Εργαστηριακή μελέτη επεξεργασίας νερού ρυπασμένου με Cr(VI)

Transcript

1 Ecocity ΟΙΚΟΠΟΛΙΣ ΔΠΜΣ - ΕΜΠ «Επιστήμη και Τεχνολογία Υδατικών Πόρων» Εργαστηριακή μελέτη επεξεργασίας νερού ρυπασμένου με Cr(VI) Λαγιόπουλος Ιωάννης Γεωλόγος, MSc «Περιβάλλον & Ανάπτυξη» «Έρευνα υδατικών πόρων - Συμβολή των νέων επιστημόνων»

2 Πορεία Εργασίας 10/ / /2015 & 07/ /2017 Potential biosorbents for treatment of chromium(vi) contaminated water discharged into Asopos River I. Lagiopoulos, A. Binteris, T. Mpouras, I. Panagiotakis, M. Chrysochoou and D. Dermatas

3 Σκοπός Διερεύνηση της ικανότητας απομάκρυνσης του Cr(VI) Χρήση 3 οργανικών υλικών χαμηλού κόστους Επεξεργασία ρυπασμένου νερού που εκβάλει στον π. Ασωπό

4 Εισαγωγή Χρώμιο Cr(VI) 1000 φορές πιο τοξικό από το Cr(III) Ανθρωπογενές Χημική βιομηχανία Απομάκρυνση Cr(VI) Υλικά χαμηλού κόστους Οργανικά υλικά ü Προσρόφηση Γηγενές üαναγωγή Cr(VI) Πρόσληψη e - Cr(III)

5 Εισαγωγή Πεδίο Έρευνας Περιοχή π. Ασωπού Οινοφύτων Βοιωτίας Άτυπη ΒΙ.ΠΕ. Ρυπασμένος υπόγειος υδροφόρος ορίζοντας Αγωγός όμβριων υδάτων Cr(VI) έως 5 mg/l Απουσία δεδομένων σχετικά με την πηγή της ρύπανσης

6 Υλικά και Μέθοδοι

7 Υλικά 1. Καλαμιά (Phragmites spp.) 2. Κομπόστ 3. Ιλύς

8 Batch πειράματα Αερόβιες συνθήκες Θερμοκρασίαδωματίου (23 C) [Cr(VI)] με μέθοδο DPC Πίνακας 1. Συνθήκες batch πειραμάτων Κωδικός B1 B2 Υλικό Σύνολο υλικών Τεμαχισμένη καλαμιά Cr(VI) (mg/l) 3 5 Χρόνος επαφής (h) 0, , 20, 26 ph 8,5 8,5 8,5 5,5-8,5 L:S 10:1 4,5:1 2,5:1-8,5:1 4,5:1

9 Πειράματα στήλης 7 L Στήλη διήθησης(1) 7 L Στήλη παροχής (2) Περισταλτική αντλία (3) Δοχείο εξόδου(4) (1) (3) (2) Πίνακας 2. Συνθήκες πειραμάτων στήλης Κωδικός PC1 PC2 Υλικό Τεμαχισμένη καλαμιά Cr(VI) (mg/l) 5 Χρόνος επαφής (h) ph 8,5 (4) Παροχή 7 ml/min 220 g καλαμιάς/l Συνεχής τροφοδότηση με δ/μα Cr(VI) 5 mg/l L:S 4,5:1

10 Πείραμα εκρόφησης XRF XRF PC1 Εκρόφηση Cr(VI) 50 g καλαμιάς 450 ml απιονισμένο νερό ph h Cr(VI) στην υγρή φάση XRF στη στερεή φάση

11 Αποτελέσματα και Συζήτηση

12 Batch πειράματα (Β1) Απομάκρυνση Cr(VI) Αρχικές συνθήκες Cr(VI) 3 mg/l ph 8,5 L:S = 10:1 Διάγραμμα 1. Ρυθμός απομάκρυνσης Cr(VI) Πλήρης απομάκρυνση Cr(VI) σε διαφορετικό ρυθμό Μεγάλη μείωση [Cr(VI)] στα 5 min έως 41% Αποκλεισμός απορρόφησης με τη διαβροχή του δείγματος

