Hidrológiai Közlöny 1964 (44. évfolyam)

7. szám - Horváth Imre–Gulyás Pál: A hazai detergensek biológiai lebonthatóságának és toxikus hatásának vizsgálata

IjcrváLh 1.—Gulyás F.: A hazai detergensek vizsgálata Hidrológiai Közlöny 1964. 7. sz. 311 rozásával a mosószeradagolásnál az aktívanyagra vonatkoztattuk az eredményeket. Toxikológiai kísérleteink során az alapanyagokon túlmenően kész gyári termékeket is vizsgáltunk. Ezek : a Tisztaság, Duna, Rapid, Radion mosóporok és az Ultra mosópaszta. A fentiek szerint tehát a hazai viszonylatban is legnagyobb mennyiségben előforduló alapanyagokat és késztermékeket vizsgáltuk. 3. A mosószerek fontosabb fizikai-kémiai tulajdonságai Amikor a detergenseknek a szennyvíztisztítási folyamatokra gyakorolt hatását és a lejátszódó folyamatok mechanizmusát kívánjuk szemléltetni, célszerű, ha a felületaktív anyagok fontosabb fizikai-kémiai tulajdonságait előbb áttekintően összefoglaljuk : a) Kémiai szerkezetük aszimmetrikus, a molekula hidrofób szénhidrogén-csoportot és egy hidrofil csoportot tartalmaz. Nagy molekulájú vegyületek, az ionosak 10—20 (vagy még több) szénatomot tartalmaznak. b) A hidrofób rész legtöbbnyire alifás, vagy alifás-aromás, ritkán aromás szerkezetű. A hidrofil rész szervetlen jellegű, elektromosan aszimmetrikus, (poláros). c) A felületaktív anyagok lehetnek : anionaktív (a hidrofób rész negatív -töltésű, anion jellegű), kationaktív (a hidrofób rész pozitív töltésű, kation jellegű) és nem ionos szerkezetűek. Szennyvíztechnikai szempontból csak az anionaktív detergensek jelentősek, mivel a gyakorlatban zömmel ezeket alkalmazzák. d) A felületaktív anyagok csökkentik a felületi feszültség értékét és pozitív adszorpciót mutatnak (az oldott anyagból több van a fázishatár felületen, mint az oldatban). A felületaktív anyagok felületi koncentrációja 500—1000-szer nagyobb lehet az oldat belsejében levő koncentrációnál. e) A detergensek vizes oldatban disszociálnak. f) Bizonyos töménység felett a felületaktív anyagok szemikolloid oldatot képeznek, amelynek aggregátumait nem semleges molekulák, hanem ionok képezik. Az aggregátumokat micelláknak nevezik. Ezek az elektromosságot jól vezetik. g) Annál a koncentrációnál, amelynél a micellaképződés megkezdődik („kritikus koncentráció"), az oldat fizikai-kémiai tulajdonságai ugrásszerűen megváltoznak. A kritikus koncentráció általában 0,1—0,5% között van. A micellák képződésének oka egyrészt a hidrofób részek közt működő van der VVaals erők hatása, másrészt a hidrofób rész-víz határfelület csökken (ez energetikailag előnyös a kolloidrendszerre). h) A felületaktív anyagok erős nedvesítő hatásúak, ami a mosóhatás alapja. A nedvesítő hatás egy bizonyos koncentrációig nő, utána a változás elenyésző. , i) A felületaktív anyagok elősegítik a diszperz rendszerek keletkezését. Nedvesítik a szilárd fázis felületét és így megakadályozzák, hogy az egyes részecskék összeálljanak. Az oldat behatol a szilárd közeg hézagaiba, kapillárisaiba és szétfeszíti az anyagot. Ennek nagy jelentősége van — amint a későbbiekben erre kitérünk — az élesztett iszap-pelyhek képződésénél. A felületi feszültség csökkenése folytán kisebb cseppek, részecskék keletkeznek, és növekedik a diszperzrendszer stabilitása. j) A felületaktív anyagok egyik legjellemzőbb tulajdonsága a habzóképesség. A hab is tulajdonképpen diszperzrendszer, így az i) pontban elmondottak értelemszerűen itt is érvényesek. 4. A kismintakísérletek hasonlóság-elméleti alapjai Tekintettel arra, hogy kísérleteinket nem üzemi méretű berendezésekben, hanem geometriailag kisebb rendszerekben (kismintában) végeztük, elengedhetetlen, hogy ennek hasonlóságelméleti következményeit elemzés alá vegyük. „A hasonlóság-elmélet alkalmazása a szennyvíztisztítási technológiában" című kutatási témánkban e kérdéssel részleteiben foglalkozunk, de mégis célszerűnek tartjuk azt, hogy ezúttal az itt érintett kérdések hasonlósági vonatkozásait röviden tárgyaljuk. Ez annál inkább is indokolt, mivel véleményünk szerint a JcismintaberendezéseJcböl nyert adatoknak a valóságos berendezésekre történő átszámítása csupán hasonlósági megfontolások alapján lehetséges. Enélkül csupán minőségi következtetéseket tehetünk a különböző méretekben lejátszódó hidraulikai, fizikokémiai és biológiai folyamatokra vonatkozóan. A levegőztető berendezésekben végbemenő hidraulikai folyamatok kismintavizsgálatát az 1961—1962. években végeztük el. A hidraulikai vizsgálatok eredményein túlmenően (amelyeket a szakirodalomban már ismertettünk) az iszappelyhek méretének geometriai hasonlóságával kapcsolatban az alábbi megállapítások tehetők. A geometriai hasonlóság törvénye előírja a lineáris méretek ^-szoros csökkenését (A a hosszak átszámítási tényezője). Az alábbi meggondolások szerint azonban belátható, hogy a pehelyméreteket torzítani kell, mégpedig úgy, hogy a d' = d" feltétel teljesüljön (d a pehely átlagos átmérője, az egy vessző a főkiviteli, a két vessző a modell berendezésére vonatkozik). Ugyanis ha a pehelyméretet a méretaránynak megfelelően csökkentenénk, ugyanakkor a geometriai hasonlóságot még jobban megsértenénk azáltal, hogy a molekuláris méreteket lehetetlen módosítani. Nem beszélve arról, hogy a pelyhekre ható erőviszonyok is jelentősen módosulnának. Továbbmenően a mikroorganizmusok mérete is adottság. Ily módon, ha a pehelyméretek a kismintában a főkivitelhez viszonyítva változatlanok, akkor a fenti torzítás miatt azoknak egymástól való távolság mérete is állandó kell, hogy legyen. Ebből pedig azonos szennyvíz alkalmazása