THE INFLUENCE OF SELECTED PROCESS CONDITIONS ON THERMAL DESORPTION OF SOLID CONTAMINATED MATERIALS



Podobné dokumenty
THERMAL DESORPTION WITH USE OF STEAM CURING OF CONTAMINATED SOLID MATERIALS USING CONVENTIONAL AND MICROWAVE HEATING

TRANSPORT OF POLLUTANTS DURING SOLID WASTE THERMAL DESORPTION USING MICROWAVE HEATING

Výzkum procesu záchytu kontaminantů uvolněných při mikrovlnném ohřevu znečištěných ploch

CONTAMINANTS SEPARATION FROM OFF-GASES GENERATED DURING THERMAL DESORPTION OF POPs POLLUTED WASTES

Vliv zvolených aditiv na proces termické desorpce

ČTVRTPROVOZNÍ OVĚŘENÍ MIKROVLNNÉ TERMICKÉ DESORPCE S REÁLNĚ KONTAMINOVANÝMI MATERIÁLY

Sledování účinnosti termické desorpce v závislosti na aplikovaných procesních podmínkách

USE OF MICROWAVE ABSORBERS DURING THERMAL DESORPTION PROCESS UTILIZING MICROWAVE HEATING

STUDY OF THERMAL DESORPTION OF SOLID WASTES STUDIUM MECHANISMŮ UPLATŇUJÍCÍCH SE PŘI TERMICKÉ DESORPCI ODPADŮ

polutantů s využitím klasického ohřevu v laboratorním a poloprovozním měřítku


Použití molekulové spektrometrie při sledování účinnosti termické desorpce zemin kontaminovaných organickými polutanty

VYUŽITÍ AKTIVÁTORŮ ABSORPCE MIKROVLNNÉHO ZÁŘENÍ PŘI TERMICKÉ DESORPCI

NOVÉ POSTUPY DEHALOGENACE PCB S VYUŽITÍM MIKROVLNNÉ TECHNIKY

Výzkum použití aditiv při mikrovlnné termické desorpci a následné přenesení poznatků do praxe

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

Termická desorpce s užitím mikrovlnného ohřevu a různou vlhkostí materiálu

Problematika využití mikrovlnného ohřevu v sanačních technologiích Ing. Jiří Kroužek

Souhrn. Summary. Úvod

STUDY OF THERMAL DESORPTION OF CONTAMINATED MATERIALS USING MICROWAVE HEATING

Vysoká škola chemicko-technologická v Praze ÚCHOP

Absorpce par POPs vzniklých procesem termické desorpce do organického rozpouštědla

Absorpce perzistentních kontaminantů po termické desorpci

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

Vývoj inovativní in-situ sanační technologie uplatňující mikrovlnný ohřev

LABORATORY VERIFICATION OF MECHANISMS OF THERMAL DESORPTION WITH MICROWAVE HEATING

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

6) Zátěž české populace POPs

HODNOCENÍ ROZDÍLNÝCH REŽIMŮ PŘI PROCESU SPALOVÁNÍ

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

Testování fotokatalytické aktivity nátěrů FN z hlediska jejich schopnosti odbourávání polutantů ze vzduchu dle následujících ISO standardů:

Vliv chemické aktivace na sorpční charakteristiky uhlíkatých materiálů

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

Vliv prosklených ploch na vnitřní pohodu prostředí

Ovení možnosti uplatnní metody stabilizace/solidifikace pro odpad ze zpracování skládkového výluhu

ARCHITEKTONICKÁ A ENERGETICKÁ KONCEPCE BUDOVY A JEJICH INTERAKCE

Teplárenská struska a její využití jako náhrada drobného kameniva

VLIV PERFOTACE KONTAKTNÍHO ZATEPLOVACÍHO SYSTÉMU NA VLHKOSTNÍ CHOVÁNÍ KONSTRUKCE

Pesticidy PAU ClU PCB TK látky In situ biodegradace in podporovaná biodegradace

Mikrobiální oživení zeminy po procesu termické desorpce

PROBLEMATICKÉ SVAROVÉ SPOJE MODIFIKOVANÝCH ŽÁROPEVNÝCH OCELÍ

SANAČNÍ A VÝPLŇOVÉ SMĚSI PŘIPRAVENÉ PRO KOMPLEXNÍ ŘEŠENÍ PROBLEMATIKY METANU VE VAZBĚ NA STARÁ DŮLNÍ DÍLA

Potenciál vyuţití ferrátů v sanačních technologiích

Výzkum vysokoteplotní sorpce CO 2 ze spalin s využitím karbonátové smyčky

ÚSPORY ENERGIE PŘI CHLAZENÍ VENKOVNÍHO VZDUCHU

Proudění vzduchu v chladícím kanálu ventilátoru lokomotivy

POSTUPY TERMICKÉHO ZPRACOVÁNÍ ODPADŮ S VYUŽITÍM PLAZMOVÉHO ROZKLADU ZA PŘÍTOMNOSTI TAVENINY ŽELEZA Zdeněk Bajger a Zdeněk Bůžek b Jaroslav Kalousek b

