Környezettechnológia kémiai módszerei Tolner László egyetemi docens Környezettudományi Intézet Talajtani és Agrokémiai Tanszék Tananyag: http://www.mkk.szie.hu/dep/talt/tl/Kemalap/ Barótfi: Környezettechnika (Mezőgazda kiadó 2000)

Környezettechnológia kémiai módszerei A tantárgy rövid leírása: A tantárgy a levegőtisztaság-védelem, szennyvízkezelés, talajtisztaság-védelem, hulladék kezelés és sugárvédelem területén alkalmazható környezetvédelmi technológiák alapját képező kémiai folyamatokat ismerteti. (sav-bázis, redox, csapadékképződési, szorpciós, ioncsere, kémiai lebontási átalakítási folyamatok, stb.)

Anyagáramlás az emberi tevékenység hatására Természet Ártalmatlanítás Ipar Közlekedés Mezőgazdaság Átalakítás Szennyezés Elválasztás Hasznosítás

Környezetvédelmi projekt Szennyezés Problémafelismerés Elhivatottság Megoldás Szaktudás Eszközök Pénz Pályázat Hatóság Kapcsolat

Levegő Víz Talaj Gázok, gőzök, porok Oldott anyagok, lebegő anyagok Mit védünk? Gázok, gőzök, porok Levegő Égéstermékek, füst, por, oldószer, szaghatás Oldott anyagok, lebegő anyagok Víz Toxikus anyagok, káros baktériumok Oxigén, és tápanyagforgalom Szilárd, folyékony, légnemű szennyezés Talaj Földtani közeg Felszín alatti víz Hulladék, szennyvíz, Légköri ülepedés

Erőművek, fűtés, közlekedés, anyagátalakító iparágak. Üvegházhatás, Szennyező anyag Mesterséges források Hatás Por Erőművek, bányászat, magas hőmérsékletű folyamatok, közlekedés. Az albedo megnövelése, szennyeződés, ködképződés, káros hatás az élőlényekre. Szennyező gázok (CO2, CO, NOx SO2, F, CH4, …) Erőművek, fűtés, közlekedés, anyagátalakító iparágak. Üvegházhatás, ózonfogyasztás, füstköd, savas ülepedés, toxikus hatás. Fémvegyületek (nehézfémek) Erőművek, fűtés közlekedés, fémkohászat, felületkezelés. Akut és krónikus mérgezés, bioakkumuláció. Savak/bázisok Anyagátalakító pH-változás.

Szennyező anyag Források Hatás Növényi tápanyagok Műtrágyaipar, mezőgazdaság, háztartások. Eutrofizáció, oxigénfogyasztás. Sók Sóbányászat, felszín alatti vizek, kémiai iparok. Felszíni édesvizek elsózása. Talajok szikesedése Peszticidek Kémiai iparok, mezőgazdaság . Toxikus hatás, perzisztens vegyületek akkumulációja. Tenzidek Ipar, háztartások. Oxigénfogyasztás, habképződés, felszíni vizek terhelése.

Szennyező anyag Források Hatás Szerves vegyületek Anyagátalakító iparágak. Oxigénfogyasztás. Szerves anyagok Háztartások, mezőgazdaság, faipar, papíripar Olajok Ásványolaj-kitermelés, -szállítás, és feldolgozás, petrolkémia, közlekedés. Feldúsulás a vizek felszíni rétegében, gázcserélődés akadályozása. Színezékek, műanyagok Oxigénfogyasztás, felszíni vizek szennyezése.

Szennyező anyag Források Hatás Oldószerek Feldolgozó ipar, háztartások. Oxigénfogyasztás, habképződés, felszíni vizek terhelése. Radionuklidok Atomtechnika, atomfegyverek. α-, β-, γ-sugárzás, a bio-makromolekulák elbontása, az élőlények károsítása. Hulladék Ipar, bányászat, háztartás, szennyvíziszap. Területek elfoglalása, kultúrtájak károsítása, talajszennyezés, felszín alatti vizek szennyezése Meddő Bányászat, érckitermelés. Kultúrtájak károsítása, erózió, víz-, talajszennyezés

Követelmények Alapkövetelmény: kémiai alapismeretek (Függetlenül attól, hogy a félév során említésre került, vagy nem.) Számítási feladat 50 pont (min 51% teljesítmény) Szóbeli vizsga a következő tételek alapján 50 pont

