Praktická aplikace fotochemických a fotokatalytických procesů při dekontaminaci vod



Podobné dokumenty
ADVANCED OXIDATION PROCESSES UTILIZATION FOR THE DECONTAMINATION OF HIGHLY POLUTED GROUNDWATERS

APLIKACE FOTOKATALYTICKÝCH PROCESŮ PRO ČIŠTĚNÍ KONTAMINOVANÝCH VOD

DOKUMENTACE K PILOTNÍ JEDNOTCE MIKROSÍTA/UV

NANOTECHNOLOGIES FOR NEW MATERIALS, INNOVATIONS AND A BETTER LIFE. FN-NANO s.r.o.

Radiační odstraňování vybraných kontaminantů z podzemních a odpadních vod

TESTY FOTOCHEMICKÉ SANAČNÍ JEDNOTKY VYUŽÍVAJÍCÍ SYSTÉMU KOMBINACE PEROXIDU VODÍKU A UVC ZÁŘENÍ. Radim Žebrák 1 & Hana Lipšová 2

FOTOKATALYTICKÁ OXIDACE BIOLOGICKY OBTÍŽNĚ ODBOURATELNÝCH ORGANICKÝCH LÁTEK OBSAŽENÝCH V NADBILANČNÍCH VODÁCH ZE SKLÁDEK KOMUNÁLNÍHO ODPADU

Fentonova oxidace ve zkrápěném reaktoru za kontinuálního a periodického nástřiku

VYUŽITÍ UV ZÁŘENÍ A OZONIZACE PŘI ODSTRAŇOVÁNÍ LÉČIV

Komplexní řešení pro sanace lokalit kontaminovaných kyanidy

Pilotní aplikace Fentonova činidla v prostředí se směsnou kontaminací. Pavel Hrabák, Hana Koppová, Andrej Kapinus, Miroslav Černík, Eva Kakosová

Fotokatalytická oxidace acetonu

Vývoj a testování biodegradačních metod sanace znečištění výbušninami

FERÁTY (Fe IV-VI ): TEORIE A PRAXE

Vybrané procesy potravinářských a biochemických výrob

APPLICATION OF PHOTOCATALYTIC PROCESSES FOR CONTAMINATED WATER CLEANING APLIKACE FOTOKATALYTICKÝCH PROCESŮ PRO ČIŠTĚNÍ KONTAMINOVANÝCH VOD

CHEMICKÝ PRŮMYSL PRAKTICKÁ APLIKACE TECHNIKY FOTOCHEMICKÉ OXIDACE H 2 O 2 /UVC PRO ČIŠTĚNÍ KONTAMINOVANÝCH PODZEMNÍCH VOD

Využití heterogenní fotokatalýzy pro zpracování vod obsahující azobariva technické a ekonomické překážky. Marek Smolný, Kristýna Süsserová, Jiří Cakl

DOKUMENTACE K PILOTNÍ JEDNOTCE SONOLÝZY OZONU

Základní fyzikálně-chemické procesy úpravy podzemních a povrchových vod pro hromadné zásobování pitnou vodou

Čistírny odpadních vod ČOV-AF. s dávkováním flokulantu

CELKOVÉ VYHODNOCENÍ TECHNOLOGIE MIKROSÍTOVÉ FILTRACE S UV ZÁŘENÍM A DÁVKOVÁNÍM PEROXIDU VODÍKU

ČIŠTĚNÍ A PŘEDÚPRAVA PROCESNÍCH A ODPADNÍCH VOD Z VÝROBY PAPÍRU ELEKTROCHEMICKÝM - FENTONOVÝM PROCESEM

DESINFEKČNÍ ÚČINEK FERÁTŮ PRO ÚPRAVU PITNÉ VODY LABORATORNÍ TESTY A ČTVRTPROVOZNÍ APLIKACE

Voda a její čištění s využitím reaktorů nové generace

Obsah přednášky. princip heterogenní fotokatalýzy

APLIKACE FOTOAKTIVNÍCH NÁTĚRŮ S FTALOCYANINY PRO ZVÝŠENÍ KVALITY PROSTŘEDÍ ÚPRAVEN PITNÉ VODY

Potenciál vyuţití ferrátů v sanačních technologiích

Název opory DEKONTAMINACE

IMPLEMENTACE BIOVENTINGU

LANDFILL LEACHATE PURIFICATION USING MEMBRANE SEPARATION METHODS ČIŠTĚNÍ PRŮSAKOVÝCH VOD ZE SKLÁDEK METODAMI MEMBRÁNOVÉ SEPARACE