Vliv olejů po termické depolymerizaci na kovové konstrukční materiály

VLIV DÁVKY A FORMY DUSÍKATÉ VÝŽIVY NA VÝNOS A OBSAH DUSÍKATÝCH LÁTEK V ZRNU

Trysky pro distributor vzduchu fluidního kotle v úpravě pro spalování biomasy

Vodní režim půd a jeho vliv na extrémní hydrologické jevy v měřítku malého povodí. Miroslav Tesař, Miloslav Šír, Václav Eliáš

Autokláv reaktor pro promíchávané vícefázové reakce

Nadpis článku: Zavedení speciálního nástroje SYPOKUB do praxe

VLIV VSTUPNÍCH SUROVIN NA KVALITU VYSOKOTEPLOTNÍ KERAMIKY

některých případech byly materiály po doformování nesoudržné).

Vysokoteplotní karbonátová smyčka moderní metoda odstraňování CO 2 ze spalin

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

VLIV OKRAJOVÝCH PODMÍNEK NA VÝSLEDEK ZKOUŠKY TEPELNÉHO VÝKONU SOLÁRNÍHO KOLEKTORU

Význam hydraulických parametrů zemin pro určení obtížně sanovatelných lokalit ve vztahu k in situ technologiím

Příloha k průběžné zprávě za rok 2015

Ústřední kontrolní a zkušební ústav zemědělský v Brně Odbor bezpečnosti krmiv a půdy

9. PŘÍLOHY. 9.1 Grafy. Změna tlaku v průběhu měření. Graf č. 1: změna tlaku v průběhu měření

Sledované indikátory: I. Výzkum a vývoj

9 Ověření agrochemických účinků kalů z výroby bioplynu (tekuté složky digestátu) pro aplikaci na půdu

BEZCEMENTOVÝ BETON S POJIVEM Z ÚLETOVÉHO POPÍLKU

Simulace letního a zimního provozu dvojité fasády

VÝVOJ NOVÉ GENERACE ZAŘÍZENÍ S POKROČILOU DIAGNOSTIKOU PRO STANOVENÍ KONTAKTNÍ DEGRADACE

MATERIÁLOVÁ PROBLEMATIKA SPALOVEN S VYŠŠÍMI PARAMETRY PÁRY

HODNOCENÍ POVRCHOVÝCH ZMEN MECHANICKÝCH VLASTNOSTÍ PO ELEKTROCHEMICKÝCH ZKOUŠKÁCH. Klára Jacková, Ivo Štepánek

energetického využití odpadů, odstraňování produktů energetického využití odpadů, hodnocení dopadů těchto technologií na prostředí.

Ing. Václav Zubíček, Ph. D. V 5 FAKTORY OVLIVŇUJÍCÍ STANOVENÍ NÁCHYLNOSTI UHELNÉ HMOTY K SAMOVZNÍCENÍ

Obr. 7.1: Expozice indikátorovým kongenerům PCB z příjmu potravin.

ROZLIŠENÍ KONTAMINOVANÉ VRSTVY NIVNÍHO SEDIMENTU OD PŘÍRODNÍHO POZADÍ

OBSAH. ČÁST VII.: TECHNOLOGIE A BIOTECHNOLOGIE PRO LIKVIDACI POPs

Jaromír MANHART odbor ekologických škod

Inovativní výrobky a environmentální technologie (reg. č. CZ.1.05/3.1.00/ ) ENVITECH

OBSAH ČÁST III.: VÝSKYT POPS VE SLOŽKÁCH ŽIVOTNÍHO PROSTŘEDÍ ČR

PERSPEKTIVES OF WEGETABLE WASTE COMPOSTING PERSPEKTIVY KOMPOSTOVÁNÍ ZELENINOVÉHO ODPADU

Název opory DEKONTAMINACE

POSSIBLE USING OF FLOTATION FOR REMOVAL OF PHYTO PLANKTON WITHIN PROCESSING OF DRINKING WATER

Úspory vody a energie na prádelnách podle fyzikálních, nikoliv marketingových zákonů 3. část.

