Teollisuusveden ja kaupungin huleveden käsittely bio- ja mineraalisorbenteilla laboratoriomittakaavan tutkimus Tiina Leiviskä HuJa-projektin loppuseminaari, Oulun yliopisto
Miksi luonnonmateriaaleja vedenpuhdistukseen? Hyvin saatavilla, edullisia/ilmaisia, biomateriaalit uusiutuvia 2
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
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) 346 351
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) 346 351
Sahanpurun sitruunahappokäsittely + HCl-turve CA-sahanpuru O Nikkeli (mg/l) OH Ni 2+ CA-sahanpuru 6
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) 316-327
Hulevesitestit annoksen vaikutus >> M10 paras sinkin poistaja. Kaikki poisti hyvin kromia ja kuparia. 8 Gogoi et al. J Environ. Manage. 209 (2018) 316-327
Hulevesitestit kontaktiajan vaikutus >> M10 tehokas jo hyvin pienellä kontaktiajalla. 9 Gogoi et al. J Environ. Manage. 209 (2018) 316-327
Hulevesitestit kolonnitestit As Cd Cr Cu Ni Pb Zn Konsentraatio Inflow concentration hulevedessä start of test (µg/l) (µg/l) 0.79 0.056 54.3 68.8 39.2 0.48 210 Kuormaan Load-basedperustuva metal removal metallien (%) poisto (%) M10 1 (1-4 mm) -393-157 86 82 55 49 99 M10 2 (1-4 mm) -372-123 87 80 59 42 99 M10 (5-15 mm) -156 20 69 40 13 67 48 HCl-P 1 (0.09-0.25 mm) 36 49 96 93 42-3 98 HCl-P 2 (0.09-0.25 mm) 34 81 96 93 39 23 98 10 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) 316-327
Teollisuusvesitestit annoksen vaikutus >> M10 tehokkain sorbentti 11 Gogoi et al. J Environ. Manage. 209 (2018) 316-327
Teollisuusvesitestit kontaktiajan vaikutus >> Ei huomattavaa poistotehokkuuden kasvua ajan suhteen. 12 Gogoi et al. J Environ. Manage. 209 (2018) 316-327
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) 316-327. 13
14 Kiitos!