ROZKLAD NIEKTORÝCH AROMATICKÝCH ZLOŽIEK BENZÍNU OZONIZÁCIOU A OZONIZÁCIOU V KOMBINÁCII S ĎALŠÍMI PROCESMI

Transkript

1 ROZKLAD NIEKTORÝCH AROMATICKÝCH ZLOŽIEK BENZÍNU OZONIZÁCIOU A OZONIZÁCIOU V KOMBINÁCII S ĎALŠÍMI PROCESMI Katarína Šimovičová, Ján Derco, Mária Valičková, Michal Melicher

2 Rámcová smernica o vode 2000/60/ES Európsky parlament a Rada prijali Rámcovú smernicu o vode 2000/60/ES (RSV) vznikla povinnosť pre členské krajiny EÚ transponovať požiadavky RSV do národnej legislatívy zabezpečiť ich postupnú implementáciu v podmienkach Slovenska v zmysle príslušných ustanovení RSV.

3 Ciele RSV ochrana životného prostredia dosiahnutie dobrého stavu všetkých vôd do roku 2015 vylúčenie prísunu rizikových prioritných látok do vodného prostredia a ich znižovania vo vodnom prostredí.

4 Ropné uhľovodíky ropné uhľovodíky sú zdrojom toxicity pre vodný ekosystém sú príčinou chronického účinku v tejto oblasti čistiarne odpadových vôd z ropných rafinérií na ich čistenie využívajú mechanické a fyzikálnochemické metódy

5 BTEX benzén, toluén, etylbenzén a tri izoméry xylénu pre ich vlastnosti ( polarita a rozpustnosť ) ľahko prenikajú do pôdy a podzemnej vody môžu zapríčiniť ich vážnu kontamináciu patria medzi najtoxickejšie zložky benzínu

6 benzén bol (WHO) zaradený medzi karcinogénne zlúčeniny BTEX patria medzi najčastejšie sa vyskytujúce kontaminanty vo verejnej vodovodnej sieti v USA, kde hlavným zdrojom pitnej vody sú podzemné vody

7 BTEX tvoria asi 18 % ( w / w ) v štandardnej zmesi benzínu zloženie benzínu sa môže značne líšiť v závislosti od výrobcu, rafinácie a čase výroby BTEX nepriaznivý vplyv na zdravie človeka

8 BTEX sú významnou percentuálnou zložkou benzínu 18% Iné uhľovodíky BTEX 82%

9 Zastúpenie jednotlivých BTEX zlúčenín v benzíne benzene toluene ethylbenzene o-xylene m-xylene p-xylene 9% 11% 31% 26% 12% 11%

10 Experimentálna časť Modelová vzorka - pripravená z jednozložkových štandardov benzénu, toluénu, p-xylénu a o-xylénu v metanole od Dr.Ehrenstorfer, benzínu NATURAL 95 a destilovanej vody

11 Ozonizácia -v laboratórnom jet-loop ozonizačnom reaktore s rozmermi: výška = 1,0m, priemer = 0,08m efektívny objem = 3,5 dm3. Rýchlosť miešania (2,5 dm3.min 1) reakčnej zmesi v reaktore bola zabezpečená membránovou pumpou, generátor ozónu od firmy Lifetech s maximálnou produkciou ozónu 5g.hod -1

12

13 Zmes O3 a O2 privádzaná do reaktora cez Venturiho ejector a súčasne ejector nasáva zmes z priestoru nad hladinou testovanej odpadovej vody, čím bola zabezpečená efektívnosť využitia ozónu v reaktore na tvorbu hydroxylového radikálu v reaktore Pen-Ray UV lampa s vlnovou dĺžkou 254 nm nezreagovaný ozón bol odvádzaný do deštrukčnej prebublávajúcej kolóny naplnenej jodidom draselným

14 vyhodnotenie procesu metódu statickej head-space extrakcie a plynovej chromatografie s MS detektorom na stanovenie BTEX vo vzorke vody na stanovenie koncentrácie ozónu vo vodnej fáze sme použili štandardizovanú metódu s indigom

