Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

HAGYOMÁNYOS ÉS MEGÚJULÓ ENERGIAFORRÁSOK KÖRNYEZETI HATÁSAI Műszaki menedzser B.Sc. hallgatók részére Dr. Bajnóczy Gábor egyetemi docens Kémiai és Környezeti.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "HAGYOMÁNYOS ÉS MEGÚJULÓ ENERGIAFORRÁSOK KÖRNYEZETI HATÁSAI Műszaki menedzser B.Sc. hallgatók részére Dr. Bajnóczy Gábor egyetemi docens Kémiai és Környezeti."— Előadás másolata:

1 HAGYOMÁNYOS ÉS MEGÚJULÓ ENERGIAFORRÁSOK KÖRNYEZETI HATÁSAI Műszaki menedzser B.Sc. hallgatók részére Dr. Bajnóczy Gábor egyetemi docens Kémiai és Környezeti Folyamatmérnöki Tanszék Vegyész- és Biomérnöki Kar Budapesti Műszaki Egyetem 2012 KÖRNYEZETKÉMIA ÉS TECHNOLÓGIA Vegyészmérnök B.Sc. hallgatók részére KÖRNYEZETI KÉMIA Környezetmérnök B.Sc. hallgatók részére Biomérnök M.Sc. hallgatók részére TOXIKUS FÉMEK

2 AZ ELŐADÁS ANYAGA, KÉPEK, RAJZOK KIZÁRÓLAG OKTATÁSI CÉLRA, KORLÁTOZOTT HOZZÁFÉRÉSSEL HASZNÁLHATÓK ! INTERNETRE KORLÁTLAN HOZZÁFÉRÉSSEL FELTENNI TILOS !

3 Toxikus fémek bekerülése a környezetünkbe Az egyes környezeti elemekbe az emberi tevékenységtől függetlenül is nem toxikus és toxikus fémek kerülnek be és távoznak. Jelentős különbség: eltérően a többi környezet károsító anyagoktól a fémek nem bomlanak le. Veszély helyzet: emberi emisszió >> természetes emisszió Elem vegyjeleEmberi és természetes emisszió aránya As28 Cd19 Cr1,6 Co0,6 Cu14 Pb340 Hg275 Ni2,5

4 Toxikus fémek Bizonyos élő szervezetekre megadható toxicitási sorrend Nieboer és Ricardson 1980 Élő szervezet Fémek ionjainak toxicitási sorrendje AlgákHg > Cu > Cd > Fe > Cr > Zn > Ni > Co > Mn GombákAg > Hg > Cu > Cd > Cr > Ni > Pb > Co > Zn > Fe > Ca Halak Ag > Hg > Cu > Pb > Cd > Au > Al > Zn > Ni > Cr > Co > Mn Patkány, nyúlAg, Hg, Tl, Cd > Cu, Pb, Co, Sn, Mn, Zn, Ni, Fe, Cr > Al

5 ÉRCBÁNYÁSZAT → kitermelésből

6 ÉRCBÁNYÁSZAT → melléktermékek tárolása Vörösiszap katasztrófa

7 Azért másutt is történt ilyen Szénsalak tározó átszakadása (USA)

8 Elektronikai ipar Széntüzelésű erőművek Au Ag Hg Pb CdNi As Hulladék égetés Hg

9 Higany cinnabarit (HgS) - elektronikai ipar energiatakarékos világító testek (5 mg Hg) (beltérben max 35μg Hg /m 3 ) elemek, akkumulátorok - klór-alkáli ipar - csávázó szer fenil-higany acetát a 70-es évek végéig minden csávázott vetőmag piros színű !!!

10 Higany előfordulása a természetben Elemi állapotban: gőz formában Vegyületként: metil-higany CH 3 Hg + vízoldható ! dimetil-higany (CH 3 ) 2 Hg gőz higany-szulfid (HgS) Az elemi higany bakteriális úton (metilezés) vízoldható metil-higannyá (felhalmozódás veszély) és gőz halmazállapotú dimetil-higannyá alakítható. A dimetil-higany napsütés hatására elemi higannyá bomlik.