Stanovení fotoindukovaných vlastností (rozklad modelové látky Acid Orange 7)

Laboratorní srovnání oxidačních účinků manganistanu, peroxidu a persulfátu

Technický list BUBLA 25V. Horizontální provzdušňovač. VODÁRENSKÉ TECHNOLOGIE s.r.o. Chrášťany 140 Rudná u Prahy Rev. 0

TERMICKÁ DESORPCE. Zpracování odpadů. Sanační technologie XVI , Uherské Hradiště

Voda Problematika čištění nestandardních odpadních vod v podmínkách dálničních odpočívek srovnání dvou realizovaných čistíren SBR

Orientačně lze uvažovat s potřebou cca Kcal na vypaření 1 l kapalné odpadní vody.

Technický list FUKA 5V. Vertikální provzdušňovač / Stripovací věž. VODÁRENSKÉ TECHNOLOGIE s.r.o. K vodojemu 140 Rudná u Prahy Rev.

Dekonta, a. s., Dřetovice 109, Stehelčeves, 2)

Stanovení fotokatalytické aktivity vzorků FN1, FN2, FN3 a P25 dle metodiky ISO :2013

Molekulová spektroskopie 1. Chemická vazba, UV/VIS

Čistírny odpadních vod ČOV-AF K

Sanační Technologie, 2015

Klasifikace znečišťujících látek

Biologické čištění odpadních vod - anaerobní procesy

POKYNY PRO INSTALACI A UŽÍVÁNÍ DOMOVNÍCH ČISTÍREN ODPADNÍCH VOD MEDMES 3,5,10,20,30 (ekvivalentních obyvatel)

ČIŠTĚNÍ TECHNOLOGICKÝCH VOD A VÝPUSTNÉ PROFILY CHÚ

Nepřímá termická desorpce s katalytickým spalováním - od vsázkového ke kontinuálnímu systému


MĚŘENÍ ÚČINNOSTI FOTOKATALYTICKY AKTIVNÍCH LÁTEK MEASUREMENT OF EFFICIENCY OF PHOTOCATALYTIC ACTIVE SUBSTANCES

ČISTÍCÍ ENERGIE SVĚTLA

MODELOVÁNÍ MIGRAČNÍCH SCHOPNOSTÍ ŽELEZNÝCH NANOČÁSTIC A OVĚŘENÍ MODELU PŘI PILOTNÍ APLIKACI

Manganový zeolit MZ 10

Zhodnocení výsledků prvního systematického sledování zbytků léčiv v pitných vodách v ČR

Rizikové látky v půdě. Propustné reakční bariéry. Princip - Konstrukce Návrh Alternativní řešení - Příklady

Vodní zdroje Ekomonitor spol. s r. o.

Získávání dat Metodiky laboratorních testů pro popis vlastností aktivovaného kalu a odpadní vody

ZÁSOBOVÁNÍ HASIVY ZÁSOBOVÁNÍ VODOU. Zdroje vod pro tunelové stavby

SANAČNÍ TECHNOLOGIE XV Pardubice RNDr. Ladislav Sýkora.

OPTIMALIZACE CHEMICKY PODPOROVANÝCH METOD IN SITU REDUKTIVNÍ DEHALOGENACE CHLOROVANÝCH ETHYLENŮ.