Elektrokinetická dekontaminace půd znečištěných kobaltem

ETAPY PRŮZKUMU STAVEBNÍHO OBJEKTU ZNEČIŠTĚNÉHO ORGANOCHLOROVANÝMI PESTICIDY

PARAMETRICKÁ STUDIE VÝPOČTU KOMBINACE JEDNOKOMPONENTNÍCH ÚČINKŮ ZATÍŽENÍ

Vyhláška č. 153/2016 Sb. ze dne 9. května 2016

Název práce: DIAGNOSTIKA KONTAKTNĚ ZATÍŽENÝCH POVRCHŮ S VYUŽITÍM VYBRANÝCH POSTUPŮ ZPRACOVÁNÍ SIGNÁLU AKUSTICKÉ EMISE

Pentachlorfenol (PCP)

Hodnocení korozí odolnosti systémů tenká vrstva substrát v prostředí kompresorů

ENVIRONMENTÁLNÍ VHODNOST STAVEBNÍCH MATERIÁLŮ Z POHLEDU VNÍMANÉ KVALITY VZDUCHU POVRCHOVÉ ÚPRAVY. INGRID ŠENITKOVÁ a PETRA BEDNÁŘOVÁ.

SC 2.5 SNÍŽENÍ ENERGETICKÉ NÁROČNOSTI V SEKTORU BYDLENÍ

The target was to verify hypothesis that different types of seeding machines, tires and tire pressure affect density and reduced bulk density.

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

Ústřední kontrolní a zkušební ústav zemědělský v Brně KONTROLA A MONITORING CIZORODÝCH LÁTEK V POTRAVNÍCH ŘETĚZCÍCH

Povrchově modifikované nanočástice železa pro dechloraci organických kontaminantů

MECHANICKÉ VLASTNOSTI A STRUKTURNÍ STABILITA LITÝCH NIKLOVÝCH SLITIN PO DLOUHODOBÉM ÚČINKU TEPLOTY

INLUENCE OF CHANGES IN MUNICIPAL WASTE COLLECTION SYSTEM FOR THE PRODUCTION OF RECOVERABLE AND NON-RECOVERABLE COMPONENTS

Formování tloušťky filmu v elastohydrodynamicky mazaných poddajných kontaktech

Optimalizace teplosměnné plochy kondenzátoru brýdových par ze sušení biomasy

Kondenzace brýdové páry ze sušení biomasy

Omezování plynných emisí. Ochrana ovzduší ZS 2012/2013

Transkript:

THE INFLUENCE OF SELECTED PROCESS CONDITIONS ON THERMAL DESORPTION OF SOLID CONTAMINATED MATERIALS VLIV VYBRANÝCH PROCESNÍCH PODMÍNEK NA PRŮBĚH TERMICKÉ DESORPCE TUHÝCH KONTAMINOVANÝCH MATERIÁLŮ Jiří Hendrych, Pavel Mašín, Jiří Kroužek, Martin Kubal, Daniel Randula, Lucie Kochánková Institute of Chemical Technology Prague, Faculty of Environmental Technology, Technická 5, 166 28 Praha 6, Czech Republic, e-mail: Jiri.Hendrych@vscht.cz Abstract: The work is focused on the characterization of thermal desorption of various solid materials contaminated by hexachlorocyclohexane, hexachlorobenzene and polychlorinated biphenyls in a laboratory scale. Under the selected experimental conditions the effect of material type and water content in desorbed materials are associated with the contaminant removal efficiency. Scope of this work is to contribute to the optimization of the thermal desorption operation mode with the possibility of additional moistening of the batch. Keywords: Thermal desorption, persistent organic pollutants, chlorinated pesticides, polychlorinated biphenyls, process efficiency, decontamination, material moisture Abstrakt: Práce je zaměřená na charakterizaci termické desorpce různých tuhých materiálů kontaminovaných hexachlorcyklohexanem, hexachlorbenzenem a polychlorovanými bifenyly v laboratorním měřítku. Při zvolených experimentálních podmínkách je hodnocen zejména vliv typu materiálu a obsahu vody v testovaných materiálech na dosaženou účinnost odstranění kontaminantů s cílem optimalizace režimu termodesorpce pro realizaci procesu s možností dodatečného ovlhčení vsádky. Klíčová slova: Termická desorpce, persistentní organické látky, chlorované pesticidy, polychlorované bifenyly, účinnost procesu, dekontaminace, vlhkost materiálu Úvod Termická desorpce představuje fyzikálně-chemickou metodu pro dekontaminaci tuhých materiálů a kalů, její aplikace směřují nejčastěji na materiály, které jsou díky své povaze jinými metodami v přijatelném časovém horizontu obtížně zpracovatelné. Principem termické desorpce je řízený ohřev materiálu, při kterém dochází k desorpci polutantů do parní fáze, která je unášena společně s nosným plynem do kondenzátoru a systému přečištění odplynu opouštějícího technologii před vypuštěním do atmosféry (Matějů, 2006). Vzniklý kondenzát bývá spalován ve spalovně nebezpečných odpadů nebo zpracováván pokročilými metodami (Kaštánek, Kaštánek, 2005). Použití termické desorpce se vyznačuje vysokou účinností zásahu a jeho relativní časovou nenáročností, avšak finančně je tato metoda náročná z hlediska investičního i provozního. Z pochopitelných důvodů jsou podmínky při procesu nastaveny tak, aby došlo ke splnění očekávaného dekontaminačního účinku, mnohdy však bývá ohřev materiálu z hlediska režimu a hospodárnosti procesu předimenzovaný. Cílem vývoje v oblasti této metody je tedy hledání podmínek, za kterých bude materiál spolehlivě zbaven kontaminantů nejen například zvyšováním teploty v desorbéru nebo prodlužováním doby zdržení v pásmu cílových teplot, ale hledáním souboru procesních podmínek, jejichž uplatnění povede ke snížení spotřebované energie. Existuje řada vědeckých prací, které potvrzují možnost účinného odstranění konkrétních kontaminantů za nižších teplot, s uplatněním alternativního způsobu ohřevu (Kaštánek et al., 2010; Wu, 2008), s pomocí aditiv přidávaných ke kontaminovanému materiálu s cílem rozkladu přítomných kontaminantů (Abramovitch et al., 1998) nebo například za uplatnění společného těkání kontaminantů s vodní párou (Mašín et al., 2011; Kroužek a kol., 2011; Brouwers, 1996; Di, Chang, 2001; Mino, Moriyama, 2001). Na výsledky popsané v této práci navazují další

