Tavoite. Projektissa tutkitaan ja prosessoidaan mineraalivarantoja ja teollisuuden sekä voimalaitosten yhteydessä syntyviä sivuvirtoja ja poisteita.

Samankaltaiset tiedostot
Metallipitoisten vesien puhdistaminen luonnonmateriaaleilla

KaiHali & DROMINÄ hankkeiden loppuseminaari

Kaivosten Ympäristöhaitat Vesistöille and Niiden Teknologiset Ratkaisut. Professori Simo O. Pehkonen Ympäristötieteiden Laitos UEF (Kuopio)

ERIKOISTAPAUKSET VEDEN KÄSITTELYYN SIVUTUOTTEISTA TEHDYILLÄ RAKEILLA,

Uutta liiketoimintaa jätteestä tuhkien modifiointi ja geopolymerisointi

Voimalaitoksen vesikemian yleiset tavoitteet ja peruskäsitteitä

Teollisuusveden ja kaupungin huleveden käsittely bio- ja mineraalisorbenteilla laboratoriomittakaavan tutkimus

Biohiili ja ravinteet

Kemiallinen tasapaino 3: Puskuriliuokset Liukoisuustulo. Luento 8 CHEM-A1250

Kosteikkojen puhdistustehokkuuden parantaminen sorptiomateriaaleilla

FOSFORIPITOISUUS PESUAINEESSA

* FINAS -akkreditoitu menetelmä. Mittausepävarmuus ilmoitetaan tarvittaessa. Akkreditointi ei koske lausuntoa.

CHEM-A1200 Kemiallinen rakenne ja sitoutuminen

Ei ole olemassa jätteitä, on vain helposti ja hieman hankalammin uudelleen käytettäviä materiaaleja

Maan happamuus ja kalkitus. Ravinnepiika, kevätinfo Helena Soinne

Metallipitoisten hulevesien puhdistustehokkuuden parantaminen luonnonmateriaaleilla

UUDET LANNOITEFOSFORIN LÄHTEET

Kajaanin ammattikorkeakoulun ja Kainuun Etu Oy:n kivi- ja kaivannaisalan laboratorioympäristö

Kemialliset reaktiot ja reaktorit Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta I

RAVITA TM. Fosforin ja Typen talteenottoa jätevesistä

Uuma-rakentaminen Oulun seudulla. Pohjois-Suomen UUMA2 alueseminaari Markku Illikainen, Oulun Jätehuolto

ATOMIN JA IONIN KOKO

Seminar Wet chemistry alliance Synthetic chemistry

ALKALIPARISTOJEN KIERRÄTYS: HAASTEET JA MAHDOLLISUUDET

Liukoisuus

Siilinjärven kaivoksen rikastushiekan hyödyntäminen pilaantuneen maaperän kunnostamisessa

Jätteen käyttö maarakentamisessa näkökulmia

Metsäteollisuuden sivuvirrat Hyödyntämisen haasteet ja mahdollisuudet

Opas vaarallisten nesteiden vuodontorjuntaan:

KAIVOSTEN VESIENHALLINTA JA POHJOISTEN OLOSUHTEIDEN ERITYISPIIRTEET

Metallien ympäristölaatunormit ja biosaatavuus. Matti Leppänen SYKE,

Sokerijuurikas ja ravinteet Susanna Muurinen

NIMI: Luokka: c) Atomin varaukseton hiukkanen on nimeltään i) protoni ii) neutroni iii) elektroni

17VV VV Veden lämpötila 14,2 12,7 14,2 13,9 C Esikäsittely, suodatus (0,45 µm) ok ok ok ok L. ph 7,1 6,9 7,1 7,1 RA2000¹ L

17VV VV 01021

Liitetaulukko 1/11. Tutkittujen materiaalien kokonaispitoisuudet KOTIMAINEN MB-JÄTE <1MM SAKSAN MB- JÄTE <1MM POHJAKUONA <10MM

CHEM-C2210 Alkuainekemia ja epäorgaanisten materiaalien synteesi ja karakterisointi (5 op), kevät 2017

Seokset ja liuokset. 1. Seostyypit 2. Aineen liukoisuus 3. Pitoisuuden yksiköt ja mittaaminen