Použití vysokorychlostního čiření na odstraňování pesticidů

Vysoká škola technická a ekonomická v Českých Budějovicích. Institute of Technology And Business In České Budějovice

Průtokové metody (Kontinuální měření v proudu kapaliny)

Vysvětlivky: Důležité pojmy

Sada 7 Název souboru Ročník Předmět Formát Název výukového materiálu Anotace

FV plnoprůtokový podtlakový filtr

ZÁPIS Z KONFERENCE MĚSTSKÉ VODY 2017

ÚPRAVA VODY V ENERGETICE. Ing. Jiří Tomčala

Jatka Blovice s.r.o. provozovna Hradišťský Újezd Seznam strojů a zařízení

Problematika využití mikrovlnného ohřevu v sanačních technologiích Ing. Jiří Kroužek

LIFE2Water. Ověření a vyhodnocení technologií pro terciární dočištění komunálních odpadních vod. Radka Pešoutová AQUA PROCON s.r.o.

čistírnách odpadních vod (PČOV) hl. m. Praha

Vodní zdroje Ekomonitor, spol. s r. o.

Habart Jan, Tlustoš Pavel, Váňa Jaroslav, Plíva Petr

Ing. Jiří Charvát, Ing. Pavel Kolář Z 13 NOVÉ SMĚRY A PERSPEKTIVY SANACE HORNINOVÉHO PROSTŘEDÍ PO CHEMICKÉ TĚŽBĚ URANU NA LOŽISKU STRÁŽ

Čistírny odpadních vod 20 LET TRADICE VÝROBY

INTERAKCE NULMOCNÉHO NANOŽELEZA SE SÍRANY. Pavla Filipská, Josef Zeman, Miroslav Černík. Ústav geologických věd Masarykova Univerzita

Vícefázové reaktory. Probublávaný reaktor plyn kapalina katalyzátor. Zuzana Tomešová

TECHNOLOGIE KE SNIŽOVÁNÍ EMISÍ (SEKUNDÁRNÍ OPATŘENÍ K OMEZOVÁNÍ EMISÍ)

Oxidační účinek ferátů na autotrofní a heterotrofní mikroorganismy

Základní údaje o čistírně odpadních vod

RECYKLACE VOD OVĚŘOVÁNÍ A KONKRÉTNÍ REALIZACE. Ondřej Beneš (Veolia ČR) Petra Vachová, Tomáš Kutal (VWS Memsep)

PEMZA, ALTERNATIVNÍ FILTRAČNÍ MATERIÁL VE VODÁRENSTVÍ

DECOLORIZATION OF WASTE AND PROCESS WATER FROM THE PRODUCTION OF PAPER BY INDIRECT ELECTROCHEMICAL OXIDATION

BIOLOGICKÁ REDUKTIVNÍ DECHLORACE CHLOROVANÝCH ETHENŮ S VYUŽITÍM ROSTLINNÉHO OLEJE JAKO ORGANICKÉHO SUBSTRÁTU PILOTNÍ OVĚŘENÍ

Chemie životního prostředí III Hydrosféra (04) Samočistící schopnost vod

tel.: mobil: Web: Výrobce:

PŘIPRAVENÉ METODOU MAGNETRONOVÉHO NAPRAŠOV

Škola: Gymnázium, Brno, Slovanské náměstí 7 III/2 - Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Inovace výuky na GSN prostřednictvím ICT

Ing. Milan Vodehnal, AITEC s.r.o., Ledeč nad Sázavou

Kontrola Měření Regulace Dávkování

Předmět: Chemie Ročník: 8.

Denitrifikace odpadních vod s vysokou koncentrací dusičnanů

Látka toxická pro mikroorganismy a vyšší živočichy i v nízké koncentraci. Do prostředí se dostává: Používá se například:

Ohlašovací prahy pro úniky a přenosy pro ohlašování do IRZ/E PRTR

Mgr. Michaela Vojtěchovská Šrámková Prof. Ing. Jiří Wanner, DrSc. Ústav technologie vody a prostředí, VŠCHT Praha