činnosti vztažené zejména ke studiu mikrovlnného způsobu ohřevu materiálu a související s konstrukcí poloprovozního mikrovlnného termodesorpčního zařízení s možností uplatnění různých režimů procesu, které povedou ke snižování cílových teplot a energetické náročnosti procesu. Metodika Vzhledem k velkému množství proměnných/nastavitelných parametrů při provádění termické desorpce byly experimenty vedeny se snahou zafixovat některé z nich - např. velikost vsádky, vrstvu materiálu, cílovou teplotu, způsob ohřevu, průtok nosného plynu. Při precizním provedení experimentů je potom možné sledovat chování různých materiálů za odpovídajících procesních podmínek. V tomto příspěvku byl sledovaným parametrem zejména vliv množství vstupující vody společně s tuhým matriálem do tepelného procesu při ohřevu materiálu. Použité vzorky byly tvořeny skupinou uměle kontaminovaných materiálů cihlou, betonem, pískem, zeminou a jílem a reálně kontaminovanou stavební sutí, zrnitost byla předupravena drcením a mletím, finální velikost částice byla menší než 0,1 mm. Do uměle kontaminovaných materiálů byly vpraveny následující kontaminanty: technická směs hexachlorcyklohexanu (dále HCH), u vzorků byl následně sledován obsah sumy izomerů α, β, γ, δ, ε, technický hexachlorbenzen (dále HCB) a technická směs polychlorovaných bifenylů (dále PCB), u vzorků byl následně sledován obsah sumy šesti indikátorových kongenerů - PCB 28, 52, 101, 138, 153, 180. V dalším textu a grafech sledovaných závislostí účinnosti odstranění kontaminantů jsou sumy uvedených izomerů resp. kongenerů vyjádřeny jako Σ HCH resp. Σ PCB. Umělá kontaminace probíhala způsobem nanesení používaných látek v rozpouštědle na materiál a pozvolného odtěkání rozpouštědla za specifických podmínek, poté následovala důkladná homogenizace materiálu. Tento způsob přípravy kontaminovaných materiálů je v souladu se způsobem přípravy komerčně dostupných referenčních matric kontaminovaných zemin a sedimentů (Sychra, 2010). Reálně kontaminovaná suť obsahovala celou řadu kontaminantů, z nichž byly do hodnocení vybrány pouze zájmové chlorované kontaminanty v souladu s první skupinou použitých materiálů a označení sledovaných parametrů je obdobné jako u materiálů uměle kontaminovaných. Vzorky k analýze byly po homogenizaci podrobeny sonikační extrakci po dobu 20 minut při poměru tuhé a kapalné fáze 5 g/20 ml. Vzniklé extrakty byly analyzovány metodou plynové chromatografie s detektorem elektronového záchytu. V následující tab. 1 je přehledně uveden obsah kontaminantů v jednotlivých materiálech. Tab. 1: Obsah sledovaných kontaminantů v použitých materiálech Obsah kontaminantů Σ HCH HCB Σ PCB (mg/kg) Cihla 181,9 152,6 21,7 Beton 83,8 148,7 19,1 Písek 186,3 159,8 21,9 Zemina 161,2 131,2 23,7 Jíl 162,1 123,4 24,1 Suť - R 2286,4 11,7 48,1 Termodesorpční experimenty byly realizovány v zařízení s klasickým a v zařízení s mikrovlnným ohřevem, tento text přináší pohled na výsledky získané v uspořádání s klasickým způsobem ohřevu. Ohřev a řízení tepelného procesu byly prováděny v laboratorní upravené peci typu Classic s dodatečně zhotovenými prostupy pro ramena termodesorpční vestavby, do které se vkládá vzorek. Vrstva vsádky činila optimálně 2-3 cm. Vestavba byla skleněná, speciálně vyrobená na míru a osazená kulovými zábrusy pro zajištění těsnosti systému. Vestavba byla při provozu prosávána dusíkem, umožňovala práci za atmosférického i sníženého tlaku. Průtok dusíku byl kontrolován rotametrem a tlak

