Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

1. Oxidáció és redukció 2. pH és pufferkapacitás szabályozás 3. Kémiai kicsapás (oldott  szilárd) 4. Adszorpció 5. Fázisszétválasztás (gáz-folyadék, szilárd-folyadék)

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "1. Oxidáció és redukció 2. pH és pufferkapacitás szabályozás 3. Kémiai kicsapás (oldott  szilárd) 4. Adszorpció 5. Fázisszétválasztás (gáz-folyadék, szilárd-folyadék)"— Előadás másolata:

1 1. Oxidáció és redukció 2. pH és pufferkapacitás szabályozás 3. Kémiai kicsapás (oldott  szilárd) 4. Adszorpció 5. Fázisszétválasztás (gáz-folyadék, szilárd-folyadék) 6. Egyéb eljárások (membránfolyamatok) A víz- és szennyvíztisztítási technológiák a fenti alapfolyamatok célszerű kombinációival alakíthatók ki. Technológiai alapfolyamatok

2 VAS- ÉS MANGÁNTALANÍTÁS

3 Vas Határérték: EU, 201/2001-es Kormányrendelet:0,2 mg/L Előfordulás:  Talajvíz  Védett rétegvíz  Partiszűrésű víz A reduktív jelleg miatt a vízben jól oldódó vas(II) vegyületek (Fe 2+ ) dominanciája érvényesül Az eltávolításhoz (folyadék-szilárd fázisszétválasztás) vízben rosszul oldódó vas(III)-vegyületekké kell átalakítani

4 A vas és mangán nem okoznak az ivóvízben egészségügyi kockázatot Eltávolításuk elsősorban esztétikai okokból szükséges Másodlagos hatásuk azonban nem hanyagolható el  Vas- és mangán vegyületek kicsapódása a hálózatban, fajlagos felület növekedése  A nagy fajlagos felületen mikroorganizmusok megtelepedhetnek  Vas- és mangán vegyületek leszakadása a csővezeték faláról Fokozott, határértéket is meghaladó vas- és mangán eltávolításra vonatkozó törekvések

5 Alapvető folyamatok, melyekből a technológia összerakható:  Oxidáció  Kémiai kicsapatás  Szilárd-folyadék fázisszétválasztás Két kritikus folyamat:  Oldott-szilárd átmenet hatékonysága (kémiai kicsapás, melyet az oxidáció vált ki)  Szilárd folyadék fázisszétválasztás hatékonysága Mindkét kritikus folyamatnak megfelelő hatékonysággal kell megvalósulnia a jó hatásfokú vas- mangán eltávolításhoz. Bármelyik folyamatban bekövetkező rendellenesség az eltávolítási hatásfokot csökkenti.

6 Fe H 2 O  Fe(OH) 2 + 2H + HCO H +  H 2 CO 3 Oxidáció oxigén által: 4Fe(OH) 2 + 2H 2 O + O 2  4Fe(OH) 3 Ózonos oxidáció: 3Fe(OH) 2 + O 3  3 Fe(OH) 3

7 Oxidáció A redox-potenciál szerepe A Fe 2+ /Fe 3+ rendszer redox-potenciálja: +0,77 V Néhány oxidálószer redox-potenciálja: –Vízben oldott oxigén (semleges közegben):+0,815 V –Vízben oldott oxigén (savas közegben):+1,229 V –Ózon (lúgos közegben):+1,24 V –Ózon (semleges közegben):+2,07 V –Hipo-klórossav (HOCl – semleges-savas közeg):+1,49 V

8 Mangán Határérték: EU, 201/2001-es Kormányrendelet:0,05 mg/L Előfordulás:  Talajvíz  Védett rétegvíz  Partiszűrésű víz A reduktív jelleg miatt a vízben jól oldódó mangán(II) vegyületek (Mn 2+ ) dominanciája érvényesül Az eltávolításhoz (folyadék-szilárd fázisszétválasztás) vízben rosszul oldódó mangán(IV)-vegyületekké kell átalakítani

9 Alapvető folyamatok, melyekből a technológia összerakható:  Oxidáció  Kémiai kicsapatás  Szilárd-folyadék fázisszétválasztás

10 Mn H 2 O  Mn(OH) 2 + 2H + Ózonos oxidáció: 3Mn(OH) 2 + 3H 2 O + O 3  3 Mn(OH) 4 „Vízvesztés” folyamata: Mn(OH) 4  MnO(OH) 2 + H 2 O MnO(OH) 2  MnO 2 + H 2 O