Odbourávání manganistanu draselného v horninovém prostředí

GEOCHEMICKÁ REAKTIVNÍ BARIÉRA PERSPEKTIVNÍ PRVEK IN - SITU SANAČNÍCH TECHNOLOGIÍ

TLAKOVÉ MEMBRÁNOVÉ PROCESY A JEJICH VYUŽITÍ V OBLASTI LIKVIDACE ODPADNÍCH VOD

Odstraňování berylia a hliníku z pitné vody na silně kyselém katexu Amberlite IR 120 Na

Transkript:

Souhrn Praktická aplikace fotochemických a fotokatalytických procesů při dekontaminaci vod P. Mašín 1, R. Žebrák 1, P. Klusoň 2, O. Šolcová 2, 1) Dekonta a.s., Dřetovice 19, 273 42 Stehelčeves, 2) Ústav chemických procesů, AV ČR, Rozvojová 135/1, 165 2 Praha 6, E-mail: masin@dekonta.cz, Tel. +42 721 445 86 Příspěvek se zabývá využitím fotochemické H 2 O 2 /UVC a fotokatalytické TiO 2 /UV oxidace v rámci poloprovozních testů čištění kontaminovaných podzemních a odpadních vod. Fotochemická oxidace H 2 O 2 /UVC byla zkoušena na odstraňování látek z výroby anilinu (benzen, anilin, nitrobenzen) v podzemní vodě. Fotokatalytická oxidace TiO 2 /UV byla testována na rozklad endokrinních disruptorů ve vodách z městské čistírny odpadních vod. Obě technologie prokázaly vysoké účinnosti dekontaminace cílových látek, pro praxi je však vhodnější fotochemická oxidace H 2 O 2 /UVC. Klíčová slova: Fotochemická oxidace H 2 O 2 /UVC, fotokatalytická oxidace TiO 2 /UV, čtvrtprovozní měřítko, aromatické nitrolátky, endokrinní disruptory Practical application of photochemical and photocatalytic processes for the treatment of the contaminated water Summary This contribution deals with utilization of photochemical H 2 O 2 /UVC and photocatalytic TiO 2 /UV oxidation in pilot scale treatment of the contaminated groundwater and wastewater. Photochemical oxidation was tried on destruction of some compounds from production of aniline (benzene, aniline, nitrobenzene) in groundwater. Photocatalytic oxidation TiO 2 /UV was tested on destruction of some endocrine disruptors in water outlet from wastewater treatment plant. Both technologies have shown highs efficiencies of pollutant decontamination, photochemical technology H 2 O 2 /UVC shows higher efficiency then photocatalytic method. Keywords: Photochemical oxidation H 2 O 2 /UVC, photocatalytic oxidation TiO 2 /UV, pilot scale unit, aromatic nitrocompounds, endocrine disruptors. Úvod V představeném příspěvku jsou vzájemně porovnány techniky fotochemické a fotokatalytické oxidace při čištění reálných odpadních a kontaminovaných vod. Princip fotochemické oxidace H 2 O 2 /UVC spočívá ve fotoindukované degradaci H 2 O 2 působením UV záření (o vlnové délce 254 nm), za vzniku hydroxylových radikálů, které jsou schopné rozložit většinu organických polutantů [1, 2]. Hydroxylové radikály reagují s rozpuštěnými organickými kontaminanty v sérii navazujících řetězových reakcí za tvorby méně toxických reakčních intermediátů, jejichž oxidace zpravidla pokračuje až na cílové netoxické oxidační produkty CO 2 a H 2 O. V případě substituovaných uhlovodíků vznikají ještě příslušné minerální kyseliny nebo soli. Technika fotochemické oxidace H 2 O 2 /UVC je nespecifická a vhodná pro široké spektrum organických kontaminantů. Fotokatalytická oxidace TiO 2 /UV je založena na tvorbě aktivních hydroxylových radikálů a iontů superoxidů, které představují mocné oxidační reagenty, schopné rozkládat široké spektrum organických látek [3, 4, 5]. Hydroxylové radikály a ionty superoxidů jsou generovány působením ultrafialového záření vhodných délek (obvykle v intervalu 25 až 4 nm) na vybrané polovodiče, zejména na oxid titaničitý. Jakmile TiO 2 absorbuje záření o vyšší energii, než je energetická bariéra zakázaného pásu (nejméně

