MODELY SORPCE VOC V ZEMINÁCH VS. METODY STATICKÉ HEAD-SPACE A KAPALINOVÉ EXTRAKCE

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "MODELY SORPCE VOC V ZEMINÁCH VS. METODY STATICKÉ HEAD-SPACE A KAPALINOVÉ EXTRAKCE"

Mária Pokorná
před 7 lety
Počet zobrazení:

1 VYSOKÁ ŠKOLA CEICKO-TECNOLOICKÁ V PRAZE Fakulta technologie ochrany prostředí ODELY SORPCE VOC V ZEINÁC VS. ETODY STATICKÉ EAD-SPACE A KAPALINOVÉ EXTRAKCE Veronika Kučerová Doc. Ing. Josef Janků, CSc. kucerovv@vscht.cz

2 Plán provedení odelová kontaminace Určení základních charakteristik matrice Stanovení obsahu VOCs metodou head-space a extrakcí methanolem Porovnání výsledků a jejich použití pro zpřesnění sorpčních modelů zemina - kontaminant

3 Vlastnosti zeminy Sušina Elementární složení Distribuce velikostí částic Vlhkost Sypná hustota a hustota částic zeminy Pórovitost, objem pórů

4 Kontaminace vzorku odelový kontaminant PCE - rozpuštěn v dest. vodě Příprava stand. vzorků reálné zeminy - sušení, částice < 2 mm odváženy do 40 ml vialek (dle U.S. EPA) Úprava vlhkosti destilovanou vodou Kontaminace, homogenizace a ustálení rovnováhy Opakovaný odběr head-space pro analýzu a konzervace methanolem a přídavek sušidla

5 Statická head-space ead-space = parní prostor nad matricí ve vzorkovnici Koncentrace analytu v parní fázi závisí na T, TOC Negativní vlivy: vysoká vlhkost zeminy vysoký obsah OC a jílovitých částic vysoká rozpustnost kontaminantu ve vodě odpařování lehčích frakcí během odběru vzorku a skladování ead-space vzorkovnice

6 Záchyt analytu na sorbent Sorpční trubička Skleněný T-kus pro nástřik Plynotěsná stříkačka Čerpadlo Vak s N 2 Při konstrukci byly použity nesorbující materiály.

7 Extrakce methanolem metoda konzervace vzorku Postup: Definovaným množstvím methanolu se konzervuje vzorek zeminy za přídavku bezvodého Na 2 SO 4 omogenizace 20 minut v ultrazvukové lázni, sedimentace jemných částic Stripování extraktu z reagenční vody a zakoncentrování na sorbent objem pórů

Stripování (Purge-and-trap) Prosávání kapalného či tuhého vzorku inertním plynem a zachycení analytu na sorpční kolonku se sorbentem sorpční trubička odlučovač

8 Stripování (Purge-and-trap) Prosávání kapalného či tuhého vzorku inertním plynem a zachycení analytu na sorpční kolonku se sorbentem sorpční trubička odlučovač kapének Podmínky: čistota používaných plynů použití reagenční vody použití konstrukčních materiálů nesorbující analyt Stripovací aparatura vzorek přívod N 2 frita

9 Desorpce ze sorbentu, C Sorbent = TENAX R Termická desorpce při 300 C po dobu 25 min na zařízení UNITY (fy arkes International) Následuje analýza na C - ECD Sorpční trubičky

10 Rovnovážný systém kontaminant zemina půdní vzduch půdní vlhkost K S zemina X S úvod analýza sorpční modely výsledky vzduch X voln á fáze K SW voda X W A, AW, AS hmotnost látky A v půd. vzduchu, vlhkosti, na částicích A, Celk celkové množství látky A, S hmotnost půd.vzduchu, sušiny A, Celk A, Celk C A X AS A C AW X A, Celk X A W AW S AS A, Celk X,X W, X S rel. hm. podíl látky A ve fázi C AS koncentrace látky A v sušině koncentrace látky A v půd.vzduchu C A X S AS

