Upload
others
View
6
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
SVEUČILIŠTE U ZAGREBU
GEOTEHNIČKI FAKULTET
SANDRA LENČEK
PRIMJENA ADSORPCIJSKIH MATERIJALA U OBRADI
INDUSTRIJSKE OTPADNE VODE
DIPLOMSKI RAD
VARAŽDIN, 2012.
SVEUČILIŠTE U ZAGREBU
GEOTEHNIČKI FAKULTET
DIPLOMSKI RAD
PRIMJENA ADSORPCIJSKIH MATERIJALA U OBRADI
INDUSTRIJSKE OTPADNE VODE
KANDIDAT: MENTOR:
SANDRA LENČEK Doc. dr. sc. DINKO VUJEVIĆ
VARAŽDIN, 2012.
Zahvala
Najljepše zahvaljujem mentoru doc.dr.sc. Dinku Vujeviću na odabiru
teme te na pruženoj stručnoj pomoći prilikom izrade eksperimenata i pisanju
ovog rada.
Zahvaljujem djelatnicima Zavoda za hidrotehniku, Laboratorija za
geokemiju okoliša, posebno doc.dr.sc. Predragu Tepešu, voditelju laboratorija,
Dragani Dogančić dipl.ing. te Saši Zavrtniku na nesebičnom ustupanju
laboratorijskog prostora, vremena i instrumenata te izvođenja analiza.
Zahvaljujem doc.dr.sc. Aleksandri Anić Vučinić, predstojnici Zavoda za
inženjerstvo okoliša, na angažmanu oko prikupljanja uzoraka industrijske
otpadne vode te svesrdnom pružanju informacija o istoj.
PRIMJENA ADSORPCIJSKIH MATERIJALA U OBRADI INDUSTRIJSKE OTPADNE VODE
SANDRA LENČEK
KRATICE
BPK5 biološka potrošnja kisika, mg/dm3
DPV otpadna voda iz procesa čišćenja dimnih plinova
G Gibbsova energija, kJ/mol
H entalpija, kJ/mol
IC anorganski ugljik, mg/dm3
KPK kemijska potrošnja kisika, mg/dm3
MV otpadna voda iz procesa čišćenja mulja
NTU nefelometrijska turbidimetrijska jedinica
S entropija, kJ/mol×K
T termodinamička temperatura, K
TC ukupni ugljik, mg/dm3
TOC ukupni organski ugljik, mg/dm3
UV ultraljubičasto
PRIMJENA ADSORPCIJSKIH MATERIJALA U OBRADI INDUSTRIJSKE OTPADNE VODE
SANDRA LENČEK
SADRŽAJ
1. UVOD............................................................................................... 1
2. OPĆI DIO ......................................................................................... 2
2.1 INDUSTRIJSKE OTPADNE VODE........................................... 2
2.2 PREGLED METODA OBRADE OTPADNIH VODA.................. 4
2.2.1 BIOLOŠKI PROCESI............................................................. 4
2.2.2 FIZIKALNO-KEMIJSKI PROCESI ......................................... 5
2.2.2.1 REVERZNA OSMOZA ...................................................... 5
2.2.2.2 KOAGULACIJA/FLOKULACIJA........................................ 5
2.2.2.3 ADSORPCIJA ................................................................... 6
2.2.2.3.1Čimbenici koji utječu na adsorpciju ............................ 7
2.2.2.3.1.1 Površina i struktura pora adsorbensa .................. 7
2.2.2.3.1.2 Veličina čestica adsorbensa ................................ 7
2.2.2.3.1.3 Kemija površine adsorbensa................................ 8
2.2.2.3.1.4 Karakteristike adsorbata ...................................... 8
2.2.2.3.1.5 Utjecaj H3O+......................................................... 8
2.2.2.3.1.6 Utjecaj stranih iona .............................................. 8
2.2.2.3.1.7 Utjecaj temperature.............................................. 8
2.2.2.3.2Aktivni ugljen ............................................................... 9
2.2.2.3.3Alternativni adsorbens............................................... 10
2.2.2.3.3.1 Ovčja vuna ......................................................... 10
2.2.2.3.3.2 Pertinaks............................................................ 10
2.2.3 KEMIJSKI PROCESI OBRADE OTPADNE VODE.............. 11
2.2.3.1 KEMIJSKO OBARANJE.................................................. 11
2.2.3.2 IONSKA IZMJENA .......................................................... 11
2.2.3.3 OKSIDACIJA I REDUKCIJA............................................ 12
2.2.3.4 UV ZRAČENJE ............................................................... 12
3. EKSPERIMENTALNI DIO .............................................................. 14
3.1 SVRHA RADA......................................................................... 14
3.2 KEMIKALIJE I INSTRUMENTI ................................................ 15
3.2.1 KEMIKALIJE........................................................................ 15
PRIMJENA ADSORPCIJSKIH MATERIJALA U OBRADI INDUSTRIJSKE OTPADNE VODE
SANDRA LENČEK
3.2.2 INSTRUMENTI .................................................................... 15
3.3 EKOLOŠKI POKAZATELJI ..................................................... 16
3.3.1 ODREĐIVANJE ZAMUĆENJA (TURBIDITET).................... 16
3.3.2 ODREĐIVANJE SADRŽAJA UKUPNOG ORGANSKOG
UGLJIKA.............................................................................. 17
3.3.3 ODREĐIVANJE SADRŽAJA TEŠKIH METALA .................. 18
3.4 OTPADNA VODA IZ PROCESA OBRADE PIROLITIČKIH DIMNIH
PLINOVA .................................................................................... 19
3.5 ADSORPCIJA ............................................................................ 20
3.6 EKONOMSKA ANALIZA ............................................................ 21
4. REZULTATI I RASPRAVA ............................................................. 22
4.7 OPTIMIRANJE PROCESA ADSORPCIJE................................. 22
4.8 EKONOMSKA ANALIZA STUDIRANIH PROCESA OBRADE
INDUSTRIJSKE OTPADNE VODE............................................. 29
5. ZAKLJUČAK .................................................................................. 31
PRIMJENA ADSORPCIJSKIH MATERIJALA U OBRADI INDUSTRIJSKE OTPADNE VODE
SANDRA LENČEK 1
1. UVOD
Razvoj industrije i povećanje svjetske populacije rezultira ispuštanjem
različitih onečišćujućih tvari u prirodne ekosustave. Industrijske otpadne vode
predstavljaju značajan ekološki problem zbog sadržaja teško razgradivih i
toksičnih organskih spojeva kao i teških metala čija je prisutnost u okolišu
nepoželjna te se kao takve ne mogu ispustiti u okoliš bez prethodne
odgovarajuće obrade.
Konvencionalni postupci za uklanjanje organskih spojeva i teških metala
iz otpadne vode uključuju mnoge procese kao što su kemijsko obaranje ili
precipitacija, ionska izmjena, adsorpcija, koagulacija/flokulacija… Ovi procesi
imaju značajne nedostatke, kao na primjer, niski stupanj uklanjanja
onečišćivala, velika potrošnja energije te proizvodnja toksičnog mulja koji
zahtijeva daljnju obradu. Tijekom posljednjih nekoliko godina, brojni pristupi su
studirani u svrhu razvoja jeftinijih i učinkovitijih tehnologija kojima će se smanjiti
količina proizvedene otpadne vode te poboljšati kvaliteta obrađene otpadne
vode. Utvrđeno je da je proces adsorpcije kao jedan od alternativnih tretmana,
superioran ostalim metodama pročišćavanja industrijskih otpadnih voda u
pogledu jednostavnosti i fleksibilnosti dizajna, visokog stupnja pročišćavanja te
niske cijene [1]. Najučinkovitiji adsorbens u pročišćavanju industrijskih otpadnih
voda je aktivni ugljen. Također se koriste zeoliti, različiti sintetički polimeri, a u
posljednje vrijeme mnogobrojna istraživanja provedena su u svrhu pronalaska
jeftinih alternativnih materijala, kao potencijalnih adsorbensa. Otpadni materijali
iz poljoprivrede [2] te industrijski otpadni materijali primjer su jeftinih
potencijalnih adsorbensa za uklanjanje teških metala i organskih tvari [3].
PRIMJENA ADSORPCIJSKIH MATERIJALA U OBRADI INDUSTRIJSKE OTPADNE VODE
SANDRA LENČEK 2
2. OPĆI DIO
2.1 INDUSTRIJSKE OTPADNE VODE
Industrijske otpadne vode nastaju u tvornicama i industrijskim pogonima
nakon upotrebe vode u procesu proizvodnje, kao i prilikom pranja aparata,
uređaja i dr., tj. u industrijske otpadne vode ubrajaju se sve otpadne vode koje
nastaju u tehnološkim postupcima osim sanitarnih otpadnih voda i oborinskih
voda [4].
Industrijski tehnološki procesi međusobno su vrlo različiti, pa se i otpadne
vode iz pojedinih industrijskih pogona veoma razlikuju po svome sastavu.
Pojedine industrijske otpadne vode mogu sadržavati sastojke koji su otrovni ili
teško razgradivi i interferiraju s florom i faunom, ali isto tako utječu i na čovjeka.
Ti sastojci u otpadnim vodama obuhvaćaju teške metale, kiseline, lužine, naftu i
naftne derivate, masti i mineralna ulja, radioaktivne izotope, sintetičke i kemijske
spojeve, odnosno tu se ubrajaju svi oni sastojci koje ne sadržavaju prirodne
vode. U načelu, te se otpadne industrijske vode mogu podijeliti u dvije skupine:
u biološki razgradive ili kompatibilne vode (npr. iz nekih prehrambenih
industrija kao što su proizvodnja piva, vina, prerada mlijeka, mesa) koje
se mogu miješati s gradskim odvodnim vodama, odnosno odvoditi
zajedničkom kanalizacijom;
u biološki nerazgradive ili inkompatibilne vode (npr. iz kemijske ili
metalne industrije, farmaceutske industrije, papirne industrije) koje se
prije miješanja s gradskom otpadnom vodom moraju podvrgnuti
određenom postupku pročišćavanja.