11 Higany körforgása a természetben

12 Higany felhalmozódás lehetősége Az elemi higany higany(II) - ionná történő oxidációját a vízben, talajban lévő kloridionok jelentős mértékben elősegítik. A tengervizes környezet ezért különösen kedvező az elemi higanynak metil-higannyá történő átalakulásához. Lehet, hogy ezzel magyarázható egyes tengeri állatok (pl. kardhal) magas higanytartalma. Minamata öböl higany szennyezése

13 Higany kibocsátás korlátozása (hulladékégetők, ritkán széntüzelésű erőművek) Higanytartalmú hulladék ÉGETŐ Füstgázban 90% higany Salakban 10% higany A füstgáz higanytartalma : 1. elemi higany gőz (a higany forráspontja: 357 °C ), 2. higany(II)-klorid (az elemi higany sósav és klór jelenlétében o C-on higany(II)-kloriddá oxidálódik), Hg + 4HCl + O 2 = 2 HgCl H2O Hg + Cl 2 = HgCl 2 A higany(II)-klorid könnyen szublimál, így gőz halmazállapotban lesz jelen. 3. részecskéhez kötött higany.

14 Higany kibocsátás korlátozása (hulladékégetők, ritkán széntüzelésű erőművek) Hulladékégető füstgáz tisztítása

15 Ólom A környezetünket az ólom szennyezi legrégebben, mivel a rómaiak egy főre jutó éves ólomfelhasználása kb. 4 kg, közelítőleg megegyezik a fejlett ipari államok felhasználásával. Ismeretek hiányából adódó felhasználások: - ólomcukor (ólom-acetát) édesítőszer - ólomfehér (ólom-szulfát) szobafesték - mínium (vörös ólom-oxid) korrózióvédő festék - ólomtartalmú nyomdafesték - ólommázas edények - oktánszám növelő (ólom-tetrametil) repülőgép motoroknál maradt Jelenlegi felhasználások: - ólom akkumulátorok (a teljes felhasználás 80 %-ka) - lőszer gyártás - forraszanyag gyártás - sugárvédelmi eszközök

16 Ólom egészségkárosító hatása Szervetlen ólomvegyületek bejutása: emésztő rendszeren keresztül Szerves ólomvegyületek bejutása: légző rendszeren keresztül A higany biológiai felezési ideje az emberi testben kb. 70 nap addig az ólomé 2-3 év. Az ólommérgezés tünete: vérszegénység, agy működés károsodás Lerakódás a csontokban, lázas állapot esetén gyors mobilizálódás Az ólom bakteriális metilezhetősége nem bizonyított.

17 Ólom akkumulátor újrahasznosítása Egy ólomakkumulátor összetétele: - savas oldat 20 % - fém ólom 26 % - ólom-oxid, ólom-szulfát 45 % - polipropilén 5 % - egyéb műanyag 4 %. A sav közömbösítésére és az ólom vegyületek ólommá történő átalakításához ugyanazt a viszonylag olcsó segédanyagot a nátrium-karbonátot, szódát használjuk. PbSO 4 + Na 2 CO 3 = PbO + Na 2 S +CO 2 C + CO 2 = 2 CO PbO + CO = Pb + CO 2

18 Kadmium Önálló előfordulása rendkívül ritka, cink kohászat melléktermékeként állítják elő Nagyon hasonló a cinkhez, helyettesíteni tudja az élő szervezetben. Növények toxikus fémeket nem szívják fel, kivéve a kadmiumot a cinkhez való hasonlósága miatt (különösen savas talajoknál). A növények kadmium tartalma a foszfáttartalmú műtrágyázásból származik. A foszfát műtrágyák kadmium tartalma elérheti a 170 mg/kg-ot Észak-Afrikai apatit: sok kadmium tartalom, Kóla félszigeti apatit: kevés kadmium Biomassza égetés → hamu → nem használható talajerő utánpótlásra a Cd tartalom miatt Hasonló a helyzet a lakossági szennyvíz iszapnál a foszfáttartalmú vízlágyítók miatt.

19 Arzén Természetben előforduló vegyületek: arzenát-ion: AsO 4 3-, arzenit-ion: AsO 3 3- (az előzőnél mérgezőbb), dimetil-arzin: (CH 3 ) 2 AsH (illó vegyület), trimetil-arzin: (CH 3 ) 3 As (illó vegyület), dimetil-arzinsav (kakodilsav): (CH 3 ) 2 AsOOH (nem illó). A szervetlen arzén vegyületek bakteriálisan metileződhetnek. dimetil-arzintrirmetil-arzin

20 Arzén körforgása a természetben

21 Arzén szennyezés veszélye A legtöbb légköri emisszió a réz kohászatból és a széntüzelés pernyéjéből származik. A talajba kerülő arzén legnagyobb problémája, hogy az arzenát-ion AsO 4 3- szerkezetileg megfelel a foszfát-ionnak PO 4 3-, így beépülése a növényekbe, egyéb élőlényekbe különösebb nehézség nélkül végbe megy. A beépült arzén mennyiségtől függő toxikus hatást fejt ki. Legnagyobb gond az arzéntartalmú ivóvíz. nem környezet szennyezés, hanem kőzet beoldódás eredménye