L7 Kaasun adsorptio kiinteän aineen pinnalle

Nikkeliraaka-aineiden epäpuhtausprofiilin määritys

Ympäristöntutkimus 67301

Resurssikontilla ravinteita ja vettä uudelleen käyttöön

L7 Kaasun adsorptio kiinteän aineen pinnalle

Kevitsan vesistötarkkailu, perus, syyskuu 2018

JOHDANTO PERUSTIETOA MBR- TEKNIIKASTA

Ympäristölupahakemuksen täydennys

Mitä uutta maanäytteistä? Eetu Virtanen / Soilfood Oy Maan viljelyn Järkipäivä II Tuorla

Kaivosvesien puhdistukseen ratkaisuja metsäteollisuudesta

Kaivosvesiverkosto. Teollisuustaito Oy Annika Hämäläinen

joka voidaan määrittää esim. värinmuutosta seuraamalla tai lukemalla

Kiitos Vihdin Vedelle!

Ellinghamin diagrammit

Mikä on kationinvaihtokapasiteetti? Iina Haikarainen ProAgria Etelä-Savo Ravinnepiian Kevätinfo

Teollisia mineraalisia sivuvirtoja hyödyntävät vesien puhdistusratkaisut. Janne Pesonen Kestävän kemian tutkimusyksikkö Oulun yliopisto

Komposiittien tutkimustoiminta ja tuotekehityspalvelut Suomessa. Rasmus Pinomaa, Muoviteollisuus ry Lujitemuovipäivät

KÄYTTÖTURVALLISUUSTIEDOTE Greencare 12 Plus

UUMA2-VUOSISEMINAARI 2013 LENTOTUHKARAKENTEIDEN PITKÄAIKAISTOIMIVUUS

LIITE. asiakirjaan KOMISSION DELEGOITU ASETUS

Í%SC{ÂÂ!5eCÎ. Korvaa* Kevitsan vesistötarkkailu, PERUS, marraskuu 2018

FOSFORIN JA HUMUKSEN POISTO VEDENPUHDISTUKSESSA TUHKAPOHJAISILLA MATERIAALEILLA

Asiakasnro: KF Reisjärven Vesiosuuskunta Kirkkotie 6 A Reisjärvi Jakelu : Mirka Similä Reisjärven FINLAND

Määritelmät. Happo = luovuttaa protonin H + Emäs = vastaanottaa protonin

LIETELANNAN HAJUNPOISTO JA FRAKTIOINTI Erkki Aura. Tiivistelmä

HUMUSVESIEN PUHDISTUSTEKNOLOGIA

ENERGIA- JA METSÄTEOLLISUUDEN TUHKIEN YMPÄRISTÖKELPOISUUS

MITÄ PIILEE TALOUSVEDESSÄ?

Top Analytica Oy Ab. XRF Laite, menetelmät ja mahdollisuudet Teemu Paunikallio

:TEKES-hanke /04 Leijukerroksen kuplien ilmiöiden ja olosuhteiden kokeellinen ja laskennallinen tutkiminen

125,0 ml 0,040 M 75,0+125,0 ml Muodostetaan ionitulon lauseke ja sijoitetaan hetkelliset konsentraatiot

781611S KIINTEÄN OLOMUODON KEMIA (4 op)

Tutkimustodistus Projekti: /10

ASROCKS - Ohjeistusta kivi- ja

Turkistarhojen Zeolit-Ego Kärpästorjunta ja typensidonta

Orgaanisten epäpuhtauksien määrittäminen jauhemaisista näytteistä. FT Satu Ikonen, Teknologiakeskus KETEK Oy Analytiikkapäivät 2012, Kokkola

Jätevesilietepohjaisen fosforin käyttökelpoisuus lannoitteena

Kasvatuskokeet mädätysjäännös- ja kompostiseoksilla

Näytenumero Näytetunnus Tunnus Ottopvm. Näytteenottaja Saapunut pvm. Tutkimus alkoi Tutkimus valmis

Resurssiviisaus on bisnestä ja huikeita mahdollisuuksia? Kenneth Ekman CrisolteQ Oy April 2013