U praksi se industrijske otpadne vode često dijele i u skupinu
onečišćenih voda i skupinu uvjetno čistih voda. Pritom se u uvjetno čiste vode
ubrajaju one vode čiji se sastav uslijed upotrebe ne mijenja znatno u fizikalnom i
kemijskom smislu, tako da se i bez prethodne obrade mogu uključiti u gradski
kanalizacijski sustav ili ispustiti u prijamnik. Prije nego što se biološki
nerazgradive ili inkompatibilne vode priključe na gradsku kanalizacijsku mrežu,
potrebno ih je prethodno pročistiti iz sljedećih razloga:
PRIMJENA ADSORPCIJSKIH MATERIJALA U OBRADI INDUSTRIJSKE OTPADNE VODE
SANDRA LENČEK 3
kako bi se kontrolirale toksične i postojane tvari koje se gomilaju u živom
organizmu i sprječavaju biološku razgradnju;
kako bi se izdvojile eksplozivne, korozivne i zapaljive tvari koje oštećuju
kanalizacijske cijevi i objekte;
kako bi se uklonili inhibitori koji onemogućavaju rad uređaja za
pročišćavanje komunalnih otpadnih voda [4].
PRIMJENA ADSORPCIJSKIH MATERIJALA U OBRADI INDUSTRIJSKE OTPADNE VODE
SANDRA LENČEK 4
2.2 PREGLED METODA OBRADE OTPADNIH VODA
Obrada otpadnih voda započinje odmah nakon upotrebe vode. U tu
svrhu se otpadna voda prikuplja i podvrgava fizikalnim, kemijskim i/ili biološkim
procesima obrade prije nego što se vrati u okoliš. Vrsta procesa koji će biti
primijenjen za obradu otpadne vode ovisi o načinu upotrebe vode i mjestu gdje
će obrađena otpadna voda biti ispuštena [5].
2.2.1 BIOLOŠKI PROCESI
Nakon tzv. prvog stupnja pročišćavanja otpadne vode koji uglavnom
podrazumijeva primjenu fizikalnih procesa obrade (npr. mehanička separacija) u
otpadnoj vodi zaostaju: otopljeni organski spojevi (izvor ugljika), anorganski
spojevi (izvor dušika i fosfora) i suspendirane čestice (dio koji se nije istaložio)
pa je otpadnu vodu potrebno podvrgnuti tzv. drugom stupnju obrade, odnosno
biološkim procesima.
Glavni cilj obrade otpadnih voda biološkim postupcima je pretvaranje
biorazgradivih organskih tvari u mikrobiološku biomasu, koja se zatim može
odvojiti nekom od prikladnih separacijskih tehnika kao što je npr. sedimentacija,
flotacija... Većina otpadnih voda, koje sadrže relativno niske koncentracije
organskih tvari mogu se učinkovito i ekonomično obraditi aerobnim postupcima
obrade pri kojima se mikrobiološkom respiracijom dio organske tvari pretvara u
ugljikov(IV) oksid, a dio zaostaje kao biomasa. Koncentriranije otpadne vode i
organske suspenzije moguće je provesti anaerobnim postupcima pri kojima se
organska tvar pretvara u ugljikov(IV) oksid, a dio zaostaje kao anaerobna
biomasa. Aerobni procesi zahtijevaju kontinuirani unos kisika, koji podržava
mikrobiološku respiraciju, dok kod anaerobnih procesa otpadnih voda kisik
mora u potpunosti biti isključen, jer je toksičan za metanogene bakterije [6,7].
PRIMJENA ADSORPCIJSKIH MATERIJALA U OBRADI INDUSTRIJSKE OTPADNE VODE
SANDRA LENČEK 5
2.2.2 FIZIKALNO-KEMIJSKI PROCESI
2.2.2.1 REVERZNA OSMOZA
Reverzna osmoza je proces u kojem se odslanjuju i pročišćuju otpadne
vode. Prolazak molekula otapala kroz polupropusnu membranu u otopinu
naziva se osmoza, a tlak koji se pri tome povećava u otopini je osmotski tlak.
Ako je tlak koji na otopinu djeluje u obrnutom smjeru veći od osmotskog tlaka,
otapalo se kroz membranu istiskuje iz otopine. Taj se proces naziva reverzna
osmoza. Membrana koja se pritom upotrebljava mora imati odgovarajući učinak,
visoku propusnost i odgovarajući vijek trajanja. Za to služe celulozni acetat i
aromatski poliamidi. Postupak se razvio pri odslanjivanju (desalinizaciji) morske
vode, a u današnje vrijeme primjenjuje se i pri pročišćavanju otpadnih voda,
osobito industrijskih [4]. Reverznom osmozom iz otpadne vode uklanjaju se
tvari anorganskog i organskog podrijetla [8].
2.2.2.2 KOAGULACIJA/FLOKULACIJA
Koagulacija je proces u kojem koloidne čestice, otopljene u nekom
kapljevitom sustavu, gube svoju stabilnost te oblikuju nakupine koje sadrže više
čestica. Nakupine koloidnih čestica, nastale pri koagulaciji, često se nazivaju
flokule pa je i sam proces dobio naziv flokulacija [9].
Proces koagulacije i flokulacije ima važnu primjenu pri uklanjanju
koloidnih i otopljenih nečistoća u vodi. Pri koagulaciji sustava na bazi vode u
obzir se uzimaju dva tipa koloida. Prvi je onaj prisutan u vodi, a drugi onaj koji
nastaje dodatkom koagulanta. Mnogi koloidi i otopljene nečistoće koje se
javljaju u prirodi sadrže ionizirajuće funkcionalne skupine kao što su hidroksilne,
karboksilne, fosfatne i sulfatne skupine. Poznato je da ove skupine stvaraju
komplekse s polivalentnim metalnim ionima. Ta činjenica omogućava specifična
kemijska međudjelovanja između koloidnih ili otopljenih nečistoća u vodi te
metalnih iona koagulanta koji su dodani u svrhu provođenja koagulacije [10].
PRIMJENA ADSORPCIJSKIH MATERIJALA U OBRADI INDUSTRIJSKE OTPADNE VODE
SANDRA LENČEK 6
Najšire upotrebljavani koagulanti u obradi industrijskih voda su
Al2(SO4)3×nH2O, Fe2(SO4)3×7H2O i FeCl3×6H2O [11, 12]. U novije vrijeme se
također upotrebljavaju i polimerizirani oblici aluminija kao što je polialuminijev
klorid (PACl), a istražuju se i polialuminijevi sulfati [13].
2.2.2.3 ADSORPCIJA
Adsorpcija je jedan od fizikalno-kemijskih procesa pri kojem se tvari iz
tekuće faze vežu na čvrstu. Sam proces uključuje povećanje koncentracije
određene komponente (adsorbata) na površini čvrste faze (adsorbens).
Adsorbens je čvrsta tvar koja ima svojstvo vezanja molekula plina ili molekula iz
otopine na svojoj površini. To je naročito izraženo kod poroznih tvari čija je
specifična aktivna površina znatno veća od geometrijske površine (aktivni
ugljen, silikagel, zeoliti...) [5]. Specifična aktivna površina adsorbensa može
iznositi od 100 do iznad 3000 m2/g. Većina adsorbensa poput aktivnog ugljena,
silikagela i glinice je amorfna te je njihova specifična aktivna površina
sastavljena od kompleksne mreže međusobno povezanih mikropora, mezopora
i makropora. Nasuprot tome, kod zeolita je specifična aktivna površina
sastavljena iz pora jednakih dimenzija [14]. Sama pojava adsorpcije posljedica
je djelovanja privlačnih sila između površine adsorbensa i molekula u otopini
(plinu), a očituje se oslobađanjem topline za vrijeme procesa [5].
Primjena procesa adsorpcije ima dugu povijest koja seže do 450 g. pr
Kr., kada su se prema zapisima Hindua, filtri ispunjeni ugljenom i pijeskom
koristili u svrhu pročišćavanja vode. U 15. stoljeću moreplovci su pitku vodu
pohranjivali u pougljene drvene bačve kako bi ostala svježa. Godine 1773.
švedski kemičar Karl Wilhelm Scheele prvi je promatrao adsorpciju plinova
pomoću ugljena. Nekoliko godina kasnije aktivni ugljen počeo se koristiti za
obezbojavanje kapljevina te u industriji šećera za obezbojavanje sirupa [15].
Industrijska primjena adsorbensa postala je uobičajena nakon primjene
aktivnog ugljena u plinskim maskama tijekom Drugog svjetskog rata za zaštitu
vojnog osoblja od otrovnih plinova. Osim aktivnog ugljena za eliminaciju mirisa
te pročišćavanje zraka i industrijskih plinova korišteni su adsorbensi poput
glinice, boksita, dok su se za adsorpciju onečišćivala prisutnih u naftnim
PRIMJENA ADSORPCIJSKIH MATERIJALA U OBRADI INDUSTRIJSKE OTPADNE VODE
SANDRA LENČEK 7
frakcijama i uljima, mastima te voskovima koristili fulerova zemlja i periklas.
Aktivni ugljen također se koristio za adsorpciju plemenitih metala. Kao
adsorbensi koriste se i zeoliti čija su adsorpcijska svojstva otkrivena 80-ih
godina dvadesetog stoljeća (R. M. Barrer) [14].
Adsorpcijski procesi se mogu opisati kao fizikalni ili kemijski ovisno o
prirodi uključenih sila međudjelovanja. Fizikalna adsorpcija na krutinama
pripisuje se silama međudjelovanja između krute površine i molekule adsorbata.
