Teollisuusveden ja kaupungin huleveden käsittely bio- ja mineraalisorbenteilla laboratoriomittakaavan tutkimus

Transkriptio

1 Teollisuusveden ja kaupungin huleveden käsittely bio- ja mineraalisorbenteilla laboratoriomittakaavan tutkimus Tiina Leiviskä HuJa-projektin loppuseminaari, Oulun yliopisto

2 Miksi luonnonmateriaaleja vedenpuhdistukseen? Hyvin saatavilla, edullisia/ilmaisia, biomateriaalit uusiutuvia 2

3 Luonnonmateriaalien modifiointi vedenkäsittelymateriaaleiksi Materiaaleilla voi olla adsorptiominaisuuksia sellaisenaan. Esimerkiksi turve sisältää paljon aktiivisia funktionaalisia ryhmiä (esim. fenoli-, sulfoni- ja karboksyyli-), jotka kykenevät sitomaan metalliioneja Turpeen käyttöä veden käsittelymateriaalina rajoittaa sen hydrofobisuus ja heikko laskeutuvuus vedessä. Humusaineiden liukeneminen turpeesta voi olla ongelma. >>> Yleensä esikäsittely tai kemiallinen modifiointi on tarpeen. 3

4 Turpeen happo/emäskäsittelyt Käsittely: 0.1 M NaOH, 0.16 M sitruunahappo (citric acid), 0.2 M HCl ja vesi. 2h tai 6h sekoitus 25 C tai 60 C Nikkelin poistotehokkuus Annos 0.5 g/l, alkuperäinen Ni 10 mg/l, ph 5.5, kontaktiaika 24 h. 4 Leiviskä et al. Ecotoxicol. Environ. Safety 148 (2018)

5 Turpeen happo/emäskäsittelyt Käsittely: 0.1 M NaOH, 0.16 M sitruunahappo (citric acid), 0.2 M HCl ja vesi. 2h sekoitus 25 C Turpeen laskeutuminen Käsittely 2 h 25 C. 5 Leiviskä et al. Ecotoxicol. Environ. Safety 148 (2018)

6 Sahanpurun sitruunahappokäsittely + HCl-turve CA-sahanpuru O Nikkeli (mg/l) OH Ni 2+ CA-sahanpuru 6

7 Materiaalit ja menetelmät - Testatut vedet: - Hulevesiä neljästä eri paikasta: kolme Ruskon alueelta, yksi Nuottasaaresta >> Ruskontien hulevesi valittiin tutkimukseen - Outokumpu Chrome Oy, prosessista lähtevä vesi (laimea teollisuusvesi) - Materiaalit: - Biomateriaalit: HCl turve (HCl-P), CA sahanpuru (CA-SD) - Mineraalimateriaalit Aquamineralsilta: T5M5 magnetite (T5M5), PalPower M10 (M10) - Menetelmät: batch-ravistelu, kolonnikokeet (vain hulevedellä, materiaalit HCl-P ja M10) Hulevesi, Ruskontie, johtaa Pyykösjärveen. 78 µg/l Cr * 63 µg/l Cu * 174 µg/l Zn * 94 µg/l Ni * lisätty 7 Gogoi et al. J Environ. Manage. 209 (2018)

8 Hulevesitestit annoksen vaikutus >> M10 paras sinkin poistaja. Kaikki poisti hyvin kromia ja kuparia. 8 Gogoi et al. J Environ. Manage. 209 (2018)

9 Hulevesitestit kontaktiajan vaikutus >> M10 tehokas jo hyvin pienellä kontaktiajalla. 9 Gogoi et al. J Environ. Manage. 209 (2018)

10 Hulevesitestit kolonnitestit As Cd Cr Cu Ni Pb Zn Konsentraatio Inflow concentration hulevedessä start of test (µg/l) (µg/l) Kuormaan Load-basedperustuva metal removal metallien (%) poisto (%) M10 1 (1-4 mm) M10 2 (1-4 mm) M10 (5-15 mm) HCl-P 1 ( mm) HCl-P 2 ( mm) Arseenin huuhtoutumista materiaalista havaittiin, etenkin M10:llä. Kaikki materiaalit poisti sinkkiä hyvin Turve soveltui huonommin kolonnintyyppiseen ratkaisuun kuin M10. Gogoi et al. J Environ. Manage. 209 (2018)

11 Teollisuusvesitestit annoksen vaikutus >> M10 tehokkain sorbentti 11 Gogoi et al. J Environ. Manage. 209 (2018)

12 Teollisuusvesitestit kontaktiajan vaikutus >> Ei huomattavaa poistotehokkuuden kasvua ajan suhteen. 12 Gogoi et al. J Environ. Manage. 209 (2018)

13 Labratestien johtopäätökset Mineraalisorbentti Palpower M10 poisti parhaiten metalleja tutkituista vesistä. Tarvittava annos oli pieni (~0.1 g/l) ja lyhyt kontaktiaika riittää. Mekanismit: adsorptio sekä paikallinen saostuminen ph:n nousun johdosta. Mineraalisorbentti T5M5 poisti hyvin kromia ja sinkkiä, muutoin tehokkuus oli huonompi kuin Palpower M10:llä. Biosorbentit poistivat hyvin metalleja, mutta tarvitaan isompi annos (~0.5 g/l). Happokäsitelty turve keskimäärin hieman parempi kuin sitruunahappokäsitelty sahanpuru. Verrattaessa metallikonsentraatioita raja-arvoihin, sorbentit pystyivät alentamaan konsentraation sallitulle pitoisuustasolle. Julkaistu: Gogoi et al. Journal of Environmental Management 209 (2018)

14 14 Kiitos!