11 Sorpční modely Karickhoff; 984 X bez W K OC OC bez f S Parametrický model; Strenge, Peterson, 989 X bez W K d bez S K d 2 0 KOC (57,735 foc 2,00 foj 0,4 f Pr ach 0,005 f Písek ) K distribuční konstanta f hmotnostní podíl OC organický uhlík OJ jílové částice

12 Sorpční modely Nekorigovaný model; Čermáková, 999 X bez W K OC f OC bez f OJ S Korigovaný model; Slezáková, 2002 X bez W K OC f OC c e bez dw e bf OJ S w hm. zlomek vlhkosti

13 Nová alternativa odel Si/Al X T T 25 C bez W K bez S K K OC kw PCE f Al 0,57735 f 0,0280 f 0,00005 f ( e OC Al Si ) 0,05 0,04 Závislost konstanty k w na vlhkosti k ( PCE ) w ab b c w w d d 0,03 kw 0,02 0,0 0,00-0,0 0 0, 0,2 0,3 w naměřená data, b interpolace f hmotnostní podíl Al ~ jílové minerály Si ~ SiO 2 k W konstanta

14 úvod teorie sorpční modely výsledky Vlastnosti matrice 5 vzorků zemin s rozdílným obsahem OC vlhkost,2; 0; 20 hm.% 3 opakování 45 vzorků Vzorek vz00 vz0 vz02 vz03 vz04 TOC % 0,0,6 5,0 0,5 3,3 Pórovitost % 37, 49,5 55,5 6, 59,9 Obsah částic <0,056 mm % 2,0, 9, 2,5 0,0 Obsah Al % 9,8 8,2 7,9 6,9 8,4 Obsah Si % 32,9 34,3 3,5 26,8 34,3

15 Karrickhoff Nekorig. Parametr. Korig. Si/Al eo extrakce výtěžnost % úvod teorie sorpční modely výsledky Porovnání výtěžností při vlhkosti,2 hm. % Porovnání výtěžností při vlhkosti,2 hm. % eo 0 % OC,6 % OC 3,3 % OC 5,0 % OC 0,5 % OC

16 výtěžnost % úvod teorie sorpční modely výsledky Porovnání výtěžností při vlhkosti,2 hm. % 50 0 % OC,6 % OC 00 3,3 % OC 50 5,0 % OC 0 odel Si-Al eo použitý sorpční model 0,5 % OC

17 Karrickhoff Nekorig. Parametr. Korig. Si/Al eo extrakce výtěžnost % úvod teorie sorpční modely výsledky Porovnání výtěžností při vlhkosti 0 hm.% 0 % OC,6 % OC 300 3,3 % OC 200 5,0 % OC eo 0,5 % OC použitý sorpční model

18 úvod teorie sorpční modely výsledky Porovnání modelu Si/Al s ostatními Zpětná výtěžnost (R eo ) extrakce methanolem 00 % Zpětná výtěžnost (R S ) analýzy head- space Porovnání sorpčních modelů navzájem model Karrickhoff Nekorigovaný Parametrický Korigovaný Si/Al Průměrný (R eo - R S ) 37,6 36,0 32,6 9,4 25,7 Dosažená korekce modelu Si/Al,9 0,3 6,8 65,7 %

19 Shrnutí Verifikace head-space metody a extrakce methanolem Nejistota head-space metody 28 % a extrakce 30 % Rozšíření sorpčních modelů zemina VOCs Výhody: menší množství vzorku na charakterizaci matrice, finančně nenáročné, rychlé a dostupné stanovení XRF, menší chyba oproti suché sítové analýze Aplikace na reálné zeminy při atmogeochemickém průzkumu

20 Aplikace pro atmogeochemii odběrová sonda sorbent zemina páry čerpadlo odběrová sonda

21 Děkuji Vám za pozornost!

Podobné dokumenty

Vzorkování pro analýzu životního prostředí 9/14. RNDr. Petr Kohout doc.ing. Josef Janků CSc.

Vzorkování pro analýzu životního prostředí 9/14 RNDr. Petr Kohout doc.ing. Josef Janků CSc. Letní semestr 2014 Vzorkování pro analýzu životního prostředí - N240003 1. Úvod do problematiky vzorkování 2.