Szóbeli vizsgatételek 2012! A periódusos rendszer felépítése, fontosabb elemcsoportok jellemzése Vegyületek, kötéstípusok. Oxidációs szám (oxidációs szám a fontosabb elemek vegyületeiben) Reakció sebesség, katalízis. Kémiai egyensúlyok. Sav bázis reakciók, pH. Puffer rendszerek. Oldódás, oldhatóság. Komplex vegyületek és alkalmazásaik. Homogén és heterogén rendszerek. Az abszorpció. Az adszorpció. Kolloid rendszerek és tulajdonságaik. Felületaktív anyagok és alkalmazásuk. Hőbontás, oxidáció Füstgáz-tisztás kémiai folyamatai Kipufogógáz-tisztás kémiai folyamatai Víz és szennyvíztisztítás kémiai folyamatai Szennyezések csapadékképzésen alapuló elválasztása

Szóbeli vizsgatételek kapcsolódásai az összefoglaló tételekhez Füstgáz- és kipufogógáz-tisztás kémiai folyamatai Oxidációs szám (oxidációs szám a fontosabb elemek vegyületeiben) Kémiai egyensúlyok. Víz és szennyvíztisztítás kémiai folyamatai Sav bázis reakciók, pH. Puffer rendszerek. Oldódás, oldhatóság. Komplex vegyületek és alkalmazásaik Kolloid rendszerek és tulajdonságaik Homogén és heterogén rendszerek. Felületaktív anyagok és alkalmazásuk. Kipufogógáz-tisztás kémiai folyamatai Reakció sebesség, katalízis. Alapismeretek része A periódusos rendszer felépítése, fontosabb elemcsoportok jellemzése. Vegyületek, kötéstípusok.

A szóbeli vizsgatételek kapcsolódásai Záróvizsga tételekhez 1. Mutassa be a levegő védelmét szolgáló műszaki megoldásokat technológiákban! Füstgáz-tisztás kémiai folyamatai Kipufogógáz-tisztás kémiai folyamatai 2. Mutassa be a vizek védelmét szolgáló műszaki megoldásokat technológiákban! Víz és szennyvíztisztítás kémiai folyamatai 3. Mutassa be a talajok védelmét szolgáló műszaki megoldásokat technológiákban! Kolloid rendszerek és tulajdonságaik. 17. Kémiai ipari technológiai megoldások a környezet védelmében. Az abszorpció. Az adszorpció. Szennyezések csapadékképzésen alapuló elválasztása Hőbontás, oxidáció + az 1., 2., 3. tételnél megadottak

1. A periódusos rendszer felépítése, fontosabb elemcsoportok jellemzése Az elemeket rendszámuk szerint növekvő sorrendben tartalmazó táblázat, amelyben egymás alatt a hasonló fizikai és kémiai tulajdonságú elemek találhatók. A kémiai tulajdonságot elsősorban a külső héjon található elektronok határozzák meg.

2.Vegyületek, kötéstípusok. Ionos kötés: Nagy elektronegativitás különbségű elemek közötti elektronátadással ellentétes töltésű ionok jönnek létre. A kötés az ionok között elektrosztatikus vonzás. Kovalens kötés: Közös elektronpár révén megvalósuló elsőrendű kötés Fémes kötés: Fémkationok és közöttük könnyen mozgó elektrongáz alkotja. Másodlagos kötések: Van der Waals - kötés: orientációs effektus (dipólusok kölcsönhatása) indukciós effektus (indukált dipólus kölcsönhatás) diszperziós effektus (nem dipólusok kölcsönhatása) Hidrogén – kötés: H és nagy elektronegativitású atom (O, N, F) közötti elektrosztatikus vonzás A nagy töltéssűrűségű proton (H+) és nagy elektronegativitású elemek szabad elektronpárja közötti kapcsolat.

Szilárd anyagok - kristályrácsok Atomrács: rácspontokban atomok, közöttük kovalens kötés Ionrács: rácspontokban ionok, közöttük elektrosztatikus vonzás Molekularács: rácspontokban molekulák, közöttük van der Waals kötés Fémrács: rácspontokban fémionok, közöttük elektrongáz

Elektronakceptorok – Oxidálószerek: 3. Oxidációs szám (oxidációs szám a fontosabb elemek vegyületeiben) Elektronakceptorok – Oxidálószerek: O2, NO3-, MnIII, MnIV, FeIII vegyületek, SO42- Elektrondonorok - Redukálószerek: növényi maradványok talaj szervesanyag C tartalma szerves N, S (-NH2, -NH, -SH, NH4+, S2-) , Mn2+, Fe2+

Az elemek lehetséges oxidációs számai

A nitrogén oxidációs állapotai HNO2 salétromossav HNO3 salétromsav

Nitrogén körforgalom Denitrifikáció Szennyvíz-tisztitásban is NO3- + CH3OH → N2 + CO2 + H2O + OH-