Ewa Puszczało. Politechnika Śląska w Gliwicach Wydział Inżynierii Środowiska i Energetyki

Transkrypt

1 Ewa Puszczało Politechnika Śląska w Gliwicach Wydział Inżynierii Środowiska i Energetyki

2 Substancje powierzchniowo czynne (SPC) to związki chemiczne, których cząsteczki są zbudowane z 2 elementów o przeciwnym powinowactwie do wody z części hydrofobowej (małe powinowactwo do wody) oraz części hydrofilowej (duże). Rozpuszczalne w wodzie cząsteczki substancji powierzchniowo czynnej gromadzą się na powierzchni zetknięcia roztworu z fazą gazową (powietrze), ciekłą (np. olej) lub stałą (np. powierzchnia naczynia); obniża to napięcie powierzchniowe na granicy faz lub zmienia ładunek powierzchniowy i dzięki temu substancja powierzchniowo czynna wykazuje właściwości emulgujące, myjące i piorące.

3 Przemysł: włókienniczy, skórzany, futrzarski, górniczy, naftowy, metalurgiczny, gumowy, tworzyw sztucznych i żywic syntetycznych, materiałów budowlanych, do produkcji farb i lakierów, spożywczy.

4 Zawartość detergentów w ściekach miejskich wynosi do 20 g/m 3. W ściekach oczyszczonych odprowadzanych W ściekach oczyszczonych odprowadzanych do rzek SPC występują zazwyczaj w stężeniach od 1 g/m 3.

5 toksyczne działanie na biocenozę osadu czynnego, jego flotacja, tworzenie emulsji olejów i tłuszczów, wspomaganie rozpuszczania w wodzie i ściekach wielu niebezpiecznych zanieczyszczeń, np.: pestycydów, WWA, negatywny wpływ na właściwości samooczyszczania wód naturalnych, utrudniona dyfuzja tlenu w wodach powierzchniowych, szkodliwe działanie na rośliny i zwierzęta wodne, negatywny wpływ na człowieka. Najmniej toksyczne są związki niejonowe, a najbardziej kationowe.

6

7

8 Filtracja polega na oddzieleniu fazy stałej od fazy ciekłej podczas przepływu wody przez złoże filtracyjne. Jako materiały filtracyjne najczęściej stosowane są: piasek kwarcowy, węgiel antracytowy i granulowany węgiel aktywny.

9 Autor Rodzaj ścieków Sposób oczyszczania Anielak A. M. Ścieki włókiennicze procesy flotacji oraz filtracji za pomocą filtra pośpiesznego piaskowego i filtra próżniowego Wyniki zmniejszono ilość zawiesiny o 99%, barwników o 85% i środków powierzchniowo czynnych o 90%

10 Polega na łączeniu się pojedynczych cząstek fazy rozproszonej w większe skupiska przy obecności koagulanta, w wyniku czego zachodzi kłaczkowanie i opadanie cząstek zawiesin.

11 Autor Sposób oczyszczania Wyniki A. L. Kowal Koagulacja siarczanem glinu Koagulacja siarczanem żelaza z dodatkiem chloru i wody wapiennej Usunięcie anionowego detergentu w 30% Usunięcie anionowego detergentu w 50% Świderska Bróż Dawka wapna % zmniejszenia M. gcao/dm 3 przy 30- zawartości detergentu dniowym czasie kontaktu o nazwie Nekal Bolto B. A. i inni Zastosowanie polielektrolitu kationowego i chlorku poliglinu Zmniejszenie anionowych SPC o 85%

12 Prowadzone przed procesem koagulacji. Stosowane utleniacze: chlor, dwutlenek chloru, ozon, nadmanganian potasu,

13 Autor Rodzaj detergentu Sposób oczyszczania Narkis N. i inni Niejonowe SPC w przedziale 0,05 0,3 g/m 3 dawki ozonu w granicach 1,5 4,6 go 3 /m 3 Wyniki Obniżenie stężenia detergentów w granicach 80-90% Sozańska Z., Sozański M. Deterlon i konsulfonat dawka ozonu wynosiła 1,5 4,6 go 3 /gspc obniżenie stężenia deterlonu o 80 84%, a konsulfonatu o 80 90% Kowal A. L. Kalety J. alkilobenzenosulfon iany sodowe, dodecylobenzenosu lfoniany sodowe NPI Anionowe i kationowe SPC w stężeniu 20 g/m 3 1 godzinie ozonowania elektrochemiczne utlenianie z użyciem elektrod węglowych 90,2% usuwania SPC Zmniejszenie OWO związanego z SPC o 68 do 83%

14 Zjawisko przyciągania na powierzchni ciała stałego oraz wewnątrz jego porów cząstek rozpuszczonych w wodzie, w wyniku działania sił spójności cząsteczkowych. Najczęściej stosowanym adsorbentem w oczyszczaniu wody są węgle aktywne.

