalitikus vagy gátló hatás) A talajvíz elektrokémiai kezelése Fenton oxidációval 100 80 60 40 20 0 0 4 6 8 10 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, 10172-10176, 2004
Biológiai hozzáférhetcség javítása ciklodextrinnel Biológiailag elérhet (lassan deszorbeálódó) Biológiailag hozzáférhet (a vizes fázisban oldott vagy könnyen deszorbeálódó) Biológiailag nem elérhet Nem deszorbeálódó
Intenzívebb biodegradáció EPH tartalom [ppm] Olajbontó sejtkonc. (10 3 sejt/g) 10000 8000 6000 4000 2000 star t 3 weeks 5 weeks 12 10 8 6 4 2 start 3 weeks 5 weeks 0 0 0.1 0.5 RAMEB konc. [%] 0 0 0.1 0.5 RAMEB konc. [%] 10000 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, 159-168, 2005
Az in situ kísérlet technológiai folyamatainak vázlata Leveg Víz Transzformátor Leveg beszívás Talaj Transzformátorolaj szennyezdés Talajvíz
Transzformátor alatti szennyezett talaj tisztítása In situ bioremediáció (bioventilláció, tápanyag pótlás, RAMEB adalék) A talajvíz ex situ kezelése
A talajleveg CO 2 -tartalma megntt a mikrobiális aktivitás miatt A kiszivattyúzott talajvíz szénhidrogéntartalma csökkent A talaj szénhidrogén-tartalma és toxicitása csökkent CO 2 (%) 5 4 3 2 1 0-1 RAMEB RAMEB O 2 (%) 21 20.5 0 5 10 15 17.5 20 17 IdC (hét) 20 19.5 19 18.5 18 EPH a vízben (mg/dm 3 ) 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 RAMEB RAMEB 0 5 10 15 20 IdC (hét) A talaj szénhidrogén-tartalma (mg/kg) mélység start 24. hét 47. hét 10-30 cm 25000 1600 210 80-90 cm Nem mértük 800 260
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, 439-444, 2007
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) 150 +75 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. 9000 l víz 200 m 2 (3 m mélyen) Jellemz 15 mg/l TPH 3 000 28 szennyezanyagok triklóretilén 800 mg/kg Doria Riparia Olaszország 46.174 m 2 (1,7 m mélyen) TPH 310-660 170 g/ m 2 (össz. 10 kg) N (karbamid) 250 g/m 2 Piemonte, Olaszország 60 m 2 (0,8 m mélyen) PAH: 300 ppm