3,2 ev pro anatas), dojde k přechodu elektronů z valenčního pásu do vodivostního pásu, čímž vznikají ve valenčním pásu prázdné vakance tzv. díry a proud elektronů ve vodivostním pásu. Fotogenerované elektrony jsou dobrými reduktanty (+,5 až -1,5 V oproti standardní vodíkové elektrodě) a redukují například kyslík adsorbovaný na povrchu Ti (III) nebo kyslík rozpuštěný ve vodě na superoxidový radikál O 2. Fotogenerované díry, které mají silnou oxidační schopnost, reagují na povrchu katalyzátoru TiO 2 s adsorbovanou vodou za vzniku protonu H+ a OH radikálu, který působí jako silné oxidační činidlo. Fotokatalytická oxidace TiO 2 /UV je oproti fotochemické oxidaci H 2 O 2 /UVC více specifická a vhodná pro odstraňování zejména polárních látek v nízkých koncentracích. Napadení organických molekul hydroxylovým radikálem může probíhat třemi různými mechanismy v závislosti na typu organické molekuly [6]. První možností je atak organické molekuly doprovázený přenosem protonu, kdy se z polutantu stává radikál, který dále reaguje s kyslíkem za vzniku peroxyradikálu. Další možností je atak doprovázený přenosem elektronu, který se uplatňuje zejména u molekul obsahujích vazbu C-X (kde X je halogen), kde dojde ke vzniku hydroxylového aniontu a organohalogenovaného kationradikálu. Poslední možností je elektrofilní adice, jejíž mechanismus se uplatňuje především u aromatických látek. Experimentální uspořádání Obě technologie fotochemická a fotokatalytická byly testovány ve čtvrtprovozním měřítku na speciálně zkonstruovaných prototypových pilotních reaktorech, které byly společně s dalšími potřebnými elementy (nádrže, potrubí, armatury, elektrorozvaděče) vetknuty do skladových kontejnerů a instalovány přímo na lokalitách. Obr. 1 Obr. 2 Vlevo uspořádání jednotky fotochemické oxidace H 2 O 2 /UVC v podobě mobilní dekontaminační stanice. Vpravo detail uspořádání jednotky fotokatalytické oxidace TiO 2 / UV v mobilní podobě.