15 Autor Rodzaj detergentu Sposób oczyszczania Wyniki Basar C. A. i inni anionowy SPC LAS i kationowy środek powierzchniowo czynny CTAB Zastosowanie pylistego węgla aktywnego Dla środków powierzchniowo czynnych anionowych zmniejszenie stężenia o 34-38%, a dla kationowych zmniejszenie stężenia o 68-98%

16 Podczas wymiany jonowej obecne w wodzie cząsteczki i jony, które mają określony ładunek, są wiązane przez jonit oddający równocześnie do roztworu jony nieszkodliwe, do których należą najczęściej OH -, H +, Na + i Cl -.

17 Autor Kowal A. L i Świderska Bróż M. Rodzaj detergentu Anionowe SPC typu ABS Anionowe SPC typu ABS Sposób oczyszczania silnie zasadowe anionity pracujące w cyklu wodorotlenowy m wymiana w cyklu chlorkowym oraz zastosowanie anionitów słabo zasadowych Kowalska I. Anionowe SPC Magnetyczna żywica MIEX Rezultaty Skuteczne usunięcie Mniej skuteczne usunięcie Skuteczne usunięcie

18 Flotacja jest metodą rozdzielania faz, która polega na wynoszeniu zanieczyszczeń hydrofobowych ze ścieków do warstwy piany przy udziale pęcherzyków powietrza bądź innego gazu.

19 Autor zanieczyszczenie Sposób oczyszczania Pouet M. F. i inni Kowala A. L SPC obecne w ściekach miejskich Badana próba: mętność ok. 100 g/m 3, intensywność barwy do 60 g Pt/m 3, duża zasadowość ( SPC przyczyniają się do pogorszenia barwy i mętności wody) Elektrokoagula cja i flotacja Flotacja Wyniki Zmniejszenie ChZT w około 75%, mętności w 90%, substancji zawieszonej w 85%. 97% usunięcie mętności, 93% usunięcie barwy

20 Metody biologiczne polegające na przemianach biochemicznych związanych z działalnością mikroorganizmów tlenowych. Prowadzona jest za pomocą: złóż biologicznych, komór osadu czynnego. Może także zachodzić w warunkach beztlenowych.

21 Autor Rodzaj detergentu Sposób oczyszczania Wyniki Prats D. i inni Dhouib A. i inni Anionowy SPC - LAS Warunki beztlenowe Usunięcie wyniosło około 99,4%, Niejonowy SPC Warunki beztlenowe Usunięcie wyniosło około 95,3% Anionowe SPC (SLES) zawarte w ściekach przemysłu kosmetycznego Warunki tlenowe (bakteria Citobacter braakii) Całkowita degradacja SLES po 12 godzinach Remde A. Kationowe SPC Warunki tlenowe Zmniejszenie o 83,8 i inni 93,8% w ciągu 28 dni Anionowe SPC Warunki tlenowe Zmniejszenie o 0 1,1% Niejonowe SPC Warunki tlenowe Zmniejszenie o 27,9 77,2% w ciągu 60 dni Kationowe SPC Warunki beztlenowe Zmniejszenie o 91% w ciągu 33 dni Anionowe i niejonowe SPC Warunki beztlenowe nie podlegały biodegradacji

22 Membrana to przegroda między dwoma roztworami ciekłymi lub gazowymi, ograniczająca transport substancji w taki sposób, że substancje te mogą być wymieniane między fazami z szybkością zależną od własności membrany oraz charakterystyki faz.

23 Autor Rodzaj detergentu Kowalska I. Anionowa SPC - SDBS Sposób oczyszczania Ultrafiltracja (rurowe ceramiczne membrany CeRAM INSIDE) Archer i inni Anionowe SPC Nanofiltracja (membrana BQ01 firmy Osmonics) Kowalska I. Anionowa SPC - dodecylobenzos ulfonian (SDBS) Forstmeier i inni SPC z kąpieli płuczących z zakładów produkcji detergentów Ultrafiltracja (membrany wykonane z polietersulfonu) Nanofiltracja (membrany Desal 5K) Wyniki Około 80-90% usunięcia Około 93% usunięcia Około 82 90% usunięcia 96% obniżenie ChZT oraz prawie całkowite usunięcie SPC

24 Środki powierzchniowo czynne należą do zanieczyszczeń bardzo uciążliwych dla środowiska. Istnieje wiele metod usuwania surfaktantów ze ścieków. Należą do nich m.in. filtracja i infiltracja, koagulacja, utlenianie chemiczne, sorpcja, flotacja i wypienianie oraz procesy membranowe i biochemiczne. Do najskuteczniejszych metod usuwania ze ścieków środków powierzchniowo czynnych należą procesy membranowe i biodegradacja.

25 Dziękuję za uwagę.