Vizsolyi Éva Cseperke; Varga Imre; Láng Győző; Varga József; Záray Gyula – Ferráttechnológia alkalmazása felszín alatti vizek szerves mikroszennyezőinek eltávolítására
Kutatócsoportunk PIAC_13-1-2013-0191 K+F pályázat keretein belül a ferrát elektrokémiai előállítását és annak vízkezelésben való felhasználását tűzte ki célul. A ferrát mesterségesen előállított oxidálószer, mely hatékonyan képes lebontani a szerves szennyezőket például felszín alatti vízből. A projekt során létrehoztunk egy olyan berendezést, mely a ferrát „on site” előállítására képes.
A berendezés a ferrátot a kezelés helyszínén képes előállítani a kívánt mennyiségben, így megszűnnek a szállításból és tárolásból adódó nehézségek. A pályázat első fázisában kísérleteink a halogénezett alifás és aromás oldószerekre irányultak (Dobosy et al. 2016). A ferrát kezelés hatékonynak bizonyult a célvegyületek lebontására mind modelloldatok, mind felszín alatti víz minták esetében. Négy klórbenzol vegyületet (monoklór-benzol; 1,2-diklór-benzol; 1,3-diklór-benzol és 1,4-diklórbenzol) vizsgálva mind modelloldatban, mind felszín alatti vízben különbség volt az izomerek lebontásában, azaz a funkciós csoportok molekulán belüli elhelyezkedése alapvetően befolyásolta az oxidáció hatásfokát.
A most bemutatott kutatásban egy ipari területről származó felszín alatti vízmintán végeztünk laboratóriumi kísérleteket a ferrát kezelés tesztelésére. A felszín alatti víz nagy mennyiségben tartalmazott különböző szerves szennyezőket. A szennyezés sokrétűsége lehetőséget adott arra, hogy olyan komplex közegben vizsgáljuk a ferrát oxidáló hatását, ahol a különböző vegyületek izomerjeikkel együtt vannak jelen. A szennyezés nagy mértéke miatt többlépcsős ferrát kezelést alkalmaztunk és sikeresen degradáltuk a különböző szerves molekulákat. A ferrát technológia ebben az esetben alkalmazható például előkezelésként egy későbbi mikrobiológiai kezelés előtt vagy más kezeléssel együtt alkalmazva utókezelésként is hatékony lehet.
Bevezetés
Hazánk felszín alatti vizeinek védelme kiemelten fontos az ivóvízbázisaink megóvása érdekében. A nem kellő körültekintéssel alkalmazott ipari technológiáknak köszönhetően hazánkban ezres nagyságrendben tartanak nyilván a szerves oldószerekkel és különböző kőolajipari termékekkel szennyezett talajokat és talajvizeket.
A szennyezőanyagok eltávolítására és/vagy ártalmatlanítására több technológiai megoldás is rendelkezésre áll. Egyik lehetőség a szerves szennyezők biológiai úton történő lebontása, amelynél a mikroorganizmusok a szerves szennyezőanyagot szénforrásként hasznosítják. Másik lehetőséget kínálnak az adszorpciós eljárások, amelynél a szennyezők fizikai adszorpció vagy kemoszorpció révén kötődnek meg egy nagy fajlagos felülettel bíró hordozón, pl. aktív szénen. További megoldást jelentenek az oxidációs és fotokatalitikus eljárások, amelyek közül legismertebb az ózonnal, vagy a perszulfáttal végzett kezelés. Ide tartozik az általunk alkalmazott ferrát technológia is. A ferrát(VI) a vas +6-os oxidációs állapota, a természetben nem fordul elő, mesterséges úton többféleképpen is lehetséges az előállítása. Az oxidációs folyamat során a ferrát redukálódik és Fe(OH)3-csapadék keletkezik, mely nagy fajlagos felületének köszönhetően további szennyezőket és különböző oxidációs melléktermékeket köthet meg a felületén, így javítva a kezelés hatékonyságát. Megjegyezzük, hogy a ferrát kiváló fertőtlenítő hatással rendelkezik, ami a víztisztítási eljárásoknál előnyt jelent.
Az IMSYS Kft. és az ELTE KKKK közös pályázati projektjében egy olyan berendezés került kifejlesztésre, mely lehetővé teszi a ferrát oldatnak a vízkezelés helyszínén történő előállítását és a kezelendő vízhez történő egyenletes adagolását.
Az utóbbi két évtizedben a ferrátkezelés alkalmazhatóságát széles körben tanulmányozták különböző szerves molekulák eltávolítására, elsősorban laboratóriumi szintű kísérleteken. A legtöbb esetben egy szerves molekulát oxidáltak ferráttal és az anyamolekula bomlását vizsgálták a pH és különböző szennyező/ferrát mólarány függvényében.