Te su sile vrlo slične van der Waalsovim silama. Fizikalna adsorpcija je
reverzibilna, a proces se odvija na čitavoj površini adsorbensa. Razvijena
toplina kod fizikalne adsorpcije je uglavnom niska (83,7 kJ/mol). Drugi tip
adsorpcijskog međudjelovanja je kemisorpcija. Kemisropcija podrazumijeva
nastajanje kemijske veze, odnosno kemijsku reakciju adsorbensa i adsorbata.
Da bi do te reakcije došlo, potrebno je savladati energiju aktivacije pa do
kemisorpcije obično dolazi tek pri povišenim temperaturama. Kemisorpcija je
ireverzibilan proces, a kemisorbirane molekule su vezane na točno određenim
mjestima na adsorbensu [5].
2.2.2.3.1 Čimbenici koji utječu na adsorpciju [10]
2.2.2.3.1.1 Površina i struktura pora adsorbensa
Budući da proces adsorpcije rezultira koncentriranjem tvari iz otopine na
površini adsorbensa, očito da je površina jedan od glavnih čimbenika koji utječu
na adsorpcijski kapacitet adsorbensa. Općenito je adsorpcijski kapacitet krutih
adsorbensa proporcionalan njihovoj specifičnoj površini pa adsorpcija određenih
molekula (tvari) raste s povećanjem površine.
2.2.2.3.1.2 Veličina čestica adsorbensa
Površina neporoznih adsorbensa povećava se proporcionalno sa
smanjenjem veličine njihovih čestica. Posljedica je povećanje adsorpcijskog
kapaciteta uz smanjenje promjera čestica.
PRIMJENA ADSORPCIJSKIH MATERIJALA U OBRADI INDUSTRIJSKE OTPADNE VODE
SANDRA LENČEK 8
2.2.2.3.1.3 Kemija površine adsorbensa
Prisutnost specifičnih funkcionalnih skupina na površini adsorbensa daje
stanovite karakteristike koje utječu na sam proces adsorpcije.
2.2.2.3.1.4 Karakteristike adsorbata
Topljivost adsorbata je možda najznačajnije svojstvo koje utječe na
kapacitet adsorpcije. Općenito, veća topljivost upućuje na snažno
međudjelovanje sustava otopljena tvar – otapalo te se očekuje niža učinkovitost
adsorpcije zbog neminovnog prestanka interakcije sustava otopljena tvar –
otapalo i to prije nastupanja samog procesa adsorpcije.
2.2.2.3.1.5 Utjecaj H3O+
Adsorpcija neelektrolita uglavnom nije pod utjecajem pH otopine iako
postoje neke iznimke.
2.2.2.3.1.6 Utjecaj stranih iona
Anorganski sastav vode (Ca2+, Mg2+ itd.) može isto tako imati veliki
utjecaj na adsorpciju određenih organskih tvari iz vode.
2.2.2.3.1.7 Utjecaj temperature
Kako se proces adsorpcije odvija spontano, prati ga smanjenje slobodne
energije sustava. Isto tako prisutno je smanjenje entropije zbog gubitka
stupnjeva slobode otopljene tvari pri prolasku od otopljenog stanja do
adsorbiranog stanja. Proces adsorpcije odvija se uz povećanje entropije
sustava pa iz izraza za promjenu Gibbsove energije proizlazi da adsorpcija
mora biti egzotermna kako bi sustav bio spontan, tj. kako bi G bila negativna,
tj. H mora uvijek imati negativnu vrijednost, bez obzira na prirodu sila
međudjelovanja.
STHG (1)
PRIMJENA ADSORPCIJSKIH MATERIJALA U OBRADI INDUSTRIJSKE OTPADNE VODE
SANDRA LENČEK 9
Promjena entalpije, H , za fizikalnu adsorpciju je u rasponu od 8,4 –
62,8 kJ/mol. Povećanje temperature će rezultirati smanjenjem ravnoteže
kapaciteta adsorpcije pri čemu niža temperatura pogoduje povećanju
kapaciteta.
2.2.2.3.2 Aktivni ugljen
Aktivni ugljen predstavlja porozni materijal s vrlo velikom unutarnjom
površinom od 500 - 1500 m2/g [16]. Proizvodi se fizikalnim ili kemijskim
postupkom aktiviranja iz materijala s visokim sadržajem ugljika poput drva,
lignita, treseta…[17] Fizikalna aktivacija podrazumijeva proces karbonizacije
odnosno oksidacije ili kombinaciju navedenih procesa. Proces karbonizacije
odvija se u prisutnosti plemenitih plinova kao što su argon i dušik na
temperaturama od 600 - 900°C. Proces oksidacije odvija se u prisutnost vodene
pare, kisika ili ugljikova dioksida na temperaturama većim od 250°C, najčešće
od 600 - 1200°C. Kemijska aktivacija podrazumijeva proces karbonizacije na
temperaturama od 450 - 900°C prije čega se materijal impregnira određenim
reagensima poput fosforne kiseline, kalijeva hidroksida, natrijeva hidroksida.,
kalcijeva i cinkova klorida [18]. Elementarni sastav aktivnog ugljena čini: 88% C,
0,5% H, 0,5% N, 1,0% S i 6 do 7% O, a ostatak predstavlja pepeo anorganskog
podrijetla. Sadržaj kisika varira ovisno o vrsti materijala i uvjetima procesa
aktivacije [19].
Aktivni ugljen primjenjuje se u obliku praška ili granulata. Granulirani
aktivni ugljen ima veći kapacitet adsorpcije od aktivnog ugljena u obliku praška,
a njegova upotreba unatoč većoj cijeni može biti opravdana postizanjem bolje
učinkovitosti adsorpcijskog procesa.
Procesom adsorpcije na aktivnom ugljenu iz otpadne vode je moguće
ukloniti okus, miris, detergente, fosfate, nitrate, kao i smanjiti KPK vrijednost.
Učinkovitost procesa adsorpcije uz primjenu aktivnog ugljena je vrlo velika i
može iznositi i do 90% [4].
PRIMJENA ADSORPCIJSKIH MATERIJALA U OBRADI INDUSTRIJSKE OTPADNE VODE
SANDRA LENČEK 10
2.2.2.3.3 Alternativni adsorbens
Mnogobrojna istraživanja su provedena u svrhu pronalaska jeftinih
alternativnih materijala, kao potencijalnih adsorbensa za obradu industrijskih
otpadnih voda, uz aktivni ugljen kao usporedbu. Istraživani alternativni
adsorbensi uključuju rižine mekinje, piljevinu, hitin, ljuske oraha, badema,
kokosa, lješnjaka, pistacije, koštice marelice, ovčju vunu i dr. [2, 20, 21,]. U
ovom radu kao alternativni adsorbensi upotrebljavali su se ovčja vuna i
pertinaks.
2.2.2.3.3.1 Ovčja vuna
Ovčja vuna je prirodni vlaknasti materijal koji se koristi kao ulazna
sirovina u tekstilnoj industriji, kao toplinski izolacijski materijal u građevinskoj
industriji, a provedena istraživanja ukazuju na efikasnost primjene ovčje vune u
procesu uklanjanja olova (Pb2+), kroma(VI), te uljnih onečišćenja iz otpadnih
voda [21, 22, 23]. Prema podacima Državnog zavoda za statistiku u Hrvatskoj je
2010. god. proizvedeno ukupno 849 t sirove vune [24]. Ukoliko ne postoji
organizirani sustav sakupljanja i otkupa, vuna se ne iskorištava kao korisna
sirovina već se najčešće, ne vodeći računa o ograničenom kapacitetu prirodne
okoline, neodgovorno odlaže na divljim odlagalištima što predstavlja veliki
estetski i ekološki problem s obzirom na sporu razgradnju vune u atmosferskim
uvjetima.
2.2.2.3.3.2 Pertinaks
Pertinaks predstavlja otpadni materijal koji nastaje prilikom mehaničko-
fizičkih i kemijskih metoda oporabe otpada iz tiskanih pločica (TP-a). Tiskane
pločice (TP-e) su sastavni dio svakog elektroničkog uređaja koje služe kao
nosač svih pasivnih i aktivnih komponenti te istovremeno povezuju sastavne
komponente u jedan elektronički sklop. Sadrže oko 30% metala (bakar, željezo,
srebro, zlato, nikal i dr.) te oko 70% ne-metalnih materijala (plastike, smola te
vlakana) [25]. Tiskane pločice se sastoje od izolacijske ploče s tankim slojem
bakrenog vodiča na svojoj površini. Izolacijska ploča izrađuje se od celuloznih
vlakna impregniranih fenolnom smolom („pertinaks“), ali može biti i od staklenih
PRIMJENA ADSORPCIJSKIH MATERIJALA U OBRADI INDUSTRIJSKE OTPADNE VODE
SANDRA LENČEK 11
vlakna impregniranih epoksidnom smolom („vitroplast). Komercijalni naziv za
pertinaks je FR-2 (Flame Resistant). Broj 2 označava da se TP-a sastoji od
celuloznih vlakana impregniranih fenolnom smolom. Ova vrsta TP-a koristi se
za uređaje poput televizora i malenih kućnih uređaja (bijela tehnika) [26].
2.2.3 KEMIJSKI PROCESI OBRADE OTPADNE VODE
2.2.3.1 KEMIJSKO OBARANJE
Kemijsko obaranje ili precipitacija je postupak uklanjanja nepoželjnih
otopljenih tvari dodavanjem kemijskih sredstava, odnosno reagensa, slično kao
i kod procesa koagulacije/flokulacije. Otapanjem reagensa u vodi, ioni dodanih
sredstava mijenjaju mjesto s nepoželjnim ionima u vodi koja se pročišćuje.
Postupak kemijskog obaranja primjenjuje se za omekšavanje vode,
smanjenje alkaliteta i saliniteta. Tim se postupkom također iz vode mogu
ukloniti floridi i fosfati te ioni teških metala [8].