Kaivannaisjätteiden hallintamenetelmät (KaiHaME)

JA MUITA MENETELMIÄ PILAANTUNEIDEN SEDIMENTTIEN KÄSITTELYYN. Päivi Seppänen, Golder Associates Oy

Neutraloituminen = suolan muodostus

Hapettuminen ja pelkistyminen: RedOx -reaktiot. CHEM-A1250 Luento

Ioniselektiivinen elektrodi

EPÄORGAANINEN KEMIA HARJOITUKSIA. Jaksollinen järjestelmä

AKKREDITOITU TESTAUSLABORATORIO ACCREDITED TESTING LABORATORY LUONNONVARAKESKUS VANTAA, ROVANIEMI

KAIVOSTOIMINNAN YMPÄRISTÖVAIKUTUKSET

Metsäteollisuuden sivutuotteita nonfood-tuotannon maanparannukseen

MINERAALI- TUOTTEET Kierrätys ja Mineraalituotteet

Vähärauma, Teknologiakeskus Pripoli, A-siipi, 3. kerros. Suorat puhelinnumerot: Toimisto

Luku 3. Protolyysireaktiot ja vesiliuoksen ph

Tähtäimessä viljavat vainiot? Agrimarket kevät 2010

JÄTEJAKEIDEN YMPÄRISTÖKELPOISUUS MAARAKENTAMISESSA. RAMBOLL FINLAND OY

Tunti on suunniteltu lukion KE 4 -kurssille 45 minuutin oppitunnille kahdelle opettajalle.

Typen ja fosforin talteenotto rejektivesistä

Í%R]'ÂÂÂVqEÎ. Päivämäärä Sivu 1 / 2

Tuloksia kierrätys- ja luonnonmateriaalien käytöstä metallipitoisten vesien puhdistuksessa - yhteenvetoa HuJa-projektista ja HybArktprojektin

KERTARAPORTTI

Veden sisältämät epäpuhtaudet ja raakaveden esikäsittely Susanna Vähäsarja ÅF-Consult

L10 Polyelektrolyytit pinnalla

Myös normaali sadevesi on hieman hapanta (ph n.5,6) johtuen ilman hiilidioksidista, joka liuetessaan veteen muodostaa hiilihappoa.

Transkriptio:

GEOMATERIALS

Tavoite Projektin tavoitteena on tutkia ja kehittää geopolymeeritekniikkaan pohjautuvia uusia tuotteita ja luoda näin uusia korkean teknologian liiketoimintamahdollisuuksia. Projektissa tutkitaan ja prosessoidaan mineraalivarantoja ja teollisuuden sekä voimalaitosten yhteydessä syntyviä sivuvirtoja ja poisteita. Tavoitteena on uusien menetelmien kehittäminen, jotta teollisten sivuvirtojen hyötykäyttöpotentiaalia saadaan parannettua uusina tuotteina ja käsittelytapoina. KAMK

Projektin tutkimusalueet Projektin tuotekehitystoiminnan painopisteitä ovat: 1. Geopolymeeripohjaisten sideaineiden (mm. tuhkat, metakaoliini) soveltaminen ja käytön optimointi betoninvalmistuksessa Tavoitteena on mm. mahdollisuuksien mukaan kehittää täysin ilman kalkkipohjaista sementtiä toimiva sideaine 2. Haitallisia aineita adsorboivat rakeistetut tuotteet Tavoitteena uusi kilpailukykyinen adsorptiotuote sulfaateille ja ammoniumtypelle määritetyssä käyttöolosuhteessa: lentotuhkat, muut teolliset sivuvirrat ja (paikalliset) mineraalit sellaisenaan ja modifioituna 3. Nopeaa stabilointia edellyttävät kohteet Kaatopaikkojen pintarakenteet, vanhan tierakenteen stabilointi, maanalaisten rakenteiden tukitoimenpiteet (ruiskubetonointi), kaivosten vedenhallinta, kaivostäytöt, kaivosten ajorampit yms. 3 KAMK