22 Ivóvíz arzén mentesítése

23 Arany Ebben az esetben nem az arany, hanem arany kinyerésének technológiája jelenti a potenciális veszélyt a környezetre. Régen ekkora darabokat kerestek Napjainkban a μm-es szemcseméret kitermelése folyik. Gazdaságos: Au tartalom > néhány g Au / tonna közet A világ éves cianid termelésének 18%-át az aranykinyerési technológiához használják

24 Arany kinyerés kémiai folyamata 4 Au + 8 NaCN + O H 2 O = 4 NaAu(CN) NaOH adszorpciós dúsítás aktív szénen leoldás elektrolízis

25 Arany kinyerés technológiája

26 Nagybányai cianidos zagytározó

27 Széntüzelés okozta fém emissziók A fém a tüzelőanyagban: szervetlen és szerves vegyületek A fém égetés után: oxidok, kloridok, szulfátok A szénben található néhány nyomelem várható maximális koncentrációja

28 Néhány nyomelem leválasztási helye a széntüzelésű kazán füstgáz tisztításánál

29 Szénsalakból történő kioldódás A jelentős kalcium-oxid tartalom miatt az áthaladó esővíz lúgos lesz, így a toxikus fémek közül elsősorban az arzenátok kioldódására lehet számítani. AsO 4 3- AsO 3 3-

30 Hulladék égetés és fém emisszió Hasonló a helyzet, mint a széntüzelésnél csak egyes fémek kiugróan nagy koncentrációban jelentkezhetnek. - Műanyagokban (színező anyagok, katalizátor maradványok) Cr, Pb, Sb, Cd, As - A PVC-ben lévő klórtartalom növeli a füstgáz illó fém-klorid tartalmát. - Gomb akkumulátorok: Ni, Hg A hulladék égetés salakja lakossági hulladéklerakóba kerülhet takaró földként. A toxikus fémek kimosódása a csurgalék víz kezelésével valósul meg.

31 Szénszűrős tálcás adszorber Alkalmas: higany, szénhidrogének, szagok megkötésére, ha nincs más megoldás Hátrány: drága, vízgőzt is megköti, ketonok adszorpciójakor begyullad !!!!

32 Bányavíz okozta környezetszennyezés Minden olyan bányában, ahol szulfidos ércek fordulnak elő. A meleg, levegővel érintkező, nedves bányafalon a kénbaktériumok az oldhatatlan fém szulfidokat vízoldható szulfátokká oxidálhatják. Szénbányászatnál a kiszivattyúzott bányavíz savas. FeSO 4 Fe 2 (SO 4 ) 3 Fe 2 (SO 4 ) H 2 O = 2 Fe(OH) H 2 SO 4 O2O2 A bauxit bányából szivattyúzott víz jó minőségű is lehet (nincs jelen szulfidos érc) A szén kísérő ásványa a pirit: 2 FeS O H 2 O4 SO Fe H + kénbaktérium

33 Bányavíz okozta környezetszennyezés Acid mine drainage, as experienced in Mpumalanga, causes serious environmental and health implications Radio active acid mine drainage mine sludge pours into the Crocodile Limpopo River in June pic censorbugbear

34 Bányavíz okozta környezetszennyezés Gyöngyösoroszi elhagyott tárnából kifolyó savas bányavíz.

35 Bányavizek fémtartalmának kicsapása különböző anyagokkal

36 Folyóvizek sótartalmának növekedése ÖNTÖZÉS A kevés öntözővíz só koncentráció növekedést okoz a gyökér közelében A bőséges öntözővíz sótartalom beáramlást eredményez a talajvízbe → vízgyűjtőbe

37 Folyóvizek sótartalmának növekedése Felső szakaszon jelentős öntözéses gazdálkodás Alsó szakaszon megnövekszik a sótartalom, öntözésre nem lehet használni Holt tenger Öntözővíz sótartalma < 500 mg/dm 3

38 Talaj sótartalmának növekedése Erdőirtás hatása

39 Síkosság mentesítés A fagyáspont csökkenés függ a vízben oldható részecske számtól, de korrózió veszély az ionokra történő disszociációkor. A klorid ion különösen korrózió veszélyes. Nátrium-klorid: NaCl → Na + + Cl - 1 mól nátrium-kloridból 2 mól ion, korrózió veszély, káros a növényekre, tönkreteszi az áteresztő képességet, de a legolcsóbb. Magnézium-klorid: MgCl 2 → Mg Cl - 1 mól magnézium-kloridból 3 mól ion, korrózió veszély, nem káros a növényekre, jóval drágább az előző háromnál KCl → K + + Cl - 1 mól kálium-kloridból 2 mól ion, korrózió veszély, hasznos a növényeknek, (műtrágya), drágább, mint a nátrium-klorid Kálium-klorid: Kalcium-klorid: CaCl 2 → Ca Cl - 1 mól kalcium-kloridból 3 mól ion, korrózió veszély, növények jobban tűrik, drágább, drágább az előző kettőnél A klorid lecserélhető acetátra → kisebb korrózió veszély!