1) Technologie fotochemické H 2 O 2 /UV oxidace Vlastní fotochemický reaktor viz Obr. 1 se sestával z křemenné trubice o rozměrech v mm (délka 12 x průměr 153 x tloušťka 5), která je obklopena prstencem 2 nízkotlakých germicidních UV zářivek (zn. Narva, LT 36W/UV-C) o výkonu 36 W. Výrobce deklaruje, že při provozu UV zářivek nevzniká ozón. Plášť reaktoru je vyroben z nerezové oceli pro ochranu obsluhy před UV zářením a zajištění jeho maximální odrazivosti zpět do křemenné trubice. Vstupní kontaminovaná voda byla nejprve zbavena suspendovaných látek mechanickou sedimentací a poté prošla procesem elektrochemické koagulace, kdy byly odstraněny rozpuštěné kovy, zejména Fe a Mn, které by mohly katalyzovat nežádoucí rozklad H 2 O 2 na vodu a kyslík a současně vytvářet povlaky na vnitřních stěnách křemenné trubice. Maximální koncentrační limit Fe a Mn pro optimální provoz této technologie je 1 mg/l. Takto předupravená voda byla čerpána do zásobní nádrže a odtud do fotochemického reaktoru. Před vstupem do fotochemického reaktoru byl do znečištěné vody nastřikován programovatelným dávkovacím čerpadlem 35%ní roztok H 2 O 2, který byl dokonale promíchán se vstupní vodou v mechanickém směšovači. Voda procházela fotoreaktorem zdola nahoru, doba zdržení v ozařované části byla při průtoku 35 l/min 38 s. Následně byla voda vracena zpět do zásobní nádrže. Celý proces cirkulace čištěné vody byl opakován ve více cyklech, dokud nedošlo k poklesu kontaminace na požadované limity. Peroxid vodíku je nastřikován ze zásobníku dávkovacím čerpadlem do směšovacího elementu, kde je promíchán ve znečištěné vodě před vstupem do fotoreaktoru. 2) Technologie fotokatalytické oxidace Základem byl fotokatalytický reaktor, viz Obr. 2, válcového tvaru, jehož středem prochází střednětlaká rtuťová výbojka o příkonu 2 5 W, která je uložena v křemenné trubici. Mezi křemennou trubicí a pláštěm leží mezikruží s vestavbou koncentrických fotokatalytických prstenců, opatřených imobilizovanou povrchovou vrstvou fotokatalyzátoru. Prstenec má průměr 18 mm, šířku 24 mm a výšku 15 mm, na řezu má tvar rovnoramenného trojúhelníka pro zajištění co možná nejlepší expozice vůči dopadajícímu UV záření. Jednotlivé prstence jsou nasazeny na vodicí sloupky a vždy se střídají vnitřní a vnější prstence, mezi nimiž meandrovitě protékala kontaminovaná voda. Celkem bylo v reaktoru 21 prstenců. Výbojka emitovala záření ve všech oblastech v intervalu vlnových délek λ = 2 až 7 nm, které dopadalo na šikmé horní a spodní plochy vnějších a vnitřních prstenců. Odpadní voda procházela nejprve systémem mechanické filtrace (sítové filtry, písková filtrace), kde byla zbavena nerozpuštěných či suspendovaných částic. Dále je vedena přívodním potrubím do zásobní nádrže vybavené snímačem výšky hladiny a poté do fotokatalytického reaktoru. Zde procházela znečištěná voda zdola nahoru skrz kovové prstence potažené vrstvičkou TiO 2 za současného osvitu UV záření. Reaktor pracoval v kontinuálním režimu, doba zdržení čištěné vody v reakční zóně byla regulována jejím vstupním průtokem. Při průtoku vody 1 l/hod byla doba zdržení 126 s. Vyčištěná voda opouštějící reaktor procházela skrz vyrovnávací nádrž do recipientu. Výsledky a diskuse Cílem příspěvku je představení praktické pilotní aplikace technologií fotochemické a fotokatalytické oxidace na odstraňování specifických obtížně rozložitelných kontaminantů ze znečištěných podzemních či odpadních vod. Fotochemická oxidace H 2 O 2 /UVC byla testována na dekontaminaci podzemních vod v areálu podniku vyrábějícím více než 7 let anilin, které jsou silně znečištěny benzenem, nitrobenzenem a anilinem. Koncentrace benzenu dosahuje 6 až 8 mg/l, koncentrace nitrobenzenu 9 až 15 mg/l a koncentrace anilinu 15 až 25 mg/l. Testy byly provedeny on-site, kdy byla načerpána kontaminovaná podzemní voda z několika monitorovacích vrtů do zásobní nádrže o objemu 1 l, odsazena a podrobena procesu fotochemické oxidace H 2 O 2 /UVC. Celkem bylo provedeno pět optimalizačních testů, kdy byla sledována kinetika procesu fotochemické oxidace, vlivy množství a způsobu dávkování H 2 O 2 (jednorázový přídavek, kontinuální dávkování, kombinované dávkování) a doba cirkulace čištěné vody ve fotoreaktoru. Kinetický průběh oxidačního rozkladu benzenu, anilinu a nitrobenzenu při kombinovaném dávkování H 2 O 2 (2,5 ml/l) je znázorněn na následujícím Obr. 3.

