NEHÉZFÉMEK ELTÁVOLÍTÁSA IPARI SZENNYVIZEKBŐL Modell kísérletek Cr(VI) alkalmazásával növényi hulladékokból nyert aktív szénen Készítette: Battistig Nóra Környezettudomány mesterszakos hallgató
A DOLGOZAT BEMUTATÁSA 1. Bevezetés 2. A probléma bemutatása környezettudományi szempontból 3. A króm 4. Az aktív szén 5. Kísérletek előkészítése 6. Kísérletek leírása 7. Kísérletek eredményeinek kiértékelése 8. Eredmények 9. Összefoglalás
HULLADÉK ÉS SZENNYVÍZ Cél: szennyvíz tisztítása újrahasznosított hulladék segítségével Magyar helyzet: évi 4591600 tonna települési szilárd hulladék, ebből szerves: 1,4 millió tonna tisztítást igénylő szennyvíz: 8,322 10 8 m 3 (1999), ebből 2,470 10 8 m 3 nem tisztított természetes vizeinkbe juttatott összes króm 836 kg, króm(vi) 121 kg (1999)
A KRÓM AZ AKTÍV SZÉN Cr(III) és Cr(VI) Természetes és antropogén Környezetben és emberi szervezetben Határértékek Szennyező eltávolítása Szerkezet Típusok Aktiválás módja
KÍSÉRLETEK Aktív szén készítése lapsi magja, mogyoró héja, energiafű szára elszenesítés, kémiai aktiválás, szárítás, mosás, darálás Szorpciós egyensúly vizsgálata kiindulási koncentrációk tervezése a ph függvényében, bemérés, ph-beállítás, rázás, szűrés, mérés AAS-el
EREDMÉNYEK KIÉRTÉKELÉSE Langmuirizoterma Linearizált forma Egyensúlyi paraméter q q C q R e m 1 C q bc m e bc e e e 1 e L 1 q 1 bc o m b q e :fajlagos adszorbeált mennyiség C e : oldott komponens folyadékfázisbeli koncentrációja q m : monomolekuláris adszorpciós kapacitás b: adszorpciós kölcsönhatásra jellemző állandó C 0 : kiindulási koncentráció
Ce/qe KÍSÉRLETEK EREDMÉNYEI I. Kiértékelés a Langmuir-izoterma alapján Példa: Mogyoró, ph=1 2.5 2.0 Számított paraméterek: q e, C e, C e /q e Egyenes egyenletéből: q m és b R L megadása 1.5 1.0 0.5 0.0 y = 0.0041x + 0.2451 R² = 0.9968 Ce/qe 0 100 200 300 400 500 600 Ce: Cr-koncentráció az oldatban (ppm) Lineáris (Ce/qe) Monomolekuláris adszorpciós kapacitás (q m ) 243,902 mg/g 0,0623 < R L < 0,2304
qe: Cr-koncentráció (mg/g C) KÍSÉRLETEK EREDMÉNYEI II. Szorpciós folyamat ábrázolása 250 200 150 100 Mért fajlagos adszorbeált krómmennyiség: 226,441 mg/g 50 0 0 200 400 600 800 1000 Kiindulási koncentráció (ppm) q m = 243,902 mg/g
qe: Cr-koncentráció (mg/g C) KÍSÉRLETEK EREDMÉNYEI III. Szorpciós folyamat mogyoróra nézve, összefoglalás 300 250 200 150 100 qe ph1 qe ph2 qe ph3 50 qe ph4 0 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 Kiindulási koncentráció (ppm)
KÍSÉRLETEK EREDMÉNYEI IV. Összefoglaló táblázat: q e (mg/g), q m (mg/g), b (L/mg), R L, R 2 Vizsgált paraméter Aktív szén alapanyaga ph=1 ph=2 ph=3 ph=4 Lapsi 204,819 85,017 36,883 23,011 q e (mg/g) Mogyoró 226,441 115,161 39,738 33,026 Energiafű 230,518 137,971 33,571 30,060 Lapsi 217,391 116,279 40,816 25,188 q m (mg/g) Mogyoró 243,902 81,967 44,642 40,816 Energiafű 270,270 147,058 34,246 34,013
KÍSÉRLETEK EREDMÉNYEI V. Legjobb mért fajlagos adszorpciós kapacitások (q e ) Általam mért legjobb eredmény: 230,518 (mg/g)
ÖSSZEFOGLALÁS Két környezeti probléma összekapcsolása egy kutatásban aktív szén növényi hulladékból ill. energiafűből, vizsgálat K 2 Cr 2 O 7 alapú szintetikus szennyvízzel Vizsgálat különböző kiindulási koncentrációkon és ph-kon telítési görbe, ph=1 energiafű Nemzetközi kutatások eredményeihez képest jó eredmények További lehetséges vizsgálatok kinetika (adszorpció sebessége), deszorpció (króm leoldása), funkciós csoportok, igazi szennyvíz Még tökéletesebb, króm(vi) megkötésére alkalmas és akár az ipar számára is használható aktív szén kifejlesztése és előállítása
Köszönöm a figyelmet!
Végzett-e amennyiben nem végzett tervez vagy javasol-e összehasonlító (pl. mikroszkópos) vizsgálatokat a különböző alapanyagú aktív szenek pórus szerkezetét illetően? SEM vizsgálatokat nem tervezünk korábbi eredmények alapján nincs összefüggés a porózusság és az adszorpció mértéke között Elkészült: specifikus felszín vizsgálatok (gáz adszorpció) eredményei nem mutatnak összefüggést a tényleges szorpcióval Tervezett: Fourier-transzformációs IR spektroszkópia (FT-IR) funkciós csoportok analízise
A dolgozatban vizsgált krómon kívül milyen más vegyületek szűrésére alkalmasak az aktív szenek? Aktív szén általában: Megkötés levegőből vagy oldatból Leggyakrabban eltávolított: illékony szerves vegyületek, toxikus hatású szerves vegyületek, nehézfémek, íz- és szaganyagok Általam előállított aktív szén: Nehézfémek (Cd, Cu, Ni, Zn, Pb, Fe, Al, Hg), arzén