Επεξεργασία ρυπασμένων νερών με συνδυασμό τεχνολογιών για τη βελτίωση της ποιότητας τους
Authors: Λασκαρίδης Αστέριος 
Published: April 2023

Αντικείμενο της παρούσας διδακτορικής διατριβής είναι η μελέτη της ταυτόχρονης απομάκρυνσης αρσενικού (τρισθενούς και πεντασθενούς) και εξασθενούς χρωμίου από φυσικά νερά με κροκίδωση χρησιμοποιώντας άλατα του δισθενούς ή του τρισθενούς σιδήρου. Για τον σκοπό αυτό πραγματοποιήθηκαν πειράματα σε συσκευή jar test και μελετήθηκαν παράμετροι οι οποίες μπορεί να επηρεάσουν την απομάκρυνση των εν λόγω ρύπων, όπως η τιμή pH του διαλύματος, η συγκέντρωση των κροκιδωτικών, το speciation του αρσενικού, η συγκέντρωση των ρύπων, η παρουσία scavengers στα διαλύματα, η σύσταση του νερού προς επεξεργασία, η παρουσία παρεμποδιστικών ουσιών, π.χ. φωσφορικά κ.α. Τα αποτελέσματα της διατριβής έδειξαν ότι η ταυτόχρονη απομάκρυνση αρσενικού (πεντασθενούς και τρισθενούς) και εξασθενούς χρωμίου μπορεί να επιτευχθεί με χρήση αλάτων τόσο του δισθενούς όσο και του τρισθενούς σιδήρου, σε κάποιες περιπτώσεις με κατάλληλες τροποποιήσεις. Πιο συγκεκριμένα, στη μελέτη της ταυτόχρονης απομάκρυνσης πεντασθενούς αρσενικού και εξασθενούς χρωμίου, βρέθηκε ότι με επεξεργασία με δισθενή σίδηρο απομακρύνονται ικανοποιητικά και οι δύο ρύποι, ακόμα και σε νερά με πολύ επιβαρυμένη σύσταση (π.χ. νερά από εκλύσεις ρυζοκαλλιεργειών). Στην περίπτωση που χρησιμοποιήθηκε τρισθενής σίδηρος, βρέθηκε πολύ ικανοποιητική απομάκρυνση πεντασθενούς αρσενικού, αλλά το εξασθενές χρώμιο απομακρύνθηκε σε πολύ χαμηλά ποσοστά, όπως και αναμενόταν. Στην περίπτωση της ταυτόχρονης απομάκρυνσης τρισθενούς αρσενικού και εξασθενούς χρωμίου με χρήση δισθενούς ή τρισθενούς σιδήρου, δεν υπάρχει σχετική βιβλιογραφία διαθέσιμη. Με τη χρήση δισθενούς σιδήρου βρέθηκε, ότι το εξασθενές χρώμιο απομακρύνεται πολύ ικανοποιητικά, ενώ βρέθηκε επίσης ότι η παρουσία του στο νερό συνδράμει στην ενίσχυση της απομάκρυνσης του τρισθενούς αρσενικού, μέσω οξείδωσης που προκαλεί η παρουσία του σε συνδυασμό με την παρουσία και οξείδωση του δισθενούς σιδήρου. Η χρήση αλάτων τρισθενούς σιδήρου για την ταυτόχρονη απομάκρυνση τρισθενούς αρσενικού και εξασθενούς χρωμίου επίσης δεν έχει μελετηθεί ποτέ στη βιβλιογραφία. Τα αποτελέσματα ήταν εξόχως ενδιαφέροντα, καθώς βρέθηκε ότι η παρουσία εξασθενούς χρωμίου συντελεί στην ενισχυμένη απομάκρυνση του τρισθενούς αρσενικού, μέσω οξείδωσης του λόγω της παρουσίας του χρωμίου και του τρισθενούς σιδήρου στο διάλυμα. Όμως, η απομάκρυνσή του εξασθενούς χρωμίου ήταν και πάλι μη ικανοποιητική. Στη συνέχεια, με σκοπό να πετύχουμε ταυτόχρονη απομάκρυνση αρσενικού και εξασθενούς χρωμίου και με τη χρήση αλάτων τρισθενούς σιδήρου, μελετήσαμε τη χρήση υπεροξειδίου του υδρογόνου, με σκοπό να διερευνήσουμε αν μπορεί να εφαρμοστεί ο οξειδοαναγωγικός κύκλος που περιγράφεται από Bokare και Choi, στην μεταβολή του σθένους του εξασθενούς χρωμίου. Η παρουσία υπεροξειδίου του υδρογόνου, προκάλεσε την αναγωγή του εξασθενούς χρωμίου σε τρισθενές και παραγωγή ριζών υδροξυλίου. Το τρισθενές χρώμιο μπορεί να απομακρυνθεί από το διάλυμα με καταβύθιση (εξόχως δυσδιάλυτο) και το τρισθενές αρσενικό οξειδώνεται από τη ρίζα υδροξυλίου και να απομακρύνθηκε με συν-καταβύθιση και προσρόφηση στα οξείδια του σιδήρου, που παράγονται κατά την κροκίδωση και υδρόλυση των αλάτων του τρισθενούς σιδήρου. Η μελέτη αυτή επίσης δεν έχει αναφερθεί ποτέ έως τώρα στη διεθνή βιβλιογραφία. Τα αποτελέσματα ήταν εξόχως ικανοποιητικά και ουσιαστικά καταλήγουν σε μια καινούργια διεργασία, για την ταυτόχρονη απομάκρυνση αρσενικού και εξασθενούς χρωμίου με χρήση αλάτων τρισθενούς σιδήρου, ο οποίος έχει πολύ περισσότερα πλεονεκτήματα έναντι της χρήσης δισθενούς σίδηρου στην επεξεργασία νερών.