v aparatuře tlakoměrem. Do vestavby byl plynotěsně zaveden termočlánek, který umožňoval snímání teploty v jádru vsádky. Výstupní rameno vestavby bylo mezi vyhřívanou komorou pece, její vyzdívkou a napojením na vymrazovák obaleno hliníkovou fólií. Kondenzace produktů probíhala ve vymrazováku chlazeném ledovou tříští, za vymrazovákem následoval adsorbér s aktivním uhlím, výstup z adsorbéru byl vyveden do odtahu digestoře. Průtok dusíku byl 150 ml/min a byly nastaveny dvě cílové teploty 230 C a 100 C, vlhkost vzorků byla upravena v rozmezí původní vlhkosti materiálů až 30 %, jak je specifikováno u grafických výstupů. Doba zdržení v desorpční vestavbě vyžaduje delší komentář a je specifikována v dalším textu. Vzhledem k hlavnímu cíli práce sledování vlivu množství přítomné vody ve vzorku na účinnost termické desorpce za specifických podmínek byly voleny cílová teplota a způsob ohřevu tak, aby nedošlo pokud možno k téměř kvantitativní desorpci sledovaných látek ze vzorků a bylo ještě možné sledovat zjištěné trendy a zároveň aby byly vzorky po tepelném procesu suché. Použití různých vstupních vlhkostí materiálů však v uvedeném požadavku způsobuje značné nesnáze v tom smyslu, že u vzorku s vyšší vlhkostí dochází k odparu vody po delší dobu, vzorek je déle udržován při teplotě varu vody a následné zdržení v pásmu cílových teplot by bylo kratší. Na druhou stranu, pokud by byla z tohoto důvodu prodlužována celková doba zdržení vzorku v desorpční vestavbě tak, aby byla zachována izoterma po stanovenou dobu, již by podmínky také nebyly srovnatelné. Bylo tedy nutné manipulovat s gradientem ohřevu tak, aby došlo u vlhčích vzorků k rychlejšímu odpařování přítomné vody než u vzorků sušších a doba zdržení v pásmu cílových teplot i celková doba zdržení vsádky ve vestavbě byly srovnatelné. Následně bylo pak nutné před dosažením cílových teplot u původně vlhčích vzorků přistoupit k dochlazování vestavby, aby nebyla cílová teplota překročena. K tomuto účelu bylo užito nuceného vhánění chladného vzduchu do prostoru mezi vyzdívku pece a vestavbu se vzorkem. Nutnost volby různých gradientů při ohřevu nebylo možné jiným způsobem eliminovat, lze však konstatovat, že provedení ohřevu a jeho regulace vycházely z širokých zkušeností a znalostí tepelné setrvačnosti použitého zařízení. Vliv množství vlhkosti a typu materiálu při termické desorpci bude testován také v další etapě experimentů i v jiném režimu, při kterém je možné popsanou situaci vyžadující neustálé manuální doregulování procesu obejít, avšak experiment a pořízená data budou mít odlišnou podstatu. Z výše uvedených důvodů byly zvoleny dvě cílové teploty a způsob jejich dosažení. První cílová teplota byla 230 C a celková doba zdržení 20 minut. Tento režim desorpce probíhal pouze za atmosférického tlaku. Obdobné experimenty byly provedeny s cílovou teplotou 100 C a celkovou dobou zdržení 60 minut. Tyto experimenty měly eliminovat nutnost volby různých gradientů ohřevu používaných při prvním typu experimentu, vzorky byly přivedeny k cílové teplotě a přítomná voda se odpařovala různě dlouho podle jejího množství ve vzorku. Výsledky a diskuse Zjištěné trendy v účinnosti termické desorpce pro různé materiály a jejich vstupní vlhkosti jsou dokladované vybranými grafickými výstupy na následujících obrázcích. Původní neovlhčené uměle kontaminované materiály obsahovaly <0,2 % vody, další obsahy vody byly zvoleny v intervalu až do 30 % vody. Reálně kontaminovaná suť vykazovala původní přirozenou vlhkost 7 %, takže v prvním kroku nebylo možné tento materiál hodnotit. Na obr. 1 je znázorněna závislost účinnosti termické desorpce jednotlivých sledovaných kontaminantů z písku při různé míře ovlhčení materiálu a cílové teplotě 230 C. Je patrné, že z uvedených tří kontaminantů dochází v největší míře k desorpci u Σ HCH, následuje HCB a nejméně ochotně dochází k desorpci u Σ PCB. Tento trend je patrný napříč celou škálou různého zvoleného ovlhčení materiálu. Z hlediska míry ovlhčení vzorku je zřejmé, že s rostoucím obsahem vlhkosti ve vzorku rostla účinnost odstranění kontaminantů až do obsahu vody 21 % hm. Pak následoval pokles účinnosti odstranění HCB a PCB. Tento jev byl způsoben tím, že 30 % vody ve vzorku vzhledem k použitému rozemletému písku již způsobilo vznik mokré kaše, aniž by se veškerá přítomná voda zasákla