2.2.3.2 IONSKA IZMJENA
Ionska izmjena je proces pri kojem se koristi sposobnost određenih tvari
da ione iz vlastite molekule zamijene ionima iz kapljevine. Ionski izmjenjivači su
netopive visokomolekularne tvari - smole s pozitivnim ili negativnim nabojem
koje ione izmjenjuju bez vidljivih fizičkih promjena. Prema kemijskom sastavu
ionski izmjenjivači mogu biti anorganski ili organski te prirodni ili sintetski. S
obzirom na funkcionalnu skupinu dijele se na kationske ili anionske ionske
izmjenjivače. Vanjski oblik ionske smole je različit, pa mogu biti u obliku cijevi,
kuglica, vlakana ili membrane. Različiti zahtjevi pročišćavanja otpadne vode
primjenom ionske izmjene pri uklanjanju neželjenih iona iz vode mogu se postići
primjenom samo jedne vrste ionske smole ili kombinacijom više njih [4]
PRIMJENA ADSORPCIJSKIH MATERIJALA U OBRADI INDUSTRIJSKE OTPADNE VODE
SANDRA LENČEK 12
2.2.3.3 OKSIDACIJA I REDUKCIJA
Oksidacija i redukcija odvijaju se u procesu oksidacijsko-redukcijskih
procesa. Oksidacija nastaje kada atom male ionizacijske energije predaje
elektron (elektron-donor) i tako postaje pozitivno nabijen ion (kation), a
redukcija kada atom velikog elektronskog afiniteta prima elektron (elektron
akceptor) i time postaje negativno nabijen ion (anion) [8]. To su međusobno
ovisne kemijske promjene. Kada neka tvar oksidira, druga tvar u tome istome
sustavu reducira i obrnuto. Oksidacijski procesi primjenjuju se pri dezinfekciji
vode za piće, za smanjenje BPK5, uklanjanje boje i mirisa, pri deferizaciji i
demanganizaciji, i pri obradi industrijske otpadne vode.
Kao oksidacijska sredstva najčešće se primjenjuju klor, ozon, kisik,
vodikov peroksid i dr. Redukcijski procesi najviše se primjenjuju da bi se iz
otpadnih voda uklonio šesterovalentni krom (Cr6+) [4].
2.2.3.4 UV ZRAČENJE
UV zračenje je osnova nekoliko kemijskih oksidacijskih procesa u kojima
pod djelovanjem ultraljubičastih zraka nastaju slobodni radikali, koji u procesu
omogućavaju visok stupanj razgradnje onečišćivala u otpadnoj vodi.
Primjena UV zračenja za izravnu fotooksidaciju organskih tvari u
vodenim otopinama vrlo je ograničena jer dotične organske tvari moraju
učinkovito apsorbirati svjetlo potrebno za fotodisocijaciju, natječući se s ostalim
apsorbentima, posebno s vodom koja značajno apsorbira UV svjetlo u
vakuumu. UV fotoliza onečišćivala može biti važna u slučajevima gdje su
reakcije hidroksilnih radikala spore, npr. visoko fluorirani ili klorirani zasićeni
spojevi mogu biti djelotvorno uklonjeni nakon homolitičkog cijepanja veze ugljik–
halogen [27, 28]. Danas se UV zračenje primjenjuje gotovo uvijek u kombinaciji
s nizom drugih naprednih oksidacijskih procesa, jer samo po sebi ima niz
ograničenja:
vodena otopina se mora tretirati tako da transmisija UV svjetlosti bude
što veća, to je naročito važno kod provedbe UV/H2O2 procesa, jer
PRIMJENA ADSORPCIJSKIH MATERIJALA U OBRADI INDUSTRIJSKE OTPADNE VODE
SANDRA LENČEK 13
zamućenje direktno utječe na količinu hidroksilnih radikala dobivenih iz
vodikovog peroksida,
prevelika količina hidroksilnih radikala može inhibirati reakciju
mineralizacije organskog onečišćenja,
vodena otopina koja se obrađuje oksidacijom UV zrakama ne smije
sadržavati ione teških metala i uljaste komponente te
troškovi ovog procesa su relativno visoki zbog cijene UV lampi i
električne energije potrebne za njihov rad [5].
PRIMJENA ADSORPCIJSKIH MATERIJALA U OBRADI INDUSTRIJSKE OTPADNE VODE
SANDRA LENČEK 14
3. EKSPERIMENTALNI DIO
3.1 SVRHA RADA
Svrha ovog diplomskog rada je istraživanje mogućnosti obrade
industrijske otpadne vode nastale u procesu pročišćavanja pirolitičkih dimnih
plinova primjenom procesa adsorpcije. Kvaliteta obrađene otpadne vode
procijenjena je određivanjem stupnja uklonjenog zamućenja, sadržaja ukupnog
organskog ugljika te sadržaja teških metala.
Plan istraživanja, u nekoliko koraka postavljen je na sljedeći način:
obrada industrijske otpadne vode procesom adsorpcije uz primjenu
različitih vrsta i količina adsorbensa,
ispitivanje učinkovitosti aktivnog ugljena, ovčje vune te pertinaksa kao
adsorbensa za provođenje procesa adsorpcije,
utvrđivanje optimalne količine adsorbensa za obradu industrijske
otpadne vode procesom adsorpcije,
utvrđivanje optimalnog vremena trajanja procesa adsorpcije onečišćenja
iz studirane industrijske otpadne vode,
procjena kakvoće obrađene otpadne vode i uspješnosti procesa obrade
na osnovi određivanja stupnja uklonjenog zamućenja, sadržaja
organskog ugljika te sadržaja teških metala. Cu, Cd, Ni, Zn, i Pb.
PRIMJENA ADSORPCIJSKIH MATERIJALA U OBRADI INDUSTRIJSKE OTPADNE VODE
SANDRA LENČEK 15
3.2 KEMIKALIJE I INSTRUMENTI
3.2.1 KEMIKALIJE
Prilikom izvođenja eksperimentalnog dijela korištene su sljedeće
kemikalije:
aktivni ugljen, p.a., Kemika Zagreb,
ovčja vuna,
pertinaks,
destilirana voda.
3.2.2 INSTRUMENTI
Prilikom izvođenja eksperimentalnog dijela ovog rada korišteni su
sljedeći instrumenti:
2100 P Turbidimeter HACH,
Miješalica IKA® KS 130 basic,
TOC-VCPN, Total Organic Carbon Analyser, Shimadzu,
Laboratorijska vaga KERN ABJ 220-4M,
Atomski apsorpcijski spektrofotometar Perkin Elmer AAnalyst 800.
PRIMJENA ADSORPCIJSKIH MATERIJALA U OBRADI INDUSTRIJSKE OTPADNE VODE
SANDRA LENČEK 16
3.3 EKOLOŠKI POKAZATELJI
3.3.1 ODREĐIVANJE ZAMUĆENJA (TURBIDITET)
Zamućenje (mutnoću) vode čine suspendirane i koloidne čestice, poput
suspendiranih čestica gline, mulja, fino dispergiranih organskih i anorganskih
tvari, emulgiranih tvari, planktona i drugih mikroskopskih organizama.
Određivanjem stupnja zamućenja nekog sustava izražava se sposobnost
rasipanja i apsorbiranja svjetlosti suspendiranih i koloidnih čestica u tom
sustavu.
Postoje dvije metode za mjerenje zamućenja: turbidimetrijska i
nefelometrijska. Turbidimetrijsko određivanje mutnoće sa silikatnom zemljom
zasniva se na usporedbi uzorka vode sa serijom standardnih suspenzija
silikatne zemlje, koje se drže u bocama od bezbojnog stakla. Usporedba se
provodi bez uporabe optičkih instrumenata. Jedinica za iskazivanje mutnoće,
mjerene ovom metodom, je mg SiO2/L. Nefelometrijska metoda se zasniva na
efektu disperzije svjetlosti, koja nastaje pri prolasku svjetlosti kroz uzorak koji
sadrži čestice u koloidnom, suspendiranom i emulgiranom obliku. Jakost
dispergirane svjetlosti upravo je proporcionalna mutnoći vode. Mjerenje se
provodi turbidimetrom, na temelju usporedbe jačine dispergirane svjetlosti pri
prolasku kroz uzorak, s jačinom dispergirane svjetlosti pri prolasku kroz
standardnu suspenziju. Kao standardna suspenzija koristi se formazinov
polimer, a koncentracija osnovne suspenzije je 40 NTU. Mutnoća se izražava u
nefelometrijskim jedinicama NTU (Nephelometric Turbidity Unit), 1 NTU = 0,13
mg SiO2/L.
PRIMJENA ADSORPCIJSKIH MATERIJALA U OBRADI INDUSTRIJSKE OTPADNE VODE
SANDRA LENČEK 17
3.3.2 ODREĐIVANJE SADRŽAJA UKUPNOG ORGANSKOG UGLJIKA
Pri utvrđivanju stupnja onečišćenja otpadnih voda, posebna pažnja se
posvećuje ukupnom sadržaju organskih tvari, prije svega onih, koje podliježu
brzoj mikrobiološkoj razgradnji. Ukupni sadržaj organske tvari može se odrediti:
preko potrošnje oksidacijskog sredstva (npr. kisika, kalijeva bikromata)
- biokemijska potrošnja kisika, BPK5 (BOD - Biochemical Oxygen
Demand),
- kemijska potrošnja kisika, KPK (COD - Chemical Oxygen
Demand),
izravnim mjerenjem organskog ugljika:
- ukupni organski ugljik, (TOC - Total Organic Carbon).