40 Síkosság mentesítés Karbamid: Karbamid → nem disszociál 1 mól karbamidból 1 mól oldott részecske, nincs korrózió veszély, nem káros a növényekre (műtrágya), drága Glikolok: etilén-, propilén-glikol Glikolok→ nem disszociál 1 mól glikolból1 mól oldott részecske, nincs korrózió veszély, drága, repülőgépeknél ezt használják Érdesítők: homok, zeolit Városban problémás lehet, mivel a kiszórt szilárd anyag végül a csatornában köthet ki. Leülepedve szűkíti az átáramlási keresztmetszetet.

41 Elhasznált termálvizek Termálvíz: 30 o C-nál melegebb felszín alatti víz Gyógyvíz: amelyet valamilyen szempontból gyógyhatásúnak minősítenek, nem feltétlenül meleg, de ásványvíz. Ásványvíz: az oldott összes szilárd ásványianyag-tartalma mg/l között van, és tartalmazza az alább felsorolt aktív biológiai anyagok valamelyikét: Lítium-ion legalább 5 mg/l,Lítium Szulfid-ion vagy titrálható kén legalább 1 mg/l,Szulfid Metakovasav legalább 50 mg/l,Metakovasav Nátrium-ion kevesebb 200 mg/l-nél,Nátrium Magnézium-ion legalább 20 mg/l,Magnézium Kalcium-ion legalább 60 mg/l,Kalcium Bromid-ion legalább 5 mg/l,Bromid Jodid-ion legalább 1 mg/l,Jodid Fluorid-ion 0,8-1,2 mg/l,Fluorid Radonaktivitás legalább 37 Bq/l,Radonaktivitás Szabad szén-dioxid legalább 1000 mg/lszén-dioxid ivóvíz: 500 mg/dm 3 ásványi anyagtartalom alatt

42 MmóvárEgerszalókZalakarosHszoboszló Na Ca Mg Fe0,1 0,150,8 ammónia100,4315 K117 Cl J20,030,056 F5212 HCO HBO H 2 SiO CO S3,50,16 Gyógyfürdő víz összetételek mg/dm 3 -ben

43 Elhasznált termálvizek Az elhasznált termálvizek a csak a hőtartalom hasznosítása céljából felszínre hozott vizekkel ellentétben nem sajtolhatók vissza, így növelik a befogadó vízfolyások sótartalmát. Közcsatornába: g/dm 3 Felszíni vízfolyásba: 1.0 – 2 g/dm 3 Nátrium egyenérték % < 45 sótartalom, területi kategóriától függően Nátrium egyenérték % = ––––––––––––––––––––––––––––––––––– Na eé Na eé + K eé + Ca eé + Mg eé Na eé: Na mg/dm 3 / 23 K eé: K mg/dm 3 / 39,1 Ca eé: Ca mg/dm 3 / 20Mg eé: Mg mg/dm 3 / 12 Lehetséges megoldás: puffer tározó építése, szakaszos leengedés nagy vízhozamnál.

44 Hőszennyezés Elhasznált termálvizek közvetlen beengedése vízfolyásokba. Geotermikus energiahasznosítás üzemzavara. Felszíni vízfolyások használata hűtővízként (pl.: atomerőmű, fosszilis erőművek) Hatás: szerves anyag termelés növekedése, oxigén koncentráció csökkenése, anaerob folyamatok gyorsulása, ammónium ion koncentráció növekedése, vízi ökoszisztéma változása. Védekezés: felszíni vízfolyásokba csak 40 °C-nál kisebb hőmérsékleten, hűtőtavak és vésztározók kiépítése.


Letölteni ppt "HAGYOMÁNYOS ÉS MEGÚJULÓ ENERGIAFORRÁSOK KÖRNYEZETI HATÁSAI Műszaki menedzser B.Sc. hallgatók részére Dr. Bajnóczy Gábor egyetemi docens Kémiai és Környezeti."

Hasonló előadás


Google Hirdetések