účinnost termické desorpce [%] účinnost termické desorpce [%] do materiálu. I přes veškerou snahu o precizní provedení experimentů a dodržení zvoleného teplotního programu mohlo dojít k mírnému prodloužení doby zdržení za nižších teplot a ke zkrácení doby zdržení při cílové teplotě. Pravděpodobnější vysvětlení je však to, že takto vysoká míra obsahu vody ve vzorku zapříčiní určité blokování desorpce kontaminantu a jeho transportu do kondenzátu (Kroužek, 2010). Trend v odstranění kontaminantů ve smyslu dosažení nejvyšších účinností desorpce pro Σ HCH a nejobtížnější desorpce u Σ PCB je dodržen u všech testovaných materiálů vyjma jílu, kde došlo k tomu, že Σ PCB desorbovaly snáze než HCB. Patrně dochází k pevnější interakci HCB s matricí jílu. 100 80 60 40 20 Σ HCH HCB Σ PCB 0 <0,2 7 14 21 30 vlhkost vzorku [%] Obr. 1: Účinnost odstranění Σ HCH, HCB a Σ PCB z písku pro jeho různé vstupní vlhkosti při termické desorpci s cílovou teplotou 230 C, atmosférickém tlaku a době zdržení 20 minut. Z následujícího obr. 2 dokladujícího desorpci HCB z použitých materiálů o různých vstupních vlhkostech při cílové teplotě 230 C je patrné, že k desorpci HCB z cihly, betonu a suti docházelo snáze než v případě písku, zeminy a jílu. S rostoucím vstupním obsahem vody ve vzorku lze pozorovat pro jednotlivé materiály a jednotlivé postupně vzrůstající testované vlhkosti vzorků navyšování účinnosti desorpce přibližně o 3 až 10 %. U jílu platí navyšování účinnosti desorpce v celém zkoumaném rozsahu vlhkostí, u písku a zeminy došlo v případě nejvyšší míry ovlhčení k poklesu účinnosti desorpce vzhledem k předposlednímu zvolenému obsahu vody, možné příčiny již byly zmíněny výše v textu náležejícímu k obr. 1. Ve skupině uměle kontaminovaných materiálů lze rovněž pozorovat klesající míru desorpce HCB v pořadí cihla, beton, písek, zemina, jíl pro odpovídající obsahy vody ve vzorku v rozsahu vlhkostí ve vzorku od původního neovlhčeného vzorku až po hmotnostní přídavek vody 21 %. 100 80 60 40 20 0 <0,2 7 14 21 30 vlhkost vzorku [%] cihla beton písek zemina jíl suť - R

