Hidrológiai Közlöny 1965 (45. évfolyam)

5. szám - Bölcs Gyula: Ivóvíz tisztítására szolgáló aktívszenek

238 Hidrológiai Közlöny 1965. 5. sz. Bölcs Gy.: Ivóvíz tisztítására szolgáló aktív szenek 1. Ultrapórusok : Sugarak kb. 11 A (10 7 mm)-ig terjed. Ezekben megy végbe a gázok, gáz alakú szerves anyagok, kis töménységű gőzök adszorpciója, a gázkatalízis nagy része és a molekuláris nagyságrendű színező anyagok adszorpciója. A kondenzáció bennük nem számottevő. 2. Mikropórusok : Sugaruk kb. 10—20 A. Ezekben folyik az adszorpció ós az ezt követő kondenzáció reverzibilis része, a nem kolloidális nagyságrendű színező és egyéb oldott anyagok kiválasztásának zöme, valamint bizonyos fokú katalízis. 3. Makropórusok : Sugaruk kb. 20—100 A. Ezekben megy végbe az adszorpció és az irreverzibilis, ún. kapilláris kondenzáció, a kolloid nagyságrendű színező és más anyagok elnyelése 4. Átmeneti pórusok: Sugaruk kb. 100—1000 Á. Ezekben nincs jelentős adszorpció, csupán a telítettséghez közeli, relatív gőznyomás esetén telnek meg kondenzálódó anyaggal, ezenkívül elősegítik a diffúziót ós kolloid méretű molekuláknak oldatokból való eltávolításában játszanak szerepet. 5. Inaktív pórusok : Sugaruk 1000 A ós több mikron között van. Szerepük az adszorpcióban jelentéktelen, hozzáférhetővé teszik az aktívszón belsejét az adszorbeálandó anyag számára. Helyet biztosítanak ezenkívül portartalmú vagy szilárd alakban kiváló anyagot is tartalmazó gázokból való adszorpció esetén a lerakódó szilárd anyagoknak. Felhasználási terület szerint az ipari aktívszeneknél 4 fő típust különböztetünk meg, mégpedig: gázadszorpciós, oldószervisszanyerő, színtelenítő és katalizátor szeneket. A gázadszorpciós szenek pórus megoszlási görbéinek maximuma rendszerint az ultrapórus tartományba, az oldószervisszanyerő szeneknél a mikropórus, a színtelenítő szeneknél a makropórus tartományba esik. A katalizátor szenek esetében a póruseloszlás a felhasználási célnak megfelelően — változó. Vizes oldatokból való adszorpció esetében az aktívszenek fizikai szerkezete mellett felületük kémiai jellege is befolyásolja a lejátszódó folyamatokat. Az aktívszenek kémiai jellegét a különböző vegyi tulajdonságú felületi oxid-csoportok határozzák meg. Ezek a szénrács szabad vegyértékeinek oxigénnel való lekötése révén jönnek létre. Kétféle felületi oxidot különböztetünk meg: Az egyik oxid házikus természetű. Az ilyen oxidok vizes oldatokban a szénvázhoz kapcsolódó OH csoportok gyanánt viselkednek. Az OH-gyök más anionokkal csereakcióba lép minek következtében az ilyen aktívszenek a sóoldatok pH értékét lúgos irányba tolják, el. Az olyan aktívszenek, amelyek kizárólag vagy túlnyomórészt bázikus oxidcsoportokat tartalmaznak parciális disszociációjuk következtében pozitív töltést vesznek fel. Ennek ereményeképpen a felületükre negatív töltési! kolloidok és polimerek válnak le. Poláris vegyületek esetén (pl. festékanyagoknál) azok a vegyületek adszorbeálódnak jobban, melyek nagyobb molekulájú része anion természetű. Más körülmények között végbemenő oxidáció, részben autooxidáció révén a szén felületén savanyú jellegű oxid keletkezik. Ez vizes közegben szénvázra kapcsolt karboxil-gyök gyanánt viselkedik. Mivel a karboxil-gyök