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»
Πορεία Εργασίας 10/2014 06/2015 09/2015 & 07/2016 02/2017 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
Σκοπός Διερεύνηση της ικανότητας απομάκρυνσης του Cr(VI) Χρήση 3 οργανικών υλικών χαμηλού κόστους Επεξεργασία ρυπασμένου νερού που εκβάλει στον π. Ασωπό
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)
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
Υλικά και Μέθοδοι
Υλικά 1. Καλαμιά (Phragmites spp.) 2. Κομπόστ 3. Ιλύς
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) 0,08-96 8-26 8 8, 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
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) 8 8-290 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
Πείραμα εκρόφησης XRF XRF PC1 Εκρόφηση Cr(VI) 50 g καλαμιάς 450 ml απιονισμένο νερό ph 11 24 h Cr(VI) στην υγρή φάση XRF στη στερεή φάση
Αποτελέσματα και Συζήτηση
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
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.) 0.313 0.902 0.363 0.988 2.21 Καλαμιά (Τεμ.) 0.145 0.993 0.093 0.966 4.78 Κομπόστ 0.188 0.994 1.397 0.905 3.68 Ιλύς 0.029 0.990 0.032 0.967 24.24 1 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
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
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)
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
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
Συμπεράσματα
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)
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
Ευχαριστίες Η έρευνα αυτή υποστηρίχθηκε από το πρόγραμμα LIFE+ CHARM (LIFE10 ENV/GR/000601)
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 ilagiopoulos@gmail.com