účinnost termické desorpce [%] Obr. 2: Účinnost odstranění HCB pro jednotlivé materiály a jejich různé vstupní vlhkosti při termické desorpci s cílovou teplotou 230 C, atmosférickém tlaku a době zdržení 20 minut. Na obr. 3 je uvedena ukázka zjištěných účinností termické desorpce Σ PCB z použitých materiálů při různé míře jejich ovlhčení při experimentu s cílovou teplotou 230 C. Lze konstatovat, že nejsnáze docházelo k jejich desorpci z cihly, následoval beton a suť, obtížnější desorpce byla v případě písku, zeminy a jílu. S rostoucím vstupním obsahem vody ve vzorku lze opět pozorovat pro jednotlivá postupně vzrůstající množství původně přítomné vody navyšování účinnosti desorpce v celém zkoumaném rozsahu vlhkostí u cihly, betonu, suti a jílu. Přírůstky pro jednotlivé materiály a zvyšující se vlhkosti vzorků činily přibližně 3-10 % u betonu a jílu, u suti a písku byly jednotlivé přírůstky ještě vyšší. U písku a zeminy došlo k obdobnému chování jako v případě desorpce HCB u posledního největšího množství dodané vody, účinnost desorpce poklesla. 100 80 60 40 20 0 <0,2 7 14 21 30 vlhkost vzorku [%] cihla beton písek zemina jíl suť - R Obr. 3: Účinnost odstranění Σ PCB pro jednotlivé materiály a jejich různé vstupní vlhkosti při termické desorpci s cílovou teplotou 230 C, atmosférickém tlaku a době zdržení 20 minut. Za daných experimentálních podmínek desorbovaly izomery hexachlorcyklohexanu z použitých matric téměř kvantitativně. U reálně kontaminované suti, která vykazovala o řád vyšší kontaminaci v případě tohoto kontaminantu (tab. 1), nedošlo vlivem vyššího obsahu Σ HCH k poklesu účinnosti desorpce, jak bývá pozorováno (v porovnání s uměle kontaminovanou cihlou a betonem). Značí to tedy, že aplikované procesní podmínky byly z hlediska odstranění tohoto kontaminantu dostatečné a z hlediska možnosti sledování různých trendů při desorpci až příliš razantní. HCB byl v reálně kontaminované suti přítomen v řádově nižším obsahu, takže není překvapující, že nedošlo k výrazně nižší míře desorpce než u uměle kontaminované cihly či betonu. PCB byly v reálně kontaminované suti přítomné v dvojnásobném obsahu proti uměle kontaminovaným materiálům, jejich desorpce u suti dosáhla menší míry než u cihly a betonu. Důvodem může být jednak vyšší obsah PCB, pro které byly podmínky zvoleny tak, že nedošlo ke kvantitativní desorpci, dále může být důvodem intenzivnější interakce mezi kontaminantem a matricí v případě reálné kontaminace. Druhý důvod se však podle probíhajícího výzkumu ukazuje jako ne příliš opodstatněný, neboť v případě reálných kontaminací se jedná nejčastěji o odprašky nebo úkapy kontaminantů. Jak bylo uvedeno výše, ve snaze eliminovat použití různých gradientů při ohřevu materiálu ve vestavbě byly provedeny experimenty s cílovou teplotou 100 C a dobou zdržení ve vyhřívané vestavbě 60 minut. Očekáváno bylo také dosažení nižších účinností termické desorpce se zřetelnějšími rozdíly pro jednotlivá množství vody použitá pro ovlhčení materiálů. Nižší cílová teplota byla aplikována při atmosférickém i sníženém tlaku. Za sníženého tlaku vřela přítomná voda přibližně při teplotě 94 C, takže část termodesorpčního procesu probíhala za mírně nižší teploty oproti

experimentu prováděnému za atmosférického tlaku, po odpaření vody bylo dosaženo cílové teploty, která byla udržována až do konce experimentu. Výsledky získané z tohoto typu měření nevykazují tak zřetelné a prokazatelné trendy z pohledu typu materiálu, množství vody přítomné v materiálu a podle toho, zda proces probíhal za atmosférického nebo sníženého tlaku. Lze říci, že docházelo s rostoucí mírou vlhkosti materiálu k nárůstu účinnosti termické desorpce při vedení procesu za atmosférického tlaku. Data pořízená s vazbou na podmínky sníženého tlaku v aparatuře je nutné rozšířit a dále ověřit. Vlivem sníženého tlaku došlo k rychlejšímu odpaření přítomné vody v porovnání s atmosférickými podmínkami. Literární údaje dokladují složitost chování heterogenního systému při termické desorpci a nesnadné vytváření představ o mechanismech probíhajících dějů při tomto procesu (Uzgiris et al., 1995; Kroužek, 2010), společný efekt tlakových poměrů v systému, nižší teploty, ovlivnění tlaku par kontaminantu a v neposlední řadě také rychlost odpařování přítomné vody ovlivnil desorpci kontaminantů a jejich transport do kondenzátu. Některé uvedené jevy působí ve prospěch a některé v neprospěch desorpce kontaminantů a získané výsledky nelze na základě pořízeného souboru dat jednoznačně interpretovat. Uvedené výstupy a tvrzení se týkají klasického způsobu ohřevu materiálu. V případě aplikace mikrovlnného způsobu ohřevu má míra vlhkosti materiálu také nezanedbatelný vliv na zjištěnou účinnost tepelného procesu, avšak dodržení procesních podmínek v jednotlivých experimentech s cílem získat vzájemně porovnatelná data je ještě mnohem obtížnější vzhledem k charakteru a rychlosti ohřevu vsádky a nutnosti manuální regulace výkonu magnetronu, kterým je vybavené současně dostupné experimentální zařízení. V této souvislosti bylo provedeno kolektivem autorů více experimentálních prací, avšak z hlediska dodržení procesních podmínek a jejich vzájemné porovnatelnosti nebyla situace shledána vždy uspokojivou. Experimentální výstup naznačuje pozitivní vliv do jisté míry vzrůstajícího obsahu vody v materiálu a podtlaku v systému na účinnost desorpce kontaminantů v případě klasického způsobu ohřevu, avšak v případě ohřevu mikrovlnného tento přínos v podobě navýšení účinnosti termické desorpce nebyl zaznamenán (Hendrych a kol., 2012). Za jednu z příčin byla označena skutečnost, že při mikrovlnném ohřevu docházelo k velmi rychlému ohřevu a odparu přítomné vody díky její schopnosti absorbovat energii mikrovlnného záření, takže docházelo v porovnání s klasickým způsobem ohřevu k jejímu výrazně rychlejšímu odpaření, což bylo ještě patrnější za podmínek sníženého tlaku v systému. Závěr V předložené práci byly pozorovány dílčí aspekty související s výzkumem termické desorpce. Pro vybrané chlorované látky byl prokázán vliv obsahu vody při termické desorpci za daných experimentálních podmínek. Bez výjimky docházelo při ovlhčení materiálu postupně až přibližně na 20 % hm. vody k nárůstu účinnosti desorpce. Míra desorpce sledovaných kontaminantů se do jisté míry lišila také pro jednotlivé typy materiálů a odpovídající si obsahy vody ve vzorku vstupujícím do tepelného procesu. Získané poznatky budou neustále rozšiřovány a zohledněny při realizaci dalších desorpčních experimentů a společně s poznatky o chování materiálů při aplikaci alternativního způsobu ohřevu využity při konstrukci poloprovozního zařízení, které bude jedním z výstupů projektu citovaného koncem příspěvku. Konstruované zařízení využívající mikrovlnný ohřev by mělo být navrženo s maximální možnou flexibilitou, která například zahrnuje i možnost zkrápění materiálu. Poděkování Příspěvek byl připraven v rámci výzkumu realizovaného s podporou projektu Vývoj a ověření technologie termické desorpce s užitím mikrovlnného záření (TAČR TA01020383) a dále financován z účelové podpory na specifický vysokoškolský výzkum (rozhodnutí MŠMT č. 21/2012). Literatura: Abramovitch, R. A., et al. 1998. Decomposition of PCB's and other polychlorinated aromatics in soil using microwave energy. Chemosphere 37(8), 1427-1436.