Standardna metoda [29] mjerenja ukupnog organskog ugljika temelji se
na oksidaciji organskih tvari otopljenih u vodi do ugljikovog dioksida i vode pri
680 ºC. Ugljikov dioksid se kvantitativno određuje metodom neraspršujuće
infracrvene detekcije pri čemu se najprije odredi TC (Total Carbon) vrijednost, tj.
ukupna količina ugljika u uzorku, a potom IC (Inorganic Carbon) vrijednost, tj.
količina anorganskog ugljika u uzorku. Količina ukupnog organskog ugljika
(TOC) jednaka je razlici vrijednosti ukupne količine ugljika i anorganskog ugljika
u uzorku.
PRIMJENA ADSORPCIJSKIH MATERIJALA U OBRADI INDUSTRIJSKE OTPADNE VODE
SANDRA LENČEK 18
3.3.3 ODREĐIVANJE SADRŽAJA TEŠKIH METALA
Atomska apsorpcijska spektrofotometrija predstavlja jednu od najčešće
primjenjivanih metoda za određivanje velikog broja elemenata (K, Na, Ca, Mg,
Fe, Zn,..) u uzorku. Ova metoda se zasniva na mjerenju smanjenja intenziteta
monokromatskog zračenja pri njegovom prolasku kroz paru uzorka u
atomiziranom stanju. Naime, prilikom prolaska svjetlosti karakteristične valne
duljine kroz uzorak, doći će do određene apsorpcije od strane slobodnih atoma
elementa, čiji sadržaj se određuje. Kao izvor zračenja služi lampa sa šupljom
katodom koja emitira intenzivno monokromatsko zračenje. Osim izvora
primarnog zračenja, osnovne komponente atomskog apsorpcijskog
spektrofotometra su: atomizer, monokromator, detektor, te indikatorski uređaj.
Atomizer, bez obzira na sastav uzorka, treba osigurati potpunu atomizaciju
uzorka. Atomizacija predstavlja proces kojem se uzorak isparava i razgrađuje
uz nastajanja pare atoma. U upotrebi su najčešće dva tipa atomizera; plameni i
elektrotermalni atomizer. Prednost plamenog atomizera je u jednostavnosti
korištenja, no danas se sve više koriste elektrotermalni atomizeri koji imaju
100% učinkovitost atomizacije. Ova vrsta atomizera radi na principu mini peći,
gdje se uzorak u svrhu dobivanja slobodnih atoma, izlaže temperaturi do 3000
ºC. Monokromator ima funkciju izdvajanja rezonantne, analizirane valne duljine
zračenja od linija nečistoća iz katodne lampe kao i od emisije komponenata
uzorka. Kao detektor koristi se fotomultiplikator, a kao indikatorski uređaj pisač
ili računalo.
PRIMJENA ADSORPCIJSKIH MATERIJALA U OBRADI INDUSTRIJSKE OTPADNE VODE
SANDRA LENČEK 19
3.4 OTPADNA VODA IZ PROCESA OBRADE PIROLITIČKIH DIMNIH
PLINOVA
Industrijska otpadna voda studirana u okviru ovog rada potječe iz
procesa pirolitičke razgradnje metalnih pločica u mikrovalnoj peći. Metalne
pločice se obrađuju na ovaj način u svrhu regeneracije plemenitih metala. U
tehnološkom procesu regeneracije plemenitih metala nastaju dvije vrste
otpadnih voda. Jedna otpadna voda potječe iz procesa obrade mulja, a druga iz
procesa pročišćavanja dimnih plinova. Za potrebe ovog istraživanja otpadna
voda iz procesa čišćenja mulja je označena oznakom MV, a otpadna voda od
ispiranja dimnih plinova oznakom DPV. Kemijska analiza otpadne vode iz
procesa obrade mulja pokazala je da ta otpadna voda sadrži više ukupnog
organskog ugljika u odnosu na otpadnu vodu iz procesa pročišćavanja dimnih
plinova. Rezultati kemijske analize otpadnih voda prikazani su Tablicom 1.
Tablica 1. Rezultati kemijske analize otpadnih voda
TIP INDUSTRIJSKE
OTPADNE VODEpH NTU
TOC
[mg/dm3]
TEŠKI METALI [mg/L]
Cd Cu Ni Pb Zn
Otpadna voda iz procesa
čišćenja mulja ( MV)3,18 2,25 11280,0 0,04 0,37 2,80 3,31 9,18
Otpadna voda iz procesa
čišćenja dimnih plinova
(DPV)
4,37 4,15 4413,5 0,05 0,40 1,98 2,30 8,10
PRIMJENA ADSORPCIJSKIH MATERIJALA U OBRADI INDUSTRIJSKE OTPADNE VODE
SANDRA LENČEK 20
3.5 ADSORPCIJA
Učinkovitost procesa adsorpcije onečišćivala iz industrijske otpadne vode
ispitivana je pri različitim odvagama adsorbensa. Kao adsorbens korišten je
aktivni ugljen, ovčja vuna i pertinaks.
Proces adsorpcije vođen je kod sobne temperature, u kotlastom šaržnom
reaktoru volumena 0,1 dm3, uz reakcijski volumen od 0,05 dm3 i miješanje na
mehaničkoj miješalici pri 240 okretaja u minuti. Vrijeme miješanja iznosilo je 30,
60, 120, 240 minuta i 20 sati. Prije daljnje analize u svrhu određivanja stupnja
zamućenja, sadržaja ukupnog organskog ugljika te sadržaja teških metala,
uzorci su profiltrirani kroz filter papir (Spezialpapierfabrik Niederschlag, No. 390
Φ 11 cm) kako bi se odvojila čvrsta faza od kapljevine.
PRIMJENA ADSORPCIJSKIH MATERIJALA U OBRADI INDUSTRIJSKE OTPADNE VODE
SANDRA LENČEK 21
3.6 EKONOMSKA ANALIZA
Ekonomska analiza je provedena upotrebom jednostavnog izraza koji se
uobičajeno koristi za izračunavanje isplativosti procesa korištenih pri obradi
otpada i zaštiti okoliša [30].
(2)
Što je manji brojčani iznos omjera isplativosti, manje je novca potrebno za
smanjivanje emisija onečišćivala.
U razmatranje je uzeta u obzir trenutno važeća cijena aktivnog ugljena
p.a. stupnja čistoće iz kataloga [31], otkupna cijena ovčje vune [32] prikazanih
Tablicom 2, te cijena električne energije u iznosu od 0,84 kn/kWh [33]. Cijene
kemikalija u korištenom katalogu izražene su u eurima. Preračunavanje u kune
provedeno je na temelju tečajne liste Hrvatske narodne banke na dan 28.
kolovoza 2012. [34] kada je vrijednost 1 eura iznosila 7,482128 kuna.
Ekonomska analiza obrade industrijske otpadne vode pertinaksom nije
prikazana zbog nedostupnosti cijene navedenog adsorbensa.
Tablica 2. Cijene korištenih kemikalija
KEMIKALIJA CIJENA, kn/kg
Aktivni ugljen 667,41
Ovčja vuna 1,50
PRIMJENA ADSORPCIJSKIH MATERIJALA U OBRADI INDUSTRIJSKE OTPADNE VODE
SANDRA LENČEK 22
4. REZULTATI I RASPRAVA
4.7 OPTIMIRANJE PROCESA ADSORPCIJE
U svrhu određivanja optimalne količine aktivnog ugljena za postizanje
maksimalnog učinka adsorpcije onečišćenja u otpadnoj vodi iz procesa čišćenja
mulja (MV) te iz procesa čišćenja dimnih plinova (DPV), provedena je serija
eksperimenata uz upotrebu šest različitih koncentracija aktivnog ugljena.
Adsorpcijski testovi su provedeni pri sobnoj temperaturi, uz reakcijski volumen
od 0,05 dm3 pri koncentraciji aktivnog ugljena od 0,1; 0,2; 0,5, 1,0, 10,0 i 16,0
g/dm3. Vrijeme miješanja iznosilo je 30, 60,120, 240 minuta i 20 sati. Nakon
kontakta otpadne voda s čvrstom fazom, uzorci su profiltrirani, a bistra otopina
je podvrgnuta određivanju stupnja zamućenja, sadržaja ukupnog organskog
ugljika te sadržaja teških metala.
U Tablici 3 prikazani su rezultati optimiranja procesa adsorpcije
onečišćenja otpadne vode iz procesa čišćenja mulja (MV). Kao najučinkovitiji
proces adsorpcije odabran je pokus u kojem je uz koncentraciju adsorbensa od
0,1 g/dm3 nakon 60 minuta uklonjeno gotovo 70% zamućenja. Pri ovim
procesnim uvjetima uklonjeno je 2,0% ukupnog organskog ugljika. Relativno
slaba učinkovitost uklanjanja organske tvari pri ovim procesnim uvjetima može
se tumačiti činjenicom da je adsorbens sam po sebi sadržavao organsko
onečišćenje pa se u procesu adsorpcije istovremeno odvijala i desorpcija
organske tvari u sustav [5]. U tu svrhu proveden je eksperiment s destiliranom
vodom i aktivnim ugljenom tzv. slijepa proba kako bi se ustanovila koncentracija
organske tvari koja je sadržana u adsorbensu i stupanj zamućenja.
Slijepa proba provedena je uz reakcijski volumen od 0,05 dm3 pri
koncentraciji aktivnog ugljena od 10,0 g/dm3. Vrijeme miješanja iznosilo je 120
minuta (Tablica 4). Iz Tablice je vidljivo povećanje zamućenja sustava što se
može pripisati neadekvatnom odjeljivanju čvrste i kapljevite faze.