hidrogénje kationokkal kicserélhető, a savanyú oxidokkal rendelkező aktívszén gyengén savanyú kationcserélő tulajdonságú. Az ilyen szenek vizes oldatokban negatív töltést kapnak. Felületükre pozitív kolloidok válnak ki. Poláris vegyületeknél azon vegyületek adszorpciója van előnyben, amelyeknek nagyobb molekulájú része kation jellegű. Mind a bázikus, mind a savanyú jellegű aktívszenek fenti hatását a közeg pH-ja is befolyásolja. Túlnyomórészt bázikus vagy savanyú jellegű aktívszenek alkalmazása akkor előnyös, ha különböző vegyi tulajdonságú vegyületek szétválasztása a feladat. A kereskedelmi aktívszenek közül a vegyileg aktivált 'szeneken több a savanyú felületi oxid, míg a gőzaktivált szenek inkább bázikus jellegűek. Ez a jelleg szabja meg az aktívszén vízzel való nedvesíthetőségét is. Minél több a bázikus oxid a felületen, annál hidrofóbabb a szén, viszont minél több a savanyú csoport, annál hidrofilebb. Meg kell jegyezni, hogy a célnak megfelelő aktívszén kiválasztása még a fizikai szerkezet és vegyi jelleg ismeretében sem könnyű és egyszerű feladat. Ez elsősorban az oldatokból való adszorp cióra vonatkozik, különösen akkor, ha az eltávolítandó anyagok összetétele, jellege nem ismeretes. Ezért sok esetben a szén kiválasztását, adagolását stb. tapasztalati úton kell megvalósítani. Aktívszén alkalmazása víztisztításra Az aktívszenet kb. 30—35 évvel ezelőtt kezdték víztisztítás céljára felhasználni. Az aktívszén alkalmazása fenti célra gyorsan elterjedt és ma is egyre terjed. Az Egyesült Államokban pl. 6 év alatt több mint 600 vízműben vezették be az aktívszenes tisztítást. Ennek oka az, hogy a felszíni vizek szenynyeződése következtében az utóbbi években egyre nő a belőlük származó ivóvízben a kellemetlen ízt és szagot okozó anyagok mennyisége. Ivóvíz tisztítás céljára egyformán alkalmas a darabos és a por alakú akt ívszén. Azt hogy melyiket alkalmazzák rendszerint helyi körülmények szabják meg. A víztisztítás, esetében a szén adszorptív tulajdonsága felhasználható a kellemetlen íz és szag anyagok eltávolítására, a katalitikus hatása pedig deJclórozásra. Az aktívszén ugyanis a víz szabad klórtartalmát katalitikusan sósavvá alakítja. A sósavat a vízben levő karbonátok megkötik. Az aktívszén adszorpciós és katalitikus tulajdonságát együttesen is fel szokták használni. Egyedül deklórozásra aktívszenet ma már ritkábban alkalmaznak, erre a célra inkább a vegyszeres eljárások terjedtek el. Fontosabb feladat az aktívszenes eljárásnak az ivóvíz szagának és ízének esetleg színének javítása. Ismeretes, hogy az ivóvíz szükséglet állandó emelkedése folytán ma már szinte mindenütt kisebb mennyiségű a jó forrás- és kútvíz. A hiányt folyók, tavak stb. felszíni vizével kell pótolni. A városi lakosság száma nő. Az iparosodás folytonos növekedése miatt viszont a vizek szennyezettsége is állandóan növekszik. A felszíni vizek feldolgozása ivóvízzé tehát egyre nehezebb feladattá válik. A nehézségek leküzdése céljából az első sorban érdekelt, fejlett ipari országokban igen kiterjedt vizsgálatok és kísérletek folytak és folynak a feladat megoldására aktívszenes és egyéb eljárásokkal. Nem túl erős szennyezettség esetén a szokásos tisztítási műveleteken felül 5—10 g