DIN 38406/16 Zn, Cd, Pb & Cu Bulletin 74/3-2 Sb, Bi Bulletin 226/2 Determination of As by Gold RDE

Transcript

1 Παρουσίαση των αποτελεσµάτων της έρευνας

2 1 απόυδραυλικές εγκαταστάσεις εσωτερικών δικτύων οικιών. 2 από ψυκτικές συσκευές

3 Φροντίσαµενα να πάρουµε από τον κάθε κρουνό δειγµατοληψίας τα πρώτα 500 ml, µετά από παραµονή του νερού τουλάχιστον 16 ωρών, µέσα στην αντίστοιχη υδραυλική εγκατάσταση. Ταδείγµατα αµέσως µετά την δειγµατοληψία µεταφέρθηκαν στο Εργαστήριο για ανάλυση µέσα σε 24 το πολύ ώρες

4 DIN 38406/16 Zn, Cd, Pb & Cu Bulletin 74/3-2 Sb, Bi Bulletin 226/2 Determination of As by Gold RDE ιαφορική πολαρογραφία -βολτοµετρία

5 Ο ποσοτικός προσδιορισµός κάθε συστατικού έγινε µε την µέθοδο της διαδοχικής προσθήκης προτύπου (Standard Addition).

6

7 Ταδείγµατα οµαδοποιήθηκαν σύµφωνα µε την διαβρωτική τους ικανότητα και την τάση αποθέσεων αλάτων, µε βάση τον συντελεστή επικάθησης / κορεσµού (Saturation Index, Standard Methods 2330B) S.I. = [Ολική αλκαλικότητα σε ppm CaCO 3 ] X [Σκληρότητα Ca σε ppm CaCO 3 ] 10,3 10 x [H ] x Οπου [Η + ] η περιεκτικότητα ιόντων H + που λαµβάνεται µε βάση το ph του δείγµατος από τους πίνακες Donald M. Baron Johnson Drillers, Journal first quarter 1982, p.8

8 ίκτυα χαλκοσωλήνα µε σκληρά νερά (SI>1)( Στοιχείο Κατανοµή τιµών Συγκέντρωση Ποσοστό < % Zn % > % < 2 84 % Cd % 1,4 0 6,5 > 5 2 % < 5 20 % Pb % 24,2 2,6 802 Το 2 % των δειγµάτων είχε υπέρβαση ως προς το κάδµιο και το 32% ως προς τον Pb > % < % Cu % > % Μέση τιµή Μικρότερη τιµή Μεγαλύτερη τιµή

9 ίκτυα χαλκοσωλήνα µε διαβρωτικά νερά (SI( SI<1) Στοιχείο Κατανοµή τιµών Συγκέντρωση Ποσοστό < % Zn % > % < 2 64 % Cd % 2, > 5 7 % < 5 2 % Pb % 67,6 4, Το 7 % των δειγµάτων είχε υπέρβαση ως προς το κάδµιο και το 44% % ως προς τον Pb > % < % Cu % > % Μέση τιµή Μικρότερη τιµή Μεγαλύτερη τιµή

10 Κατανοµή συγκεντρώσεων Pb στα νερά των οικιακών παροχών Κατανοµή τιµών Pb σε σκληρά νερά Κατανοµή τιµών Pb σε διαβρωτικά νερά 20% 48% 2% 54% 32% 44% < > 10 < > 10 Επισήµανση : Το 30 45% των δειγµάτων δεν πληροί τα ασφαλή όρια του πόσιµου νερού ως προς το µόλυβδο

11 Κατανοµή συγκεντρώσεων Cd στα νερά των οικιακών παροχών Κατανοµή τιµών Cd σε σκληρά νερά Κατανοµή τιµών Cd σε διαβρωτικά νερά 14% 2% 7% 29% 64% < > 5 84% < > 5 Επισήµανση : Το πρόβληµα µε το Cdπαρουσιάζεται κυρίως στα διαβρωτικά νερά και σε ορισµένες παροχές.