Određivanje sadržaja teških metala provedeno je u uzorku otpadne vode
koji je podvrgnut adsorpciji uz koncentraciju aktivnog ugljena od 10,0 i 16,0
g/dm3 (Tablica 3). Vrijeme miješanja iznosilo je 240 minuta. Pri koncentraciji
PRIMJENA ADSORPCIJSKIH MATERIJALA U OBRADI INDUSTRIJSKE OTPADNE VODE
SANDRA LENČEK 23
adsorbensa od 10,0 g/dm3 uklonjeno je 99,6% bakra i 42,6% olova, dok su
koncentracije kadmija, nikla i cinka u obrađenoj otpadnoj vodi ostale
nepromijenjene. Pri ovim procesnim uvjetima uklonjeno je 79,6% zamućenja i
29,7% ukupnog organskog ugljika. Pri koncentraciji adsorbensa od 16,0 g/dm3
uklonjeno je 99,6% bakra, 1,07% nikla, 33,8% olova, 3,6% cinka dok je
koncentracija kadmija ostala nepromijenjena. Pri ovim procesnim uvjetima
uklonjeno je 24,9% zamućenja i 41,6% ukupnog organskog ugljika.
Tablica 3. Adsorpcija otpadne vode iz procesa čišćenja mulja (MV) aktivnim
ugljenom
KONC.
AKTIVNOG
UGLJENA
[g/dm3]
UKLONJENO ZAMUĆENJE, %TEŠKI METALI [mg/L]
Vrijeme miješanja [min]
60 120 240 1200 Cd Cu Ni Pb Zn
0,1 69,8 81,3 74,2
0,2 70,7 76,9 81,3
0,5 73,3 75,6 76,0
1,0 77,3 64,4 69,3
10,0 79,6 0,04 <0,002 2,80 1,90 9,18
16,0 24,9 0,04 <0,002 2,77 2,19 8,85
Tablica 4. Slijepa proba s aktivnim ugljenom
KONCENTRACIJA AKTIVNOG UGLJENA [g/dm3] NTU TOC [mg/L]
10,0 1,9 0,9
U Tablici 5 prikazani su rezultati optimiranja procesa adsorpcije
onečišćenja otpadne vode iz procesa čišćenja dimnih plinova (DPV) aktivnim
ugljenom. Kao najučinkovitiji proces adsorpcije odabran je pokus u kojem je uz
koncentraciju adsorbensa od 0,1 g/dm3 nakon 30 minuta uklonjeno 92%
zamućenja i 8,5% ukupnog organskog ugljika.
PRIMJENA ADSORPCIJSKIH MATERIJALA U OBRADI INDUSTRIJSKE OTPADNE VODE
SANDRA LENČEK 24
Uzorak otpadne vode obrađen pri ovim procesnim uvjetima također je
podvrgnut određivanju sadržaja teških metala . Iz dobivenih rezultata je vidljivo
da je uklonjeno 24,1% kadmija, 16,7% nikla, 25,7% olova i 0,3% cinka, dok je
koncentracija bakra ostala nepromijenjena (Tablica 5). Određivanje sadržaja
teških metala također je provedeno u uzorku koji je obrađivan procesom
adsorpcije uz koncentraciju aktivnog ugljena od 16,0 g/dm3. Vrijeme miješanja
iznosilo je 240 minuta. Uklonjeno je 63,8% kadmija, 99,6% bakra, 58,1% nikla,
31,3% olova te 65,9% cinka (Tablica 5). Pri ovim procesnim uvjetima uklonjeno
je 12,5% zamućenja i 67,7% ukupnog organskog ugljika.
Tablica 5. Adsorpcija otpadne vode iz procesa čišćenja dimnih plinova (DPV)
aktivnim ugljenom
KONC.
AKTIVNOG
UGLJENA
[g/dm3]
UKLONJENO ZAMUĆENJE, %TEŠKI METALI [mg/L]
Vrijeme miješanja [min]
30 60 120 240 Cd Cu Ni Pb Zn
0,1 92,3 89,4 81,2 0,05 0,40 1,65 1,71 8,08
0,2 91,1 93,0 91,1
0,5 88,0 92,5 88,0
1,0 92,1 91,6 84,3
10,0 62,4
16,0 12,5 0,02 <0,002 0,83 1,58 2,76
U svrhu određivanja optimalne količine ovčje vune kao adsorbensa za
postizanje maksimalnog stupnja uklanjanja onečišćivala u otpadnoj vodi iz
procesa čišćenja mulja (MV) te iz procesa čišćenja dimnih plinova (DPV),
provedena je serija eksperimenata uz upotrebu dvije različite koncentracije
ovčje vune. Adsorpcijski testovi su provedeni pri sobnoj temperaturi, uz
reakcijski volumen od 0,05 dm3 pri koncentraciji adsorbensa od 10,0 i 16,0
g/dm3. Vrijeme miješanja iznosilo je 240 minuta. Nakon kontakta otpadne vode
s čvrstom fazom, uzorci su profiltrirani, a bistra otopina je podvrgnuta
PRIMJENA ADSORPCIJSKIH MATERIJALA U OBRADI INDUSTRIJSKE OTPADNE VODE
SANDRA LENČEK 25
određivanju stupnja zamućenja, sadržaja ukupnog organskog ugljika te
sadržaja teških metala.
Kako bi se ustanovila koncentracija organske tvari koja je sadržana u
adsorbensu i stupanj zamućenja proveden je eksperiment s destiliranom vodom
i ovčjom vunom tzv. slijepa proba (Tablica 6). Slijepa proba provedena je uz
reakcijski volumen od 0,05 dm3 pri koncentraciji adsorbensa od 2,0 g/dm3.
Vrijeme miješanja iznosilo je 120 minuta. Iz rezultata je vidljivo da vuna sadrži
različite organske tvari koje kontaktom s vodenim medijem mogu povećati
sadržaj ukupnog organskog ugljika i zamućenje.
Tablica 6. Slijepa proba s ovčjom vunom
KONCENTRACIJA OVČJE VUNE [g/dm3] NTU TOC [mg/L]
2,0 2,1 1,8
U Tablici 7. prikazani su rezultati optimiranja procesa adsorpcije
onečišćenja otpadne vode iz procesa čišćenja mulja (MV) ovčjom vunom. Pri
koncentraciji adsorbensa od 16,0 g/dm3 nakon 240 minuta uklonjeno je 25,1%
ukupnog organskog ugljika. Iz Tablice je vidljivo da s povećanjem količine
adsorbensa, tj. ovčje vune raste i zamućenje obrađene otpadne vode. To se
može pripisati tome da vuna sama po sebi sadrži različite čestice koje se u
procesu obrade desorbiraju i prelaze u otopinu te povećavaju zamućenje
sustava.
Tablica 7. Adsorpcija otpadne vode iz procesa čišćenja mulja (MV) ovčjom
vunom
KONCENTRACIJA OVČJE VUNE [g/dm3]
ZAMUĆENJE, %
Vrijeme miješanja [min]
240
10,0 + 2,7
16,0 + 20,0
PRIMJENA ADSORPCIJSKIH MATERIJALA U OBRADI INDUSTRIJSKE OTPADNE VODE
SANDRA LENČEK 26
U Tablici 8. prikazani su rezultati optimiranja procesa adsorpcije
onečišćenja otpadne vode procesa čišćenja dimnih plinova (DPV) ovčjom
vunom. Kao najučinkovitiji proces adsorpcije odabran je pokus u kojem je uz
koncentraciju adsorbensa od 16,0 g/dm3 nakon 240 minuta uklonjeno 19,0%
zamućenja i 7,1% ukupnog organskog ugljika.
Tablica 8. Adsorpcija otpadne vode iz procesa čišćenja dimnih plinova (DPV)
ovčjom vunom
KONCENTRACIJA
OVČJE VUNE [g/dm3]
UKLONJENO ZAMUĆENJE, %
Vrijeme miješanja [min]
240
10,0 17,1
16,0 19,0
U svrhu određivanja optimalne količine pertinaksa kao adsorbensa za
postizanje maksimalnog učinka adsorpcije onečišćenja u otpadnoj vodi iz
procesa čišćenja mulja (MV) te iz procesa čišćenja dimnih plinova (DPV),
provedena je serija eksperimenata uz upotrebu dvije različite koncentracije
adsorbensa. Adsorpcijski testovi su provedeni pri sobnoj temperaturi, uz
reakcijski volumen od 0,05 dm3 pri koncentraciji pertinaksa od 10,0 i 16,0 g/dm3.
Vrijeme miješanja iznosilo je 240 minuta. Nakon kontakta otpadne voda s
čvrstom fazom, uzorci su profiltrirani, a bistra otopina je podvrgnuta određivanju
stupnja zamućenja, sadržaja ukupnog organskog ugljika te sadržaja teških
metala.
Kako bi se ustanovila koncentracija organske tvari koja je sadržana u
adsorbensu i stupanj zamućenja proveden je eksperiment s destiliranom vodom
i pertinaksom tzv. slijepa proba (Tablica 9). Eksperiment je proveden uz
reakcijski volumen od 0,05 dm3 pri koncentraciji adsorbensa od 10,0 g/dm3.
Vrijeme miješanja iznosilo je 120 minuta. Iz rezultata je vidljivo da je prisutno
izvjesno povećanje zamućenja što se može pripisati tome da čvrsta i kapljevita
faza nisu dovoljno dobro odijeljene filtriranjem.
PRIMJENA ADSORPCIJSKIH MATERIJALA U OBRADI INDUSTRIJSKE OTPADNE VODE
SANDRA LENČEK 27
Tablica 9. Slijepa proba s pertinaksom
KONCENTRACIJA PERTINAKSA [g/dm3] NTU TOC [mg/L]
10,0 3,3 1,0
U Tablici 10. prikazani su rezultati optimiranja procesa adsorpcije
onečišćenja otpadne vode iz procesa čišćenja mulja (MV) pertinaksom. Pri
koncentraciji adsorbensa od 10,0 g/dm3 nakon 240 minuta uklonjeno je 37,3%
zamućenja. Pri koncentraciji pertinaksa od 16,0 g/dm3 došlo je do porasta
zamućenja sustava što se može objasniti činjenicom da primijenjeni način
odjeljivanja faza čvrsto-kapljevito nije bio dovoljno učinkovit.