Vesitutkimusten painopiste Adsorbenttien modifiointi ja testaus GeoMaterials vedenkäsittely Sulfaatin adsorptio (SO 4 2- ) Typen adsorptio (NH 4+ ) Kaatopaikkojen suotovedet (mm. fosfaatti, PO 4 3- ) Adsorbenttien pelletoinnin kehittäminen Aiempi hanke: Kainuun mineraalivarantojen tuotteistaminen ja jalostuksen kehittäminen. Saavutettu lupaavia tuloksia raskasmetallien ja fosfaatin poistossa, joista on syntynyt kaupallisia vedenkäsittelytuotteita. GeoMaterials-hankkeen tavoitteena on hyödyntää aiemman hankkeen tuloksia: mm. sulfaatin poistoon soveltuvan adsorbentin kehittäminen. Aiempia adsorbentteja voidaan kemiallisesti modifioida adsorptio-ominaisuuksien parantamiseksi. Lisäksi tutkitaan mineraalipohjaisten adsorbenttien pelletointia, siten että muodostuu huokoinen ja suuren ominaispinta-alan rakenne. 4 KAMK

Sulfaatin ja typen adsorptio Sulfaatin (SO 4 2- ) poisto vedestä on vaikeaa sulfaattisuolojen hyvän liukoisuuden ja stabiilisuuden vuoksi. Yleinen menetelmä sulfaatin poistoon on saostaminen kipsinä. Projektin kannalta mielenkiintoista on lehtotuhkien käyttö (ph:n nosto ja Ca 2+ :n lähde saostuminen) sekä mineraali- ja muut adsorbentit. Sulfaatti adsorboituu pinnoille, joilla on positiivinen tai neutraali varaus. Useilla mineraaleilla pintavaraus on negatiivinen tarve kem. tai fys. modifioinnille. Todennäköisesti sopiva sovelluskohde sulfaatin adsorptiolle ovat vesijakeet kipsisaostuksen jälkeen (ei liian suuri sulfaattipitoisuus). Typen adsorptiosta on tutkittu runsaasti sekä ammoniumtypen (NH 4+ ) että nitraatin (NO 3 2- ) poistoa. Näistä NH 4 + on enemmän relevantti. Perinteinen menetelmä: biologinen poisto (nitrifikaatio-denitrifikaatio). Ongelma Suomessa lämpötila (huono toimivuus kun T < 12 C). Adsorptio ei ole lämpötilasta riippuvainen. Zeoliiteilla on saatu lupaavia tuloksia NH 4 + -poistossa. Käytetty zeoliitti mahdollista käyttää lannoitteena kuitenkin mm. raskasmetalliadsorptio huomioiden. 5 KAMK

Adsorptiotutkimus Staattiset ravistelukokeet Jar-kokeet Käyttö saostuksen apuaineena Adsorptioisotermit Poistettavan yhdisteen jakautuminen liuos- ja kiinteän faasin välille tasapainotilassa. Maksimiadsorptiokapasiteetti mg/g (monolayer) Olosuhteiden vaikutus: ph Kilpailevat ionit Lämpötila 6 KAMK Dynaamiset kolonnikokeet Adsorbentin käyttöikä. breakthrough-arvo Suodattimen mitoitusarvot: Tilavuus Pintakuorma (Q / A) Viipymäaika Käytetyn adsorbentin regenerointi / hävitys? Pilot-kokeet Mitoituksen tarkistus kentällä Effluentin laadun vaihtelun vaikutus

Mitä tutkitaan? Materiaalien modifiointi Geopolymerisointi Protonointi (käsittely hapolla) Impregnointi metalleilla tai metallioksideilla Amiiniryhmien lisääminen Orgaanisten ryhmien lisääminen (mm. pinta-aktiiviset yhdisteet). Terminen käsittely Hienontaminen Materiaalien karakterisointi XRF, XRD Partikkelikoko Hehkutushäviö Ominaispinta-ala, huokoskokojakauma SEM-EDS / FE-SEM-EDS IR-spektroskopia ph zpc Pintavaraus Adsorptiotehon määritys ja siihen vaikuttavat tekijät Adsorptioisotermit Desorptio Kinetiikka (viipymä / ravisteluaika) ph Poistettavan aineen pitoisuus Muut anionit, niiden pitoisuus kilpaileva adsorptio Adsorbentin annostus Lämpötila 7 KAMK