15 Dosiahnuté výsledky modelová vzorka vody s BTX O3 najvyššia účinnosť odstránenia všetkých sledovaných polutantov bola dosiahnutá počas prvých 5 minút ozonizácie. Účinnosť narastala s časom ozonizácie Po 40 minútach ozonizácie sa účinnosti odstránenia jednotlivých zložiek BTX pohybovali od 80,8 do 89,8%

16 v ďalšom experimente bola sledovaná účinnosť odstránenia zložiek BTX s využitím kombinovaného O3/UV procesu počiatočné koncentrácie boli rovnaké ako pri O3 procese. Z porovnania priebehov časových závislostí je zrejmé, že účinnosti odstraňovania jednotlivých zložiek BTX pri oboch procesoch sú veľmi podobné.

17 Zmeny relatívnych koncentrácií zložiek BTX v modelovej vode počas O3/UV procesu

18 Koncentračné profily ozónu v ozonizačnom reaktore počas O3 a O3/UV procesu modelovej vzorky vody Concentration O3 [mg/l] Time [min] Concentration O3 Concentration O3/UV Nižšia koncentrácia ozónu pri O3/UV procese je spôsobená rozkladom ozónu na hydroxylové radikály

19 O3 a O3/UV experiment so vzorkou vody kontaminovanou benzínom Natural 95 účinnosť odstránenia BTEX z vody kontaminovanej benzínom Natural 95 bola výrazne nižšia ako pri modelovej vzorke iba s BTEX NATURAL 95 obsahuje okrem 18 % BTEX ešte 72% ďalších uhľovodíkových zlúčenín pri rovnakých podmienkach experimentu ozón reagoval s ďalšími prítomnými organickými zlúčeninami, čím jeho účinnosť výrazne poklesla

20 Zmena relatívnych koncentrácií BTEX zlúčenín v modelovej vzorke vody kontaminovanej benzínom Natural 95 počas ozonizácie

21 Zmena relatívnych koncentrácií BTEX zlúčenín počas O3/UV pôsobenia na modelovú vzorku vody kontaminovanú benzínom Natural 95

22 Záver skúmané procesy s využitím ozónu pri odstraňovaní sledovaných ropných látok z vodného prostredia umožňujú dosiahnuť vysoké účinnosti odstránenia týchto látok v prípade modelových vzoriek s obsahom BTX zložiek neboli pozorované významné rozdiely v dosahovaných rýchlostioach, resp. účinnostiach odstraňovania týchto zložiek procesom ozonizácie a kombinovaným O3/UV procesom

23 pri modelových vzorkách s obsahom benzínu Natural 95 boli namerané vyššie počiatočné rýchlosti ako aj celkové účinnosti odstraňovania zložiek BTEX pri použití kombinovaného O3/UV procesu výhľadovým zámerom je uskutočniť ďalšie experimenty za účelom porovnania účinností týchto procesov s ďalšími AOPs a prešetrenia toxicity medziproduktov a konečných produktov skúmaných procesov na vodné organizmy

24 Vplyv rozpúšťadla : Hodnoty EC50 inhibície luminiscencie Vibrio fischeri v kontaktnom čase 15 a 30min pre metanol EC50-15min 4,46ml/l EC50-30min 4,77ml/l Koncentrácia metanolu 10ml/l má výrazný toxický účinok pre vyššie uvedené organizmy c=5ml metanolu/l inhibíciu pohyblivosti Daphnia magna c=10ml metanolu/l 84% inhibiciu rastu koreňa horčice (Kijovská, L.: Ekotoxikológia vo vodnom hospodárstve Slovenska,Nakladateľstvo STU Bratislava 2013, str.:218)

25 Táto práca bola podporovaná Agentúrou na podporu výskumu a vývoja na základe Zmluvy č. APVV Ďakujem za pozornosť