Konc. benzenu a nitrobenzenu [mg/l] Konc. anilinu [mg/l] Z kinetických křivek uvedených na Obr. 3 je patrná nejrychlejší oxidace benzenu, který byl po dvou hodinách odbourán ze vstupní koncentrace 715 mg/l až na 2 mg/l. Na rozklad benzenu simultánně působí nejen vlastní oxidace hydroxylovými radikály, ale také fotolýza účinkem UV záření. Jistý příspěvek je dán také stripováním benzenu cirkulací čištěné vody skrz fotoreaktor. Dále je z křivek zřejmé, že oxidace nitrobenzenu probíhá pomaleji než oxidace anilínu. To je jednak způsobeno rozdílným obsahem jednotlivých kontaminantů, neboť jejich koncentrace se liší o prakticky o jeden řád, ale také povahou obou látek. Nitrobenzen obsahuje substituent II. třídy, který deaktivuje aromatické jádro a znesnadňuje tak jeho další oxidaci. Anilín naproti tomu obsahuje substituent I. třídy, který aromatické jádro aktivuje a jeho oxidaci tak usnadňuje. 8 7 6 5 4 3 2 Nitrobenzen Benzen Anilin 14 12 1 8 6 4 1 1 2 3 4 5 6 7 8 Doba cirkulace vody fotoreaktorem [hod.] 2 Obr. 3 Účinnost odstranění benzenu, anilinu a nitrobenzenu z kontaminované podzemní vody působením fotochemické oxidace H 2 O 2 /UVC. Fotokatalytická oxidace TiO 2 /UV byla testována jak na odstraňování látek skupiny endokrinních disruptorů ve vodách vypouštěných z městských čistíren odpadních vod do recipientu, tak i dalších látek pocházejících z farmaceutického průmyslu. Mobilní dekontaminační stanice vybavená fotokatalytickým reaktorem viz Obr. 2 byla instalována na městské čistírně odpadních vod o kapacitě 6 ekvivalentních obyvatel, kde byla čerpána voda z výpustního žlabu čistírny do recipientu. Před instalací zařízení byl proveden detailní analytický monitoring obsahu látek skupiny endokrinních ve vypouštěné vodě. Byly nalezeny tyto hlavní látky: bisfenola (BPA), 4-nonylfenol (4NPH), Estron (E1), 17 β-estradiol (E2), Estriol (E3), 17 α-ethynylestradiol (EE2) a irgasan (IRG), které se pohybovaly v koncentracích 2 až 15 ng/l. Pro ověření technologie a zajištění reprezentativních analytických dat musely být koncentrace zmíněných endokrinních disruptorů uměle zvýšeny dospikováním vstupní vody modelovým roztokem. Průměrné vstupní koncentrace endokrinních disruptorů tak byly v rozsahu 3 až 6 ng/l. Fotoreaktor TiO 2 /UV byl testován v pilotním kontinuálním režimu cca 8 hod. denně, při různých průtocích vstupní vody. Z výstupní vyčištěné vody byly odebírány vzorky v hodinových intervalech, kde byl potvrzen prakticky konstantní obsah endokrinních disruptorů nezávisle na čase odběru. Tím byl prokázán spolehlivý provoz fotoreaktoru. Průměrné obsahy endokrinních disruptorů ve vyčištěné vodě v závislosti na třech různých průtocích (1, 2 a 3 l/hod.) jsou uvedeny v grafické podobě na následujícím Obr. 4.

Koncentrace [mg/l] Koncentrace [ng/l] 6 5 4 BisfenolA Estron 17-Beta-Estradiol Irgasan 3 2 1 Vstup 1 2 3 Průtoky vody fotokatalytickým reaktorem [l/hod] Obr. 4 Účinnost odstranění vybraných zástupců endokrinních disruptorů na výpusti z ČOV při různých průtocích fotokatalytickým reaktorem. 6 5 Danazol Norethisteron 4 3 2 1 vstup 2 3 Průtoky vody fotokatalytickým reaktorem [l/hod] Obr. 5 Účinnost odstranění složek antikoncepce v odpadní vodě ve vybraném farmaceutickém závodě. Zde je patrné, že nejvyšších účinností degradace endokrinních disruptorů bylo dosaženo při nejnižším průtoku 1 l/hod, s nejdelší dobou zdržení kontaminované vody ve fotoreaktoru, která dosahovala 2 min. S rostoucím průtokem čištěné vody sice došlo k určitému snížení účinností degradace endokrinních disruptorů, které však obecně neklesly pod 8% vyjma 17 β-ethynylestradiolu. Tento syntetický hormon se ukázal jako nejobtížněji rozložitelný.