Tehtävät kokeet Parametrit laboratoriokokeisiin Alustavia koeparametreja malliliuoksille Synteettinen kunnallinen jätevesi Synteettinen kaivosvesi Kaatopaikan valumavesi ph 4, 6, 8 4, 6, 8 4, 6, 8 Sulfaatti [mg/l] - 1000 - Ammonium [mg/l] 50-1000 Fosfaatti [mg/l] - - Mitattava Adsorbentin annostus [g/l] 0,1 10 g/l 0,1 10 g/l 0,1 20 g/l Kontaktiaika kolonnissa [min] 60 60 60 Lämpötila [ C] 22 22 22 Ravistelukokeet x x x Jar-kokeet x x Kolonnikokeet x x x Kenttäkoe (reaalivesi) x x 8 KAMK

Modifiointimenetelmien vertailu erityisesti anionien poistossa Geopolymerointi + Edulliset kemikaalit (Na, K, vesilasi) + Mahdollista käyttää materiaalina mm. lentotuhkaa (= jätemateriaali) Protonointi (käsittely hapolla) + Edulliset kemikaalit (HCl, H 2 SO 4, NaHSO 3 ) + Adsorbentin helppo regenerointi + Käytetty adsorbentti mahdollinen lannoite (nitraatin poistossa) - Ei selektiivinen (muut anionit kilpailevat) - Toimii parhaiten happamissa olosuhteissa (ph 3 5) Impregnointi metalleilla ja -oksideilla + Voi lisätä pinta-alaa ja huokostilavuutta + Laaja toiminta-alue ph:n suhteen + MgO:n modifioinnissa hyviä tuloksia! - Osa reagensseista kalliita (ZnCl 2, Zr 4+ ) - Jotkin käsittelyt vaativat kuumentamista Mekaaniskemiallinen aktivointi 9 + Käsittely sisältää vain yksinkertaisen jauhamisen (amorfisuus lisääntyy, kemiallinen aktiivisuus paranee) Orgaanisten ryhmien lisääminen + Kaoliniitille ja zeoliiteille löytyy tutkimustietoa + Käytetty adsorbentti voidaan käyttää lannoitteena - Regenerointi toimii huonosti - Yleisesti käytetyt reagenssit HDTMA ja CPB ovat mahdollisesti kalliita Amiiniryhmien lisääminen + Amiiniryhmiä voidaan lisätä esim. mesohuokoiseen silikaan ja saviin - Reagenssit mahdollisesti kalliita Terminen käsittely Käsittelyn vaikutus ei välttämättä lisää poistotehoa (riippuu materiaalista ja poistettavasta yhdisteestä) Korkeiden lämpötilojen käyttö kallista

Mitä on geopolymerisointi? Geopolymeerit ovat amorfisia alumiinisilikaattirakenteita, joissa kationit (esim., K + ) tasapainottavat tetravalentin alumiinin negat. varausta. Zeoliittien amorfisia vastineita. Valmistus: Alumiinisilikaattilähde (esim. lentotuhka, kaoliniitti, metakaoliini jne.) + Alkaliaktivaattori (Na tai K) Kirjallisuudessa geopolymerisoidun lentotuhkan ja kaoliniitin adsorptiokyky kasvavat merkittävästi. Ei julkaistuja tutkimuksia ammoniumille tai sulfaatille. 10 KAMK O O Al O Al - O - 2 Na O Al - O O Al - O Na O O Al - - Na+ - O Al - O O Al - O - 2 - O Al - O O Al - O O O Al - O Al - O O Al - O O O O O O Al - O - - - O Al - Esim: kaoliniitin geopolymerisointi Na:lla.

Ensimmäiset geopolymeeriadsorbentit 11 KAMK

KAMK analyysilaboratorio XRD: PANalytical X Pert Pro XRF: PANalytical MiniPal 4 TGA: Linseis STA-PT-1000 Mineraalitekniikan kontti Murskaus- ja hienonnuslaitteistoa (mm. leukamurskain, kuulamylly, seuloja, suodatus- ja vaahdotuslaitteisto) 12 KAMK

KAMK analyysilaboratorio 13 KAMK