11 Oxidáció Az Mn 2+ /Mn 4+ rendszer redox-potenciálja: +1,51 V Az Mn 2+ /MnO 2 rendszer redox-potenciálja: +1,28 V Néhány oxidálószer redox-potenciálja:  Vízben oldott oxigén (semleges közegben):+0,815 V  Vízben oldott oxigén (savas közegben):+1,229 V  Ózon (lúgos közegben):+1,24 V  Ózon (semleges közegben):+2,07 V  Hipo-klórossav (HOCl – semleges-savas közeg):+1,49 V  Kálium-permanganát (savas közeg):+1,69 V  Kálium-permanganát (lúgos közeg):+1,85 V  Hidrogén-peroxid:+2,14 V

12 Oxidáció Az Mn 2+ /Mn 4+ rendszer redox-potenciálja: +1,51 V Az Mn 2+ /MnO 2 rendszer redox-potenciálja: +1,28 V Néhány oxidálószer redox-potenciálja:  Vízben oldott oxigén (semleges közegben):+0,815 V  Vízben oldott oxigén (savas közegben):+1,229 V  Ózon (lúgos közegben):+1,24 V  Ózon (semleges közegben):+2,07 V  Hipo-klórossav (HOCl – semleges-savas közeg):+1,49 V  Kálium-permanganát (savas közeg):+1,69 V  Kálium-permanganát (lúgos közeg):+1,85 V  Hidrogén-peroxid:+2,14 V

13 A különböző redox-potenciál értékek miatt a vas(II)- és a mangán(II)-vegyületek eltérő oxidálószereket igényelnek Gazdaságossági megfontolások: az erősebb oxidálószerek drágábbak!!! Ha vas(II)- és mangán(II)-vegyületek egyszerre vannak jelen a vízben (és ez az esetek döntő többségében így van) erős oxidálószert alkalmazva először a vas(II)- vegyületek oxidálására kerül sor, és ha ezek elfogytak akkor oxidálódnak mangán (II)-komponensek. Célszerű először a vas(II)-vegyületeket az olcsóbb oxidálószerrel oxidálni, majd ha ez a folyamat befejeződött az erősebbel a mangán (II)-komponenseket

14 Az alkalmazásra kerülő vastalanítási technológia függ a kezelendő vízben található vasvegyületek koncentrációjától A vízben oldott oxigénnel történő oxidáció hatékonysága függ a levegőztetés idejétől és intenzitásától (a vízbe belépő oxigén mennyiségétől) Az alkalmazásra kerülő szilárd-folyadék fázisszétválasztási technológia (egylépcsős, vagy többlépcsős) szintén a tisztítandó víz vastartalmának függvénye

15 Praktikus okokból a következő osztályozást célszerű figyelembe venni:  0,2 mg/L < Fe 2+ < 0,5 mg/L  0,5 mg/L < Fe 2+ < 2,0 mg/L  2,0 mg/L < Fe 2+ < 5,0 mg/L  Fe 2+ > 5,0 mg/L

16 Fe 2+ < 0,5 mg/L  Egyszerű oxidáció (olcsó oxidálószerrel), egylépéses szilárd-folyadék fázisszétválasztás (nyitott, vagy zárt gyorsszűrő)  Az oxidáció megfelelő hatékonysággal és elegendően rövid idő alatt megvalósítható vízben oldott oxigénnel a fázisszétválasztást biztosító gyorsszűrő egységben  Megfelelő szűrőméretezés esetén a ciklusidő nem rövidebb 24 óránál

17 0,5 mg/L < Fe 2+ < 2,0 mg/L  Az oxidáció a vízben oldott oxigén hatására lényegesen lassabban valósul meg.  Vagy erősebb oxidálószer alkalmazására, vagy hosszabb reakcióidőre van szükség  A hosszabb reakcióidő biztosításához külön oxidációs egységet kell kialakítani  Erősebb oxidálószer alkalmazása esetén nem szükséges a különálló oxidációs egység létrehozása, a homokszűrő előtt történő oxidálószer adagolás (és annak megfelelő elkeverése) biztosítja a gyors oxidációt  Szilárd-folyadék fázisszétválasztás megfelelő hatékonysággal biztosítható a gyors homokszűrőben  A ciklusidő megközelíti vagy eléri a 24 órát, extra öblítővíz igény nem lép fel