13 Batch πειράματα (Β1) Κινητική απομάκρυνσης Cr(VI) Πίνακας 3. Τιμές k και R 2 για κινητικά μοντέλα 1 ης και 2 ης τάξης και t 1/2 για κινητικό μοντέλο 1 ης τάξης. Υλικά 1 ης τάξης 2 ης τάξης 1 ης τάξης k 1 (h -1 ) R 2 k 2 (Lmg -1 h -1 ) R 2 t 1/2 (h) Καλαμιά (Λειοτρ.) Καλαμιά (Τεμ.) Κομπόστ Ιλύς ης τάξης: ln[cr(vi)] = f(t) 2 ης τάξης: 1/[Cr(VI)] = f(t) Η απομάκρυνση Cr(VI) περιγράφεται καλύτερα από το κινητικό μοντέλο 1 ης τάξης t 1/2 = ln2/ k1

14 Batch πειράματα (Β2) L:S και ph Διάγραμμα 2. Απομακρυνθέν Cr(VI) ως προς L:S (a) και ως προς ph (b). Αρχικές συνθήκες L:S Cr(VI) 5 mg/l Χρόνος επαφής 8 h ph 8,5 ph Cr(VI) 5 mg/l Χρόνος επαφής 8, 20, 26 h L:S = 4,5:1 Μειώνοντας το λόγο L:S, το Cr(VI) που απομακρύνεται αυξήθηκε κατά 14% Η απομάκρυνση του Cr(VI) αυξάνεται με τη μείωση του ph

15 Αρχικές συνθήκες L:S = 4,5:1 ph 8,5 Χρόνος επαφής 8 h Cr(VI) 5 mg/l Πειράματα στήλης (PC1) Cr(VI) απομακρύνθηκε ομοιόμορφα από όλο τον όγκο της στήλης (είσοδος, μέση, έξοδος) Μέση [Cr(VI)] 3,75 mg/l 75% της αρχικής συγκέντρωσης Cr(VI)

16 Πειράματα στήλης (PC2) Αρχικές συνθήκες L:S = 4,5:1 ph 8,5 Χρόνος επαφής 8 h Cr(VI) 5 mg/l Διάγραμμα 3. Απομακρυνθέν Cr(VI) ως προς το χρόνο λειτουργίας της αντλίας Μελετήθηκε η επίδραση του χρόνου λειτουργίας 20% απομάκρυνση Cr(VI) μετά από 290 h λειτουργίας της στήλης Η μέγιστη απομάκρυνση Cr(VI) της καλαμιάς υπολογίσθηκε σε 380 mg Cr(VI)/ kg καλαμιάς

17 Πείραμα εκρόφησης XRF XRF Στήλη PC1 Εκρόφηση Cr(VI) 3,68 mg/l Cr(VI) (μέση) 129 mg/kg Ολικό Cr από 43,4 mg/kg αρχικά 56 mg/kg Ολικό Cr Κάτω από το όριο ανίχνευσης Ο επικρατών μηχανισμός απομάκρυνσης Cr(VI) είναι πιθανόν η αναγωγή Cr(VI) σε Cr(III) από την καλαμιά

18 Συμπεράσματα

19 Συμπεράσματα (1/2) v Πλήρης απομάκρυνση Cr(VI) σε διαφορετικό ρυθμό από όλα τα υλικά (B1) v Ακολουθείται το κινητικό μοντέλο 1 ης τάξης (B1) v Καλαμιά και κομπόστ είναι τα πιο αποτελεσματικά υλικά Προσρόφηση (B1) Ø Μεγάλη μείωση στα 5 min Αναγωγή (Πείραμα εκρόφησης)

20 Συμπεράσματα (2/2) v L:S δεν επηρέασε σημαντικά την απομάκρυνση Cr(VI) (2,5:1-8,5:1) (B2) v ph σημαντική επίδραση στην απομάκρυνση Cr(VI) (5,5-8,5) (B2) v 600 tn καλαμιάς/ έτος απαιτούνται για την επεξεργασία της εκροής Cr(VI) στα Οινόφυτα (PC2) v Η καλαμιά μπορεί εν μέρει να επεξεργαστεί την εκροή Cr(VI) στα Οινόφυτα

21 Ευχαριστίες Η έρευνα αυτή υποστηρίχθηκε από το πρόγραμμα LIFE+ CHARM (LIFE10 ENV/GR/000601)

22 Ευχαριστώ για την προσοχή σας! Potential biosorbents for treatment of chromium(vi) contaminated water discharged into Asopos River Lagiopoulos, A. Binteris, T. Mpouras, I. Panagiotakis, M. Chrysochoou and D. Dermatas