12 Ψύκτες µε νερό δικτύου Κατανοµή τιµών Στοιχείο Συγκέντρωση Ποσοστό Μέση τιµή < % Zn % 445 > % < 2 60 % Cd % 7,6 > 5 30 % < 5 35 % Pb % Το 30 % των δειγµάτων είχε υπέρβαση ως προς το κάδµιο και το 45% ως προς τον Pb > % < % Cu % 232 > % 12,7 Μικρότερη τιµή Μεγαλύτερη τιµή

13 Κατανοµήσυγκεντρώσεων Cdκαι Pb στα νερά των ψυκτών 20% Κατανοµή ώς προς το Κάδµιο Κατανοµή ώς πρός το Μόλυβδο 5% 35% 10% 10% 60% 40% 20% < 2 από 2,1-4,9 από 5,0-10,0 > 10 < 5 από 5,1-9,9 από 10,0-50,0 > 50 Επισήµανση : Τα µισά σχεδόν δείγµατα δεν πληρούν τα ασφαλή όρια του πόσιµου νερού ως προς το µόλυβδο

14 Εκτελέσαµε κάποιες σειρές εργαστηριακών πειραµάτων µε δοκίµια για την µελέτη των συνθηκών και των παραµέτρων που επηρεάζουν την διάλυση των παραπάνω τοξικών στοιχείων στα νερά των δικτύων.

15 Χαρακτηριστικά δοκιµίων ΧαλκοσωλήναςΦ15 + µούφαµε κόλληση σε ένα σηµείο Μήκος δοκιµίου 3,5 4,5 cm Βάρος δοκιµίου g Ποσότητα κόλλησης 0,4 0,8 g

16 ιαδικασία 1. Εµβαπτίζουµε το κάθε δοκίµιο που έχει συγκολληθεί µε κόλληση συγκεκριµένων χαρακτηριστικών σε 60 ml νερού καθορισµένης ποιότητας. 2. Αφήνουµε το δοκίµιο εµβαπτισµένο στο νερό για 36 ώρες σε σταθερές συνθήκες θερµοκρασίας. 3. Αφαιρούµε το δοκίµιο, διηθούµε και µονιµοποιούµε το νερό ( ph 3) 4. Μετράµε τις συγκεντρώσεις των µετάλλων στο νερό

17 Χρησιµοποιήσαµεσε µια σειρά δοκιµίων, υλικά συγκόλλησης διαφορετικών τύπων και κραµάτων.

18 Χρησιµοποιηθέντα υλικά συγκόλλησης 1. Με µόλυβδο 2. χωρίς µόλυβδο #1 CANADA METAL 95/5 95 % Sn 5 % Pb #3 PROFESSIONAL W.WASSER 95 % Sn 5 % Sb & Cu #2 STANOL SOLDER % Sn 20 % Pb & Cu #4 ALLOY 95/5 95 % Sn 5 % Sb

19 Επίδραση του υλικού συγκόλλησης ΠΟΙΟΤΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΝΕΡΟΥ ph 5,2 Αλκαλικότητα 25 ppm CaCO 3 Ολ. Σκληρότητα 178 ppm CaCO 3 Αγωγιµότητα 370 µs/cm είκτης δυν.επικάθησης 0,001 Ταδοκίµια αυτά εµβαπτίστηκαν σε νερό της ιδίας χηµικής ποιότητας (διαβρωτικό, χαµηλής περιεκτικότητας σε άλατα).

20 Συγκεντρώσειςµετάλλων στο νερό για διαφορετικούς τύπους υλικών συγκόλλησης είγµα ΤΥΠΟΣ ΚΟΛΛΗΣΗΣ Συγκέντρωση σε µg/l Zn Cd Pb Sb Cu F1 # ,0 580 F2 # ,4 560 F3 # , F7 # ,7 1880

21 Συγκεντρώσειςµετάλλων στο νερό για διαφορετικούς τύπους υλικών συγκόλλησης Γιατα περισσότερα στοιχεία διαπιστώνεται ότι η συγκέντρωσή τους στο νερό έκλουσηςεξαρτάται από την περιεκτικότητά τους στο υλικό συγκόλλησης είτε σαν κύριο συστατικό, είτε σαν πρόσµιξη.

