Hidrológiai Közlöny 1973 (53. évfolyam)
3. szám - Dr. Bozzay Józsefné: Mikroszennyezések eltávolítása aktívszén adszorpcióval és klórdioxidos oxidációval
106 Hidrológiai Közlöny 1973. 3. sz. Dr. Bozzay József né: Mikroszennyezések eltávolítása tezni, melyeknek anyagcseréjét saját fejlődésükhöz használják fel. Nagyságuk 0,1 mikron alatti. Kémiai szerkezetük szerint nukleid savakból és proteidekből épülnek fel. A természetes vizekbe fekális szennyeződések révén kerülnek. A vírusokról ma még csekély ismeretanyagunk van, annyit azonban tudunk, hogy az enterovírusok általában ugyanannyi ideig életképesek a vízben, mint a coli-baktériumok, s általában együttesen fordulnak elő. Tiszta vízben hosszabb, szennyezett vizekben rövidebb ideig élnek. A klór hatásával szemben sokkal ellenállóbbak, mint a coli-baktériumok. Ózonnal, jól megválasztott körülmények között, sikeresen elölhetők. Szennyvizekben, s ezek útján folyóvizekben is szinte mindig kimutathatók. Mai ismereteink szerint a mikroszennyezödések eltávolítására a szokásos vízkezelési eljárások nem alkalmasak