18 2,0 mg/L < Fe 2+ < 5,0 mg/L  A szükséges hatékonyságú oxidáció csak erős oxidálószer(ek) alkalmazásával biztosítható  A megfelelő hatékonyságú oxidációhoz külön oxidációs egység kialakítása szükséges  A szilárd-folyadék fázisszétválasztás megfelelő hatékonysággal megvalósítható gyors homokszűrőben, de a ciklusidő óra között változik  A rövid ciklusidő miatt a szűrő-öblítővíz igény elérheti, sőt meghaladhatja a tisztított víz 10%-át  A ciklusidő növelése érdekében célszerű kétrétegű gyors homokszűrőt alkalmazni, mely lehet elválasztott terű, illetve egyterű

19 Fe 2+ > 5,0 mg/L  A hatékony oxidáció csak erős oxidálószer alkalmazásával érhető el  A hatékony oxidációhoz elegendően hosszú reakcióidő szükséges  Külön oxidációs egység kialakítását célszerű biztosítani  A hatékony szilárd-folyadék fázisszétválasztáshoz kétlépcsős eljárás szükséges  Első fázisszétválasztási egységként célszerű ülepítő, vagy flotáló műtárgyat kialakítani  A második fázisszétválasztó egység a hagyományos (vagy kétrétegű) szűrő  A fenti kialakítással biztosítható az elfogadhatóan hosszú ciklusidő és a viszonylag kis szűrő-öblítővíz igény

20 nyers vízzagyvíz szűrt víz öblítő víz levegő befúvás szűrő réteg támréteg

21 Mangán(II)-vegyületek oxidálása a vízben oldott oxigénnel (bedolgozott szűrő)  Bár a vízben oldott oxigén redox-potenciálja lényegesen kisebb, mint a Mn 2+ /Mn 4+ rendszeré, megfelelő katalizátor jelenlétében a Mn 2+ ionok oxidálását a vízben oldott oxigén is képes megvalósítani  A szűrőkavics felületén kialakuló MnO 2 réteg megfelelő módon katalizálja a Mn 2+ ionok oxidálását  A mangán-dioxid réteg kialakítása KMnO 4 oldat adagolásával biztosítható  A katalizátor réteget időnként KMnO 4 oldat adagolásával regenerálni, erősíteni kell  Ez a megoldás a 0,5 mg/L-nél kisebb Mn 2+ koncentrációval rendelkező vizekben alkalmazható  Kereskedelmi forgalomban: mangán-zöld homok, BIRM homok

22 Mangán(II)-vegyületek oxidálása erős oxidálószerekkel  Klór Bár a klór redox-potenciálja hasonló a Mn 2+ /Mn 4+ rendszeréhez, elegendő reakció-idő biztosításával megfelelő oxidáció biztosítható. Külön oxidációs reaktor beiktatása az oxidáció hatékonyságát javítja. A klór 0,5 mg/L-nél kisebb és nagyobb Mn 2+ koncentrációk esetén egyaránt alkalmazható.  KMnO 4 oldat Megfelelő oxidációs hatékonyság csak 9,0-nél nagyobb pH értékek esetén jelenik meg. Ezen a nagy pH értéken azonban jelentős kalcium-karbonát kiválásra számíthatunk a szűrőkavics felületén. Ez a jelenség nagy mértékben rontja a szűrés hatékonyságát.  Előkísérletek jelentősége! Bizonyos esetekben a klór nem biztos, hogy elég hatékony, ugyanakkor a kálium- permanganát kellő hatásfokkal oxidálja a mangánt.

23  Ózon Az ózon –nagy redox-potenciálja miatt – hatékony és gyors oxidációt biztosit a 0,5 mg/l-nél kisebb és nagyobb kezdeti Mn 2+ koncentrációk esetén egyaránt. Különálló oxidációs egység alkalmazása az oxidáció hatékonyságát javítja. Fázisszétválasztó egységként hagyományos homokszűrőt célszerű alkalmazni.  Hidrogén-peroxid Nagy redox-potenciálja miatt hatékony és gyors oxidációt valósít meg mind 0,5 mg/l-nél kisebb, mind 0,5 mg/l-nél nagyobb kezdeti Mn 2+ koncentrációk mellett. Különálló oxidációs egység alkalmazása célszerű. A hagyományos homokszűrő alkalmazása megfelelő fázisszétválasztást biztosít.


Letölteni ppt "1. Oxidáció és redukció 2. pH és pufferkapacitás szabályozás 3. Kémiai kicsapás (oldott  szilárd) 4. Adszorpció 5. Fázisszétválasztás (gáz-folyadék, szilárd-folyadék)"

Hasonló előadás


Google Hirdetések