22 Συγκεντρώσειςµετάλλων στο νερό για διαφορετικούς τύπους υλικών συγκόλλησης ΕΠΙ ΡΑΣΗ ΣΥΣΤΑΣΗΣ ΤΟΥ ΥΛΙΚΟΥ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΗΣ Pb [ σε ppb ] Lead free κολλήσεις F1 F2 F3 F7

23 Συγκεντρώσειςµετάλλων στο νερό για διαφορετικούς τύπους υλικών συγκόλλησης ΕΠΙ ΡΑΣΗ ΠΡΟΣΜΙΞΕΩΝ ΥΛΙΚΟΥ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΗΣ Cd [ σε ppb ] Κολλήσεις µε χαµηλές έως µηδενικές προσµίξεις καδµίου 1 F1 F2 F3 F7

24 Συγκεντρώσειςµετάλλων στο νερό για διαφορετικούς τύπους υλικών συγκόλλησης Συγκέντρωση Pb στο νερό διαβροχής των δοκιµίων σε σχέση µε την περιεκτικότητα του υλικού συγκόλλησης σε µόλυβδο Pb [ ppb ] [ Pb ] = A e 0,55.x 0 0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0 περιεκτικότης (% κ.β.) του υλικού συγκόλλησης σε Pb

25 Συγκεντρώσειςµετάλλων στο νερό για διαφορετικούς τύπους υλικών συγκόλλησης Ησυγκέντρωση ορισµένων όµως άλλων στοιχείων στο νερό έκλουσηςτων δοκιµίων δεν φαίνεται να επηρεάζεται από την περιεκτικότητά τους στα υλικά συγκόλλησης. Ειδικά όταν περιέχονται σ αυτά υπο µορφή κράµατος

26 Συγκεντρώσειςµετάλλων στο νερό για διαφορετικούς τύπους υλικών συγκόλλησης ΟΥ ΕΤΕΡΗ ΕΠΙ ΡΑΣΗ ΤΟΥ ΥΛΙΚΟΥ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΗΣ 10,0 8,0 Sb [ σε ppb ] 6,0 4,0 2,0 Περιεκτικότητακ.β.των υλικών σε αντιµόνιο 0,0 F1 F2 F3 F7 (< 0,2%) ( < 0,2%) ( 2,5%) ( 5%)

27 Υλικά µε βάση κράµατα µολύβδου #2 #1

28 Υλικά ελεύθερα µολύβδου (Lead( Free) #3 #4

29 Εµβαπτίσαµεµια σειρά δοκιµίων µε το ύδιουλικό συγκόλλησης (#2) σε διαφορετικής ποιότητας νερά.

30 Επίδραση της ποιότητας του νερού Πίνακαςποιοτικών χαρακτηριστικών χρησιµοποιηθέντων νερών στα πειράµατα ΚΩ ΙΚΟΣ ΚΑΤΗΓΟΡΙΑ ph ΑΓΩΓΙΜΟΤΗΣ ΑΛΚΑΛΙΚΟΤΗΤΑ ΟΛΙΚΗ ΣΚΛΗΡΟΤΗΤΑ ΕΛΕΥΘΕΡΟ ΧΛΩΡΙΟ µs/cm ppm CaCO 3 ppm CaCO3 mg/l ΕΙΚΤΗΣ ΕΠΙΚΑΘΗΣΗΣ W1 5, ,05 0,001 ΙΑΒΡΩΤΙΚΑ W2 6, ,01 0,080 W3 7, ,10 3,51 ΜΕ ΤΑΣΗ ΑΠΟΘΕΣΕΩΝ W4 7, ,30 5,14

31 Συγκεντρώσειςµετάλλων για τον ίδιο τύπο κόλλησης σε διαφορετικής ποιότητας νερά είγµα ΚΑΤΗΓΟΡΙΑ ΝΕΡΟΥ Συγκέντρωση σε µg/l Zn Cd Pb Cu F2 W F4 W F5 W F6 W (*) STANOL SOLDER % Sn,20 % Pb & Cu

32 Επίδρασητου ph και της σκληρότητας του νερού στη συγκέντρωση Pb Ηαύξηση του ph νερού (µείωση διαβρωτικής Pb [ σε ppb ] y = e -0,7021x R 2 = 0,9952 ικανότητας) ή η αύξηση της συγκέντρωσης των αλάτων (αύξηση τάσης ,5 5 5,5 6 6,5 7 7,5 8 ph αποθέσεων) µειώνει τα επίπεδα µολύβδου στο νερό Pb [ σε ppb ] ΟΛΙΚΗ ΣΚΛΗΡΟΤΗΤΑ

