Μελέτη της απομάκρυνσης του αντιμονίου από το νερό με τη χρήση κροκιδωτικών σιδήρου
Creators: name: Μανθά, Ζωή Νικολάου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2018
Subjects: Αντιμόνιο
Χημική κατακρήμνιση
Ισόθερμες προσρόφησης
Αntimony treatment
Fe-based coagulants
Sb(III), Sb(V)

description: Η ανεξέλεγκτη απόρριψη βαρέων μετάλλων από τις βιομηχανίες στο περιβάλλον, η ύπαρξη βαρέων μετάλλων στο νερό λόγω γεωχημικών αλληλεπιδράσεων του με τα πετρώματα έχει αποκτήσει τρομακτικές διαστάσεις, με αποτέλεσμα η ρύπανση υδατικών πόρων από βαρέα μέταλλα να έχει καταστεί ως ένα από τα πιο σοβαρά περιβαλλοντικά προβλήματα στη σημερινή εποχή. Όλα αυτά σε συνδυασμό με την λειψυδρία που επικρατεί σε πολλές περιοχές παγκοσμίως οδηγεί στην ανάγκη χρήσης κάθε πηγής πόσιμου νερού. Ως επακόλουθο, επιτακτική κρίνεται και η ανάγκη για αυξανόμενη επιστημονική έρευνα της βέλτιστης απομάκρυνσης των βαρέων μετάλλων από ρυπασμένους υδατικούς πόρους, με την πιο εύκολη και οικονομική μέθοδο. Κύριο αντικείμενο της παρούσας μεταπτυχιακής εργασίας είναι η πειραματική διερεύνηση απομάκρυνσης ενός τοξικού μεταλλοειδούς (Sb) από πόσιμο νερό με τη διεργασία της κροκίδωσης χρησιμοποιώντας άλατα σιδήρου. Η εξεταζόμενη μέθοδος απομάκρυνσης περιλαμβάνει τα στάδια της κροκίδωσης (προσθήκη χημικών, ταχεία μίξη και συσσωμάτωση), την καθίζηση και την διήθηση. Παράλληλα, είναι η μέθοδος που εφαρμόζεται στις περισσότερες σύγχρονες μονάδες επεξεργασίας πόσιμου νερού και χαρακτηρίζεται από ευκολία εφαρμογής αλλά και οικονομία. Το πειραματικό κομμάτι της εργασίας πραγματοποιήθηκε στο Εργαστήριο χημικής και περιβαλλοντικής τεχνολογίας του Αριστοτέλειου πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης στο διάστημα Νοέμβρης 2016 –Μάρτιος 2017. Οι αναλύσεις του αντιμονίου έγιναν σε ατομική απορρόφηση συνδυασμένη με γεννήτρια υδριδίων. Τα νερά που χρησιμοποιήθηκαν για την ανάγκη του πειράματος λαμβανόταν καθημερινά από το κεντρικό δίκτυο παροχής πόσιμου νερού του εργαστηρίου το οποίο πριν τη συλλογή του περνούσε από ειδικό φίλτρο ενεργού άνθρακα προκειμένου να δεσμευθεί το περιεχόμενο χλώριο. Ύστερα γινόταν προσθήκη του μετάλλου (spiking) στο νερό αυτό, με σκοπό να πετύχουμε συγκεκριμένη αρχική συγκέντρωση. Τα κροκιδωτικά που δοκιμάστηκαν για την απομάκρυνση ποσοτήτων αντιμονίου που εμφανίζονται στα φυσικά νερά είναι ο δισθενής σίδηρος Fe(II), ο τρισθενής σίδηρος Fe(III) και ένα μικτό κροκιδωτικό Fe(II)/Fe(III) σε ίση αναλογία . Η απομάκρυνση του Sb(III) από Fe(III) έδειξε καλύτερη ικανότητα προσρόφησης Q5= 4,7 μg Sb(III)/mg Fe(III) σε pH 7, και η υπολειμματική συγκέντρωση αντιμονίου στο εξεταζόμενο διάλυμα έφτασε κάτω από το όριο ποσιμότητας σύμφωνα με τη νομοθεσία που είναι τα 5 μg/L. Όσον αφορά στην απομάκρυνση του Sb(III) από Fe(II) τα αποτελέσματα που ελήφθησαν δεν είναι τόσο καλά καθώς η ικανότητα προσρόφησης είναι Q5= 0,45 μg Sb(III)/mg Fe(II) σε pH 7. Ομοίως και για το Sb(V), η απομάκρυνση του είναι πιο αποτελεσματική ύστερα από προσθήκη κροκιδωτικού Fe(III) και χαμηλότερη ύστερα από τη χρήση κροκιδωτικού Fe(II) ή Fe(II)/ Fe(IΙI). Βέβαια η ικανότητα προσρόφησης του Sb(V) από τον τρισθενή σίδηρο βρέθηκε 2,5 φορές χαμηλότερη από την αντίστοιχη τιμή για το Sb(III), Q5= 1,82 μg Sb(V)/mg Fe(III). Τα αποτελέσματα που προκύπτουν από την παρούσα εργασία μπορούν να δώσουν μια ρεαλιστική εικόνα της αποτελεσματικότητας των συμβατικά χρησιμοποιούμενων σιδηρούχων κροκιδωτικών ή μίγματος αυτών για την επίτευξη συγκεντρώσεων αντιμονίου κάτω από το αντίστοιχο όριο νομοθεσίας του πόσιμου νερού και συνεπώς μπορούν στη συνέχεια να εφαρμοστούν για τον σχεδιασμό μια μονάδας επεξεργασίας νερού πραγματικής κλίμακας
description: Antimony (Sb) is classified as a toxic pollutant of high priority, because its effects on human health (toxicity) are similar to those of arsenic. However, unlike arsenic, the removal of antimony from polluted waters is still not well understood. In the present study the removal of common antimony species in water, namely, Sb(III) and Sb(V), was investigated by the addition of iron-based coagulants. The applied coagulants were Fe(II), Fe(III), and equimolar mixed Fe(II)/Fe(III) salts and the experiments were performed with realistic antimony concentrations in the range 10–100 μg/L, by using artificially polluted tap water solutions. Sb(III) removal by Fe(III) provided better adsorption capacity at a residual concentration equal to the drinking water regulation limit of 5 μg/L, that is, Q5 = 4.7 μg Sb(III)/mg Fe(III) at pH 7, which was much higher than the value achieved by the addition of Fe(II) salts, that is, Q5 = 0.45 μg Sb(III)/mg Fe(II), at the same pH value. Similarly, Sb(V) was more efficiently removed by Fe(III) addition, than by the other examined coagulants. However, Fe(III) uptake capacity for Sb(V) was found to be significantly lower, that is, Q5 = 1.82 μg Sb(V)/mg Fe(III), than the corresponding value for Sb(III). The obtained results can give a realistic overview of the efficiency of conventionally used iron-based coagulants and of their mixture for achieving Sb concentrations below the respective drinking water regulation limit and therefore, they can be subsequently applied for the designing of real-scale water treatment units