PODPORA ŽELEZNÝCH NANOČÁSTIC ELEKTRICKÝM PROUDEM LABORATORNÍ TESTY

Transkript

1 PODPORA ŽELEZNÝCH NANOČÁSTIC ELEKTRICKÝM PROUDEM LABORATORNÍ TESTY TA J. Nosek, L. Cádrová, M. Černík J. Hrabal, M. Sodomková

2 Sanace pomocí nzvi Ekologicky šetrná sanační metoda Hlavní inovativní prvky nzvi Vysoká reaktivnost Mobilita horninovým prostředím Realita Omezená migrace horninou Zvýšit a prodloužit reaktivnost Hledání možných vylepšení vs 1 1 µm 100 nm 500 nm

3 Sanace pomocí nzvi Zlepšení vlastností nzvi Standardní způsob: povrchová modifikace (tenzidy, oleje, škroby, surfaktanty, anorganická modifikace) F Elektrostatická repulze D van der Waalsova atrakce Fe0 VODA DNAPL Přizpůsobení prostředí (pomocí elektrického proudu) + DC -

4 nzvi + el. proud Motivace Migrace ADAMS, A. (2006): Transport of Nanoscale Zero Valent Iron Using Electrokinetic Phenomena. Reaktivita LUOA, H. a kol. (2010): Prevention of iron passivation and enhancement of nitrate reduction by electron supplementation. Laboratorní testy Kolonové testy (migrace nzvi při aplikaci el. proudu) Reaktorové testy (reaktivita nzvi podpořená el. proudem)

5 zeta-potenciál (mv) Migrace nzvi + el. proud Elektrokinetické mechanismy Elektroosmóza, elektromigrace omezené účinky (potřeba velkých výkonů, omezený dosah) - elektromigrace + 0 hour 5 hours 17 hours Elektrolytický rozklad vody Vliv na zeta-potenciál nzvi O 2 H NANOFER25+Tween80 Anoda + - Katoda ph (-)

6 Migrace nzvi + el. proud Kolonové testy s horninou křemičitý písek (k f = m/s, n ef = 39%) 2 kolony s různou polaritou napětí, 1 kolona bez ss proudu měřící cela + - SS zdroj míchadlo kolona výstup ICP-OES DLS ph Vodivost ORP ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ nanofe 0 peristaltické čerpadlo (dávkovací) peristaltické čerpadlo (oběhové) zásobník vody Kolona SS zdroj Polarita (spodní / svrchní elektroda) Fe in (mg/l) Délka (cm) K5 (DC+ ) 30V / 7,6mA + / ,8 K6 (DC +) 30V / 7mA / ,3 K7 (no DC) 0V / 0mA ,7

7 Migrace nzvi + el. proud Výstupní koncentrace Fe Kolonové testy s horninou Fe out / Fe in K5 (DC + -) K6 (DC - +) K7 (no DC) Feout / Fe in (%) Pórový objem

8 Fe v koloně / ΣFein (%) Migrace nzvi + el. proud Kolonové testy s horninou Rozložení Fe v koloně 30 K5 (DC + -) K6 (DC - +) K7 (no DC) L (cm)

9 zeta-potenciál (mv) ph Migrace nzvi + el. proud ph na výstupu z kolony K5 (DC + -) K6 (DC - +) 8.6 Kolonové testy s horninou Pórový objem Zlepšení migrace nzvi - vliv ph na zeta-potenciál - odpuzování od záporné elektrody NANOFER25+Tween ph (-)

10 Reaktivita nzvi + el. proud Reaktorové testy Studium rozkladu CLE v kontaminované vodě z lokality 1. pouze pomocí ss proudu (vysoké napětí, různé materiály elektrod) 2. nzvi + el. proud Uzavřené míchané reaktory (2,5l), ocelové elektrody, pravidelné odběry, analýzy (ph, ORP, Vodivost, anionty, CLE) oddělené elektrodové prostory (iontová membrána) neoddělené uspořádání

11 ORP (mv) ph (-) Reaktivita nzvi + el. proud Reaktorový test (voda Hořice) Suma CLE 25 mg/l, cca 70% cis-1,2-dce 3 míchané reaktory: FeP (nzvi+el.proud), Fe (nzvi), Kontrolní nzvi 0,5 g/l, ocelové elektrody, napětí 1 V/cm, 30 dní Vývoj ph v čase ph FeP ph Fe ph kontrolní Čas (dny) Vývoj ORP v čase ORP FeP ORP Fe ORP kontrolní Čas (dny)

12 Vodivost (µs/cm) Reaktivita nzvi + el. proud Reaktorový test (voda Hořice) 900 Vývoj vodivosti v čase Vod. FeP Vod. Fe Vod. kontrolní Čas (dny) Čas (dny) Sírany FeP (mg/l) Sírany Fe (mg/l) Sírany kontrolní (mg/l) 1 42,1 32,1 42,8 6 28,5 22,9 38,6 8 23,2 32,2 42, ,7 37,0 42, ,5 36,3 44,2

13 suma ClU (µg/l) Reaktivita nzvi + el. proud Suma ClE v čase Reaktorový test (voda Hořice) - při společné aplikaci nzvi a el proud pokles sumy ClE o 97% (oproti cca 40% poklesu bez el FeP Fe proudu) 5000 kontrolní - celkem spotřeba 150 W/h Čas (dny) - odpovídá 4 W/den na 1 g nzvi 1.0 Normované konc. ClU v čase - reaktor FeP 1.0 Normované konc. ClU v čase - reaktor Fe 0.8 PCE 0.8 C/Cmax (-) TCE cis-1,2-dce vinylchlorid C/Cmax (-) PCE TCE cis-1,2-dce vinylchlorid Čas (dny) Čas (dny)

14 Reaktivita nzvi + el. proud Reaktorový test (voda Hořice) Kontrolní Fe FeP 90% goethit 10% magnetit 80% magnetit 20% Fe(OH) 2

15 Závěr Migrace nzvi + el. Proud Zlepšení migrace nzvi Vliv ph na zeta-potenciál částic a odpuzování od záporné elektrody Reaktivita nzvi + el. Proud Efektivnější redukce ClE (zlevnění metody, pro stejnou účinnost stačí cca 1/3 nzvi) Oba zjištěné mechanismy se ukazují být velmi nadějnými pro plné nasazení v provozu

16 Děkuji za pozornost.