33 Επίδρασητου ph και της σκληρότητας του νερού στη συγκέντρωση Cd Ηαύξηση του ph νερού (µείωση διαβρωτικής ικανότητας) ή η αύξηση της συγκέντρωσης των αλάτων (αύξηση τάσης αποθέσεων) µειώνει τα επίπεδα καδµίου στο νερό Cd [ σε ppb ] Cd [ σε ppb ] y = -4,0382x + 36,103 R 2 = 0, ,5 5 5,5 6 6,5 7 7,5 8 ph ΟΛΙΚΗ ΣΚΛΗΡΟΤΗΤΑ

34 Επίδραση της ποιότητας του νερού Όλεςοι επιµέρους παράµετροι επίδρασης της ποιότητας του νερού στην διάλυση των µετάλλων µπορούν να εκφραστούν µε τον συντελεστή επικάθησης (SI) του νερού Συγκέντρωση Pb στο νερό επαφής των δοκιµίων σε συνάρτηση µε το δείκτη επικάθησης Συγκέντρωση Cd στο νερό επαφής των δοκιµίων σε συνάρτηση µε το δείκτη επικάθησης του νερού Pb [ σε ppb ] y = 2493,2x -0,2089 R 2 = 0,9915 Cd [ σε ppb ] y = 6,1756x -0,1315 R 2 = 0, ΕΙΚΤΗΣ ΕΠΙΚΑΘΗΣΗΣ ΕΙΚΤΗΣ ΕΠΙΚΑΘΗΣΗΣ

35 Επίδραση της ποιότητας του νερού Τελικά η συγκέντρωση C των µετάλλων Pb και Cd σε ένα νερό για δεδοµένο τύπο υλικού σωλήνων και κολλήσεων, µπορεί να αποδοθεί µε τον δείκτη επικάθησης µε την παρακάτω µορφή υπερβολικής συνάρτησης : C = Α. Χ -b ΌπουΑ και b συντελεστές που εξαρτώνται από την συγκέντρωση των αντιστοίχων στοιχείων στα υλικά συγκόλλησης, από την ποσότητα της κόλλησης, την θερµοκρασία και φυσικά τον χρόνο παραµονής επαφής του νερού στις σωληνώσεις.

36 Επίδραση του ελευθέρου χλωρίου Τοελεύθερο χλώριο αυξάνει την διαβρωτική ικανότητα του νερού και κατά συνέπεια την συγκέντρωση των διαλυµένων µετάλλων Κάδµιο Μόλυβδος 0,1 8,3 Συγκέντρωση ελευθέρου χλωρίου

37 Επιβεβαίωσητων πειραµάτων σε πιλοτικό δίκτυο κολλήσεις 55 cm 15 cm Ολικόµήκος 1,84 cm Ενεργός όγκος 250 ml ιατοµή 15 Υλικό χαλκός Αλοιφή DuroStick Κόλληση 80SnPbCu

38 Αποτελέσµαταεπίδρασης επίδρασης νερού κατηγορίας W1για 36 h στους 20 C Τααποτελέσµατα επαληθεύουν σχεδόν ως προς το σύνολό τους τα πειραµατικά δεδοµένα των δοκιµίων ΣΤΟΙΧΕΙΟ ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΣΗ [µg/l ] ΠΡΙΝ ΜΕΤΑ Zn Cd Pb 3, Cu Sb 3 24

39 Εκτίµησητου του χρόνου αποκατάστασης των αρχικών συγκεντρώσεων σε ένα δίκτυο Cu [ ppb ] Ασφαλή επίπεδα συγκεντρώσεων drainage ( Lt )

40 Εκτίµησητου του χρόνου αποκατάστασης των αρχικών συγκεντρώσεων σε ένα δίκτυο Ανλάβουµε υπ όψιν ότι ο συνολικός όγκος του νερού που κατακρατείται σε µια τυπική υδραυλική εγκατάσταση οικίας κυµαίνεται από 5 10 λίτρα, για µια µέση παροχή εκροής 3 λίτρα/min, ο χρόνος ασφαλούς αποκατάστασης είναι περίπου : 2 3 λεπτά εκροής.