Tablica 10. Adsorpcija otpadne vode iz procesa čišćenja mulja (MV)
pertinaksom
KONCENTRACIJA
PERTINAKSA [g/dm3]
UKLONJENO ZAMUĆENJE, %
Vrijeme miješanja [min]
240
10,0 37,3
16,0 0
U Tablici 11 prikazani su rezultati optimiranja procesa adsorpcije
onečišćenja otpadne vode iz procesa čišćenja plinova (DPV) pertinaksom. Pri
koncentraciji adsorbensa od 10,0 g/dm3 nakon 240 minuta uklonjeno je 76,6%
zamućenja i 18,0% ukupnog organskog ugljika. U uzorku obrađenom pri ovim
procesnim uvjetima također je provedeno određivanje sadržaja teških metala. Iz
rezultata je vidljivo da je uklonjeno 19,7% nikla dok su se koncentracije ostalih
ispitivanih teških metala povećale i to: kadmij za 636,5%, bakar za 7125%,
olovo za 161,7% i cink za 126,2%. Ovo izuzetno povećanje sadržaja teških
metala može se pripisati činjenici da je pertinaks sam po sebi sadržavao ove
teške metale [25] pa je u kontaktu s kapljevitom fazom došlo do njihove
desorpcije.
PRIMJENA ADSORPCIJSKIH MATERIJALA U OBRADI INDUSTRIJSKE OTPADNE VODE
SANDRA LENČEK 28
Tablica 11. Adsorpcija otpadne vode iz procesa čišćenja dimnih plinova (DPV)
pertinaksom
KONCENTRACIJA
PERTINAKSA
[g/dm3]
UKLONJENO ZAMUĆENJE,
% TEŠKI METALI (mg/L)
Vrijeme miješanja [min]
240 Cd Cu Ni Pb Zn
10,0 76,6 0,40 28,90 0,83 6,02 18,32
16,0 37,6
PRIMJENA ADSORPCIJSKIH MATERIJALA U OBRADI INDUSTRIJSKE OTPADNE VODE
SANDRA LENČEK 29
4.8 EKONOMSKA ANALIZA STUDIRANIH PROCESA OBRADE
INDUSTRIJSKE OTPADNE VODE
U svrhu određivanja ekonomske isplativosti procesa obrade studiranih
otpadnih voda provedena je ekonomska analiza prema izrazu (2). Pri tome su u
obzir uzete cijene korištenih kemikalija (Tablica 2) i cijena električne energije
utrošene u procesu miješanja reakcijskih smjesa [33]. Također, kako bi izračun
ekonomske isplativosti bio što relevantniji, kao postotak uklonjenog onečišćivala
u obzir je uzeta vrijednost ukupno uklonjenog organskog ugljika. Rezultati
izračuna prikazani su u Tablici 12.
Tablica 12. Ekonomska isplativost optimalnih procesa za obradu 1 m3 otpadne
vode
PROCES ISPLATIVOST [kn/%]
Adsorpcija MV otpadne vode s aktivnim ugljenom 329,39
Adsorpcija MV otpadne vode s ovčjom vunom 121,43
Adsorpcija DPV otpadne vode s aktivnim ugljenom 202,40
Adsorpcija DPV otpadne vode s ovčjom vunom 429,30
Iz tablice je vidljivo da je najisplativiji proces za uklanjanje onečišćenja iz
1 m3 MV otpadne vode adsorpcija ovčjom vunom s obzirom na dobivenu
najnižu vrijednost omjera troška i postotka uklonjenog onečišćenja u iznosu od
121,43 kn/%. Što se tiče procesa adsorpcije s aktivnim ugljenom vidljivo je da je
on skuplji što se pripisuje puno višoj cijeni aktivnog ugljena (Tablica 2), koji se i
u ovom istraživanju pokazao kao jedan od najboljih adsorbensa za uklanjanje
zamućenja, organskih tvari te teških metala iz otpadne vode u odnosu na ostale
istraživane adsorbense.
Za uklanjanje onečišćenja iz 1 m3 DPV otpadne vode ekonomska analiza
provedena u okviru ovog rada pokazala je da je najisplativiji proces adsorpcije s
aktivnim ugljenom. Iz tablice je vidljivo da je proces adsorpcije s ovčjom vunom
skuplji što se može objasniti činjenicom da je u procesu obrade DPV vode
navedenim adsorbensom postignut manji stupanj uklanjanja ukupnog
PRIMJENA ADSORPCIJSKIH MATERIJALA U OBRADI INDUSTRIJSKE OTPADNE VODE
SANDRA LENČEK 30
organskog ugljika koji je uzet kao baza za izračun ekonomske isplativosti
pojedinog procesa obrade studiranih otpadnih voda.
PRIMJENA ADSORPCIJSKIH MATERIJALA U OBRADI INDUSTRIJSKE OTPADNE VODE
SANDRA LENČEK 31
5. ZAKLJUČAK
Za obradu industrijskih otpadnih voda iz procesa obrade mulja (MV) i
čišćenja dimnih plinova (DPV) nastalih prilikom regeneracije plemenitih metala,
ispitivana je mogućnost primjene procesa adsorpcije uz upotrebu aktivnog
ugljena kao komercijalnog adsorbensa te ovčje vune i pertinaksa kao
alternativnih adsorbensa.
Optimalna koncentracija aktivnog ugljena za uklanjanje onečišćenja iz
MV otpadne vode iznosila je 0,1 g/dm3 pri čemu je nakon 60 minuta uklonjeno
gotovo 70% zamućenja te 2,0% ukupnog organskog ugljika. Primjenom 0,1
g/dm3 aktivnog ugljena, za adsorpciju onečišćenja u DPV otpadnoj vodi nakon
30 minuta uklonjeno je 92,3% zamućenja i 12,7% ukupnog organskog ugljika.
Primjenom aktivnog ugljena u koncentraciji od 16 g/dm3 i vremena
trajanja obrade MV otpadne vode od 240 minuta postignuta je učinkovitost
uklonjenog stupnja ukupne organske tvari u iznosu od 41,6%, dok je pri ovim
uvjetima iz DPV otpadne vode uklonjeno 67,7% ukupnog organskog ugljika.
Aktivni ugljen u koncentraciji od 16,0 g/dm3, primijenjen za obradu MV
otpadne vode pokazao se kao učinkovit za uklanjanje bakra i olova gdje je za
obradu MV otpadne vode nakon 240 minuta uklonjeno 99,6% bakra i 33,8%
olova. Ova koncentracija aktivnog ugljena bila je neučinkovita za uklanjanje
kadmija, nikla i cinka.
Aktivni ugljen u koncentraciji od 16,0 g/dm3 primijenjen za obradu DPV
otpadne vode pokazao je učinkovitost uklanjanja svih ispitivanih teških metala
pa je tako nakon 240 minuta uklonjeno 63,8% kadmija, 99,6% bakra, 58,1%
nikla, 31,3% olova i 65,9% cinka.
Upotrebom 16 g/dm3 ovčje vune, nakon 240 minuta iz MV otpadne vode,
uklonjeno je 25,1% ukupnog organskog ugljika. Povećanjem količine ovčje vune
dolazi do porasta zamućenja sustava.
PRIMJENA ADSORPCIJSKIH MATERIJALA U OBRADI INDUSTRIJSKE OTPADNE VODE
SANDRA LENČEK 32
Upotrebom navedene koncentracije ovčje vune za pročišćavanje DPV
otpadne vode, uklonjeno je 19,0% zamućenja i 7,1% ukupnog organskog
ugljika.
Pri pročišćavanju MV otpadne vode pertinaksom, najbolji rezultat je
postignut upotrebom 10,0 g/dm3 u vremenu od 240 minuta, pri čemu je
uklonjeno 37,3% zamućenja.
Upotrebom 10,0 g/dm3 pertinaksa za pročišćavanje DPV otpadne vode
nakon 240 minuta uklonjeno je 76,6% zamućenja i 18,0% ukupnog organskog
ugljika. Što se tiče sadržaja teških metala, primijećeno je povećanje
koncentracije svih ispitivanih metala osim nikla, u obrađenoj otpadnoj vodi.
Ekonomska analiza je pokazala da je najisplativiji proces za uklanjanje
onečišćenja iz MV otpadne vode adsorpcija ovčjom vunom, dok je za obradu
DPV otpadne vode isplativija obrada procesom adsorpcije s aktivnim ugljenom.
Dobiveni rezultati procesa adsorpcije aktivnim ugljenom, ovčjom vunom i
pertinaksom za obradu MV i DPV otpadne vode ostavljaju prostora za daljnje
istraživanje u smislu iznalaženja procesnih parametara uz koje će se dobiti veći
stupanj uklanjanja onečišćenja iz otpadne vode.
PRIMJENA ADSORPCIJSKIH MATERIJALA U OBRADI INDUSTRIJSKE OTPADNE VODE
SANDRA LENČEK 33
LITERATURA
[1] M.A. Barakat, New trends in removing heavy metals from industrial
wastewater, Arabian Journal of Chemistry, 4, 361–377, 2011.
[2] M. Kazemipour, M. Ansari, S. Tajrobehkar, M. Majdzadeh, H. Reihani
Kermani, Removal of lead, cadmium, zinc, and copper from industrial
wastewater by carbon developed from walnut, hazelnut, almond,
pistachio shell, and apricot stone, Journal of Hazardous Materials, 150,
322–327, 2008.
[3] A. Rađenović, A. Štrkalj, J. Malina, Properties of the chemically activated
carbon anode dust, Engineering Review, 29-2, 13-20, 13, 2009.
[4] B. Tušar, Pročišćavanje otpadnih voda, Kigen d.o.o., Zagreb, 2009., str.