Fotokatalytická oxidace TiO 2 /UV byla také testována na odpadních vodách z farmaceutického průmyslu. Konkrétně šlo o vody s obsahem Danalozu a Norethisteronu pocházejících z výroby antikoncepčních přípravků. Na Obr. 5 jsou demonstrovány vysoké účinnosti odbourání obou uvedených látek, přesahujících 99 % při průtocích odpadní vody 2 a 3 l/hod. Závěr: Předložený příspěvek představil možnostmi praktického využití vyvíjených technologií fotochemické H 2 O 2 /UVC a fotokatalytické TiO 2 /UV oxidace v rámci pilotního testování dekontaminace kontaminovaných podzemních a odpadních vod. Fotochemická H 2 O 2 /UVC oxidace představuje značně univerzální metodu, vhodnou pro odstranění širokého spektra obtížně rozložitelných látek. Příkladem může být dekontaminace podzemních vod v areálu výroby anilinu, kde účinnosti odbourání anilinu a nitrobenzenu v řádu desítek respektive stovek mg/l přesahovaly 95 %. Provozní náklady zahrnující elektrickou energii a spotřebu H 2 O 2 se pohybují kolem 7 Kč/m 3 vyčištěné vody. Fotokatalytická oxidace TiO 2 /UV představuje více selektivní metodu schopnou rozkládat polární látky v nižších koncentracích. Byla vyzkoušena pro odstranění látek skupiny endokrinních disruptorů ve vyčištěných komunálních odpadních vodách a ostatních farmaceutických látek v odpadních vodách z farmaceutického průmyslu. Účinnosti odstranění endokrinních disruptorů průměrně přesahovaly 8 % a Danazol a Norethisterol v odpadních vodách z farmaceutických provozů byl rozložen takřka úplně (účinnosti přesahovaly 99 %). Nevýhodou technologie fotokatalytické oxidace TiO 2 /UV oproti oxidaci H 2 O 2 /UVC je výrazně vyšší energetická náročnost, možnost rychlé deaktivace povrchu katalyzátoru TiO 2 a schopnost rozkladu pouze specifických látek. Výhodou pak je absence přídavku jakéhokoli oxidačního činidla (např. H 2 O 2 ). V komerční praxi však může být nejlépe použitelná technologie fotochemické oxidace H 2 O 2 /UVC, která je dostatečně robustní a adaptabilní na široké spektrum kontaminace ve vodách. Poděkování Příspěvek byl připraven v rámci výzkumu realizovaného s podporou grantu: TA1284 Odstranění endokrinních disruptorů z odpadních a pitných vod pomocí fotokatalytických a biologických procesů a grantu TA4213 Elektrochemické odstraňování toxických kovů ze znečištěných vod Literatura 1 Legrini O., Oliveros E., Braun A. M., Photochemical processes for water treatment. Chem. Rev., 1993, 93, pp. 671-698. 2 Andreozzi R., Caprio V., Insola A., Marotta R., Advanced oxidation processes for water purification and recovery. Catal. Today, 1999, 53, pp. 51-59. 3 Rosenfeldtand E.J., Linden K.G., Degradation of Endocrine Disrupting Chemicals Bisphenol A, Ethinyl Estradiol, and Estradiol during UV Photolysis and Advanced Oxidation Processes. Environmental Science & Technology, 24, 38, pp. 5476 5483. 4 Mai J., Sun W., Xiong L., Liu Y., Ni J., Titanium dioxide mediated photocatalytic degradation of 17b-estradiol in aqueous solution. Chemosphere, 28, 73, pp. 6 66. 5 Gültekin I., Ince N. H., Synthetic endocrine disruptors in the environment and water remediation by advanced oxidation processes. Journal of Environmental Management, 27, 85, pp. 816 832. 6. Dušek L., Čištění odpadních vod chemickou oxidací hydroxylovými radikály. Chem. Listy, 21, 14, pp. 846-854.