Brouwers H. J. H. 1996. Experimental and theoretical study of combined solvent and steam stripping of 1,2,3,4,5,6-hexachlorocyclohexane (HCH) and mercury from contaminated natural soil. Journal of Hazardous Materials 50, 47-64. Di P., Chang D. P. Y. 2001. Investigation of PCB Removal from Contaminated Soil Using Microwave Generated Steam. Journal of Air and Waste Management Associations 51, 482-488. Hendrych J., Kroužek J., Mašín P., Kubal M., Kochánková L. 2012. Charakteristika odstranění vybraných kontaminantů z tuhých materiálů při termické desorpci s mikrovlnným a klasickým způsobem ohřevu. Sborník konference Odpadové fórum 2012, 25.-27. dubna 2012, Kouty nad Desnou, ISBN: 978-80-85990-20-1. Kaštánek F., Kaštánek P. 2005. Combined decontamination processes for wastes containing PCBs. Journal of Hazardous Materials 117, 185-205. Kaštánek P., Kaštánek F., Hájek M. 2010. Microwave enhanced thermal desorption of polyhalogenated biphenyls from contaminated soil. Envir. Eng. 136 (3), 295-300. Kroužek J. 2010. Studium procesů uplatňujících se při termické desorpci odpadů. Diplomová práce, VŠCHT v Praze. Kroužek J., Mašín P., Hendrych J. 2011. Transport kontaminantů při termické desorpci tuhých odpadů s využitím mikrovlnného ohřevu, Sborník konference Inovativní sanační technologie ve výzkumu a praxi IV, 17.-19. října 2011, Třeboň, ISBN: 978-80-86832-61-6, 22-26. Mašín P., Hendrych J., Kroužek J., Kubal M., Kochánková L., Sobek J. 2011. Removal of persistent organic pollutants from a solid matrix by thermal desorption technology using conventional and microwave heating, Proceedings of The Third International Conference on Environmental Management, Engineering, Planning an Economics (CEMEPE 2011) and SECOTOX Conference, 19.- 24. June 2011, Skiathos, Greece, ISBN: 978-960-6865-43-5, 377-382. Matějů V. (ed.). 2006. Kompendium sanačních technologií. Vodní zdroje Ekomonitor, spol. s r.o., Chrudim. ISBN: 80-86832-15-5. Mino Y., Moriyama Y. 2001. Possible Remediaton of Dioxin-Polluted Soil by Steam Distillation. Chemical and Pharmaceutical Bulletin. 48(8), 1050-1051. Sychra V., Analytika s.r.o, ústní sdělení, 2010. Uzgiris E. E., Edelstein W.A., Philipp H.R., Iben I.E.T. 1995. Complex thermal desorption of PCBs from soil. Chemosphere 30(2), 377-387. Wu T., N. 2008. Environmental perspectives of microwave applications as remedial alternatives: Review. Practice Periodical of Hazardous, Toxic and Radioactive Waste Management 12 (2), 102-115.