53-54, 87-88, 111, 114-115, 117-118.
[5] D. Vujević, Uklanjanje organskih tvari iz obojenih otpadnih voda
primjenom naprednih oksidacijskih procesa, Doktorska disertacija,
Zagreb, 2007., str. 3, 19-20, 77
[6]. S.H. Lin, W.Y. Liu, Continuous treatment of textile water by ozonation
and coagulation, Journal of Environment Engineering, 120(2), 437-446,
1994.
[7] R.L. Droste, Theory and practice of water and wastewater treatment,
John Wiley and Sons, New York, 1997., str. 625-628.
[8] S. Tedeschi, Zaštita voda, hrvatsko društvo građevinskih inženjera,
Zagreb, 1997., str. 186-188, 190-191,194-195.
[9] P.G. De Gennes, Polymers at an interface; a simplified view, Advances
in Colloid and Interface Science, 27(3-4), 189-209, 1987.
[10] S.D. Faust, O.M. Aly, Chemistry of Water Treatment, 2nd Edition, Lewis
Publishers, Washington D.C., 1999., str. 127, 136-140, 217-218.
[11] J.L. Garcia-Heras, C.F. Forster, Tappi Journal, 72, 199, 1989.
[12] E.L. Lefebvre, B. Legube, Coagulation par fe(iii) de substances
humiques d'eaux de surface: effet du ph et de la concentration en
substances humiques: Iron(iii) coagulation of humic substances
extracted from surface waters: effect of ph and humic substances
concentration, Water Research, 24(5), 591-606, 1990.
PRIMJENA ADSORPCIJSKIH MATERIJALA U OBRADI INDUSTRIJSKE OTPADNE VODE
SANDRA LENČEK 34
[13] J.E. van Benschoten, J.K. Edzwald, Chemical aspects of coagulation
using aluminium salts-I. Hydrolytic reactions of alum and polyaluminium
chloride, Water Research, 24(5), 1519-1526, 1990.
[14] W. J. Thomas, B. Crittenden, Adsorption Technology and Design,
Elsevier Science & Technology Books, 1998., str. 4, 8-9,
[15] F. Cecen, O. Aktas, Water and Wastewater Treatment: Historical
Perspective of Activated Carbon Adsorption and its Integration with
Biological Processes, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KgaA, 2011., str.
1-3
[16] B. Chakradhar,S. Shrivastava, Colour removal of pulp and paper
effluents, Indian Journal of Chemical Technology, Vol. 11, pp. 617-621,
2004.
[17] H. R. Lotfy, J. Misihairabgwi, M. Mulela Mutwa, The preparation of
activated carbon from agroforestry waste for wastewater treatment,
African Journal of Pure and Applied Chemistry, 6(11), pp. 149-156, 2012.
[18] J. Romanos, M. Beckner, T. Rash1, L. Firlej, B. Kuchta, P. Yu, G.
Suppes, C. Wexler, P. Pfeifer, Nanospace engineering of KOH activated
carbon, Nanotechnology, 23(1), 15401, 2012,
[19] R. C. Bansal, M. Goyal, Activated Carbon Adsorption, Taylor & Francis
Group, Boca Raton, 2005, str. 1.
[20] O.S. Amuda, A.O. Ibrahim, Industrial wastewater treatment using natural
material as adsorbent, African Journal of Biotechnology, 5 (16), 1483-
1487, 2006.
[21] M. Dakiky, M. Khamis, A. Manassra, M. Mer’eb, Selective adsorption of
chromium (VI) in industrial wastewater using low-cost abundantly
available adsorbents, Advances in Environmental Research, 6, 533-540,
2002.
[22] V. Rajakovic, G. Aleksic, M. Radetic, Lj. Rajakovic, Efficiency of oil
removal from real wastewater with different sorbent materials, Journal of
Hazardous Materials, 143, 494–499, 2007.
[23] L. Mahdavian, Effects of magnetic field, pH and retention time on the
lead (Pb2+) adsorption by modified human hair, goat hair and sheep wool,
African Journal of Microbiology Research, 6(1),183-189, 2012.
PRIMJENA ADSORPCIJSKIH MATERIJALA U OBRADI INDUSTRIJSKE OTPADNE VODE
SANDRA LENČEK 35
[24] Statististički ljetopis Republike Hrvatske, Državni zavod za statistiku,
ISSN 1333-3305, 2011.
[25] Y. Zhou, K. Qiu, A new technology for recycling materials from waste
printed circuit boards, Journal of Hazardous Materials, 175, 823–828,
2010.
[26] J. Guo, J. Guo, Z. Xu, Recycling of non-metallic fractions from waste
printed circuit boards: A review, Journal of Hazardous Materials, 168,
567–590, 2009.
[27] O. Legrini, E. Oliveros, A.M. Braun, Photochemical processes for water
treatment, Chemical Reviews, 93(2), 671-698, 1993.
[28] J.R. Bolton, S.R. Cater, Homogenous photodegradation of pollutants in
contaminated water: An introduction, in: Aquatic and Surface
Photochemistry, eds. G.R. Heiz, R.G. Zepp, D.G. Crosby, Lewis
Publishers, Boca Raton, FL, 467-490, 1994.
[29] ASTM Methods D 2479 and 4779.
[30] E.S. Rubin, C.I. Davidson, Introduction to Engineering & the
Environment, McGraw-Hill International Edition, New York, 2001., str. 3,
545, 561.
[31] Katalog „Laboratory Chemicals and Analytical Reagents“, Fluka, Riedel-
de Haën, 2007/08.
[32] http://www.agroklub.com/stocarstvo/uspjesan-projekt-otkupa-
ovcjevune/6455/, 28.8.2012.
[33] http://www.hep.hr/ods/kupci/tarifni.aspx, 28.8.2012.
[34] http://www.hpb.hr/?hr=mod.exchange-rates, 28.8.2012.
PRIMJENA ADSORPCIJSKIH MATERIJALA U OBRADI INDUSTRIJSKE OTPADNE VODE
SANDRA LENČEK 36
SAŽETAK
Industrijske otpadne vode predstavljaju značajan ekološki problem zbog
sadržaja teško razgradivih i toksičnih organskih spojeva kao i teških metala čija
je prisutnost u okolišu nepoželjna te se kao takve ne mogu ispustiti u okoliš bez
prethodne odgovarajuće obrade. Konvencionalni postupci za uklanjanje
organskih spojeva i teških metala iz otpadne vode uključuju mnoge procese kao
što su kemijsko obaranje ili precipitacija, ionska izmjena, adsorpcija,
koagulacija/flokulacija…U ovom je radu za obradu industrijskih otpadnih voda
nastalih u procesima čišćenja mulja (MV) i čišćenja dimnih plinova (DPV), kao
potencijalno učinkovita metode obrade ovakvog tipa industrijskih otpadnih voda,
studirana primjena procesa adsorpcije. Pokusi su provedeni u kotlastom
šaržnom reaktoru volumena 0,1 dm3 na sobnoj temperaturi. Kvaliteta obrađene
otpadne vode procijenjena je određivanjem stupnja uklonjenog zamućenja i
sadržaja ukupnog organskog ugljika. Kao adsorbensi ispitivani su aktivni ugljen,
ovčja vuna i pertinaks. Za uklanjanje onečišćenja iz MV otpadne vode
adsorpcijom na aktivnom ugljenu, optimalna koncentracija adsorbensa iznosila
je 0,1 g/dm3 čime je nakon 60 minuta uklonjeno gotovo 70% zamućenja te 2,0%
ukupnog organskog ugljika. Primjenom 0,1 g/dm3 aktivnog ugljena, procesom
adsorpcije uklonjeno je 92,3% zamućenja i 12,7% ukupnog organskog ugljika iz
DPV otpadne vode. Primjenom aktivnog ugljena u koncentraciji od 16 g/dm3 i
vremena trajanja obrade MV otpadne vode od 240 minuta postignuta je
učinkovitost uklonjenog stupnja ukupne organske tvari u iznosu od 41,6%, dok
je pri ovim uvjetima iz DPV otpadne vode uklonjeno 67,7% ukupnog organskog
ugljika. Aktivni ugljen u koncentraciji od 16,0 g/dm3, primijenjen za obradu MV
otpadne vode pokazao se kao učinkovit za uklanjanje bakra i olova , dok se kod
obrade DPV otpadne vode pokazao učinkovit za uklanjanje svih ispitivanih
teških metala. Upotrebom 16 g/dm3 ovčje vune, nakon 240 minuta iz MV
otpadne vode, uklonjeno je 25,1% ukupnog organskog ugljika, ali je došlo do
porasta zamućenja sustava. Upotrebom navedene koncentracije ovčje vune za
pročišćavanje DPV otpadne vode, uklonjeno je 19,0% zamućenja i 7,1%
ukupnog organskog ugljika. Pri pročišćavanju MV otpadne vode upotrebom
10,0 g/dm3 pertinaksa u vremenu od 240 minuta uklonjeno je 37,3%
zamućenja. Upotrebom 10,0 g/dm3 pertinaksa za pročišćavanje DPV otpadne
PRIMJENA ADSORPCIJSKIH MATERIJALA U OBRADI INDUSTRIJSKE OTPADNE VODE
SANDRA LENČEK 37
vode nakon 240 minuta uklonjeno je 76,6% zamućenja i 18,0% ukupnog
organskog ugljika. Što se tiče sadržaja teških metala, primijećeno je povećanje
koncentracije svih ispitivanih metala osim nikla. Ekonomska analiza je pokazala
da je za uklanjanje onečišćenja iz MV otpadne vode najisplativiji proces
adsorpcija ovčjom vunom, dok je za obradu DPV otpadne vode najisplativija
obrada adsorpcija aktivnim ugljenom.
Ključne riječi: adsorpcija, aktivni ugljen, industrijske otpadne vode, ovčja
vuna, pertinaks