Az utóbbi időben elég sok szó esett a medvehagymáról. A változatosság kedvéért én most nem arról fogok irka-firkálni.
Tereljük egy kicsit a szót a szennyvizek felé. A köznapi ember nem sokat találkozik szennyvízzel, szerencsére. A mai bejegyzés egy kicsit szakmázó lesz, de ne tessék megijedni, nem fog fájni, igyekszem közérthető maradni.
Nézzünk egy példát, mellyel ma egy állásinterjú során találkoztam: Adott egy autógyár, aki olajos-vizes emulziót és nehézfémeket tartalmazó szennyvizeket ereszt ki magából.
Természetesen tisztítás után ereszti ki.
Kérdés: milyen technológiát lehetne alkalmazni? A válasz: kémiait. Ami nem olcsó, és ennek is van egy fajta terméke, ami veszélyes hulladék.
Az első esetben lehetne egy szerves oldószeres extrakció, mondjuk toluol. Lényeg, hogy ne elegyedjen vízzel.
A szennyvizet bevezetjük az extraktőr nevű berendezésbe, hozzáeresztjük a toluolt és lötyögtetjük, kevergetjük- nagyjából ennyi. Jobb a hatásfok, ha kereszt- vagy ellenáramú extrakciót alkalmazunk.
Természetesen tudni kell, mennyi olaj van a vízben, ehhez ki kell számolni mennyi toluol kell.
Ennek praktikus módszere a laboratóriumban való extrakciós próba: ez egy anyagátadási művelet, mely során ismert mennyiségű, mondjuk 100 ml szennyezett vízhez először 30 ml oldószert adunk, és egy speciális eszközben, választó-tölcsérben jól összerázzuk. Rövid időre állványra állítjuk és pihentetjük, hogy a szerves és a vizes fázis szétváljon. A két oldatban a koncentrációk hányadosa állandó lesz. Ez a megoszlási hányados, ami csak anyagi minőségtől és a hőmérséklettől függ. Független az oldott anyag mennyiségétől, de ez utóbbi adatot természetesen tudnunk kell, mert az oldott anyag közel 85-90%-át tudjuk egy lépésben eltávolítani.
Ha ez megtörtént, leeresztjük az alsó fázist, majd a felsőt egy jól zárható edénybe eresztjük.
Az először leeresztett fázis a szennyezett víz, a szerves fázis sűrűsége kisebb, az felúszott a víz tetejére.
A fenti oldószeres extrakciót (kirázás a szakmai neve) addig kell ismételni, amíg két fázis látszik a nyugalomba helyezés során. Minden lépés során fel kell jegyezni, mennyi oldószert használtunk fel, és hogy hányadik lépésnél járunk.
Ha már csak egy fázis látható, akkor készen vagyunk.
A folyamat során soha nem fogjuk tudni eltávolítani a vizes fázisból az összes olajat, ezt a hatóság és a jogalkotó is nagyon jól tudja, éppen ezért határértéket szabott meg a tekintetben, hogy mennyi lehet a koncentráció a vízben. Jelenleg ez 10 mg/l.
Egyszeri extrakcióval az olaj kb. 85- 90%-át lehet eltávolítani, tehát ha a vízben 5000 mg/l a koncentráció, akkor első körben közel 4500 mg olaj távolítható el. Összesen tehát 4-5 extrakciós lépés szükséges, amit ipari méretekben például a vezérképen látható módszer szerint ellenáramú folyamatban valósítanak meg: a tisztítandó folyadékot (nagyobb sűrűségű fázis) a berendezés tetején vezetik be, mely a berendezés alján távozik (tisztított víz). A kisebb sűrűségű, azaz olajat tartalmazó fázis a tetején távozik. A berendezésben lévő szitatányérok a hatásfok növelését szolgálják, segítik a keveredést.
A nehézkes számolásoktól most itt eltekintünk.
A fenti extrakciós példa alapján környezeti kármentesítések során kitermelt olajtartalmú víz is tisztítható.
A másik problémakörnél, mikor fémet tartalmazó szennyvizünk van, könnnyebb a helyzetünk. A legcélszerűbb csapadékokat képezni: ezek nem oldódnak vízben, és szűréssel a csapadék teljesen eltávolítható.
Ehhez is tudnunk kell, mennyi fém van oldott állapotban a szennyvízben.
Az alkalmazandó kicsapószer minősége és mennyisége a tisztítandó víz pH-jától (savasság-lúgosság) és az eltávolítandó anyag minőségétől és koncentrációjától függ. Például: 1 mol mennyiségű cinkhez 2 mol mennyiségű NaOH-ra van szükségünk, mert egy cink-ion két hidroxid-ionnal fog csapadékot képezni: Zn(OH)2 a képlete.
A legtöbb fém esetében hidroxid-csapadékot célszerű képezni: többnyire NaOH (nátrium-hidroxid) vagy KOH (káium-hidroxid) segítségével ezek nem oldódnak vízben, és túladagolt lúgok esetében sem kerülnek újra oldatba. Kivétel ez alól a cink: túladagolt lúgmennyiség esetén komplex vegyület formájában ismét oldatba kerül.
Bizonyos esetekben a szulfid- és klorid-csapadékok (pl. ezüst, higany, mangán, vas, réz, kobalt, nikkel, ólom) is célravezetőek lehetnek. A szulfid-csapadékokat nem szabad savas közegben leválasztani, mert mérgező kénhidrogén szabadul fel.
Mint azt említettem, a tisztítási folyamatok maradék anyagai veszélyes anyagok, de nem értéktelenek, hiszen például a fent említett toluol, mint szerves oldószer, költséges folyamattal állítható elő, az ásványolaj-készletek, melyek a szerves vegyipar forrásai, végesek. Éppen ezért nem engedhetjük meg magunknak a pazarlást.
Az olajos fázisból forráspont-különbségen alapuló szétválasztással vissza lehet nyerni az oldószert (rektifikálás vagy egyszerű desztilláció), a fennmaradó, olajban gazdag fázist pedig hulladékégetőben vagy erőműben célszerű elégetni. Az oldószert természetesen újra fel lehet használni.
A csapadék-leválasztáson alapuló megoldásnál a csapadékokat a festékiparban lehet felhasználni, ha erre igény van, ellenkező esetben különböző más kémiai folyamatok (elektrolízis, kémiai reakciók) segítségével tiszta fémek állíthatók elő.
A fel nem használható maradékokat veszélyes hulladékok fogadására kialakított hulladéklerakókra kell szállítani.
Remélem sikerült bepillantást nyerni egy olyan területre, mely ugyan szennyvizek tisztításáról szól, de nem a klasszikus megoldásokat kell felhasználni, hanem meglehetősen a kémia felé kell orientálódnunk.
Egy ilyen 100%-ban környezetvédelmi megoldásból is jól látható, hogy a környezetvédelem sok esetben a kémiára van utalva.
Irodalom:
Kép forrása: Fogarasi, J. (2011).: Az extrakció. Petrik Lajos Szakközépiskola, Budapest
Ajánlott irodalom:
Desztillálás
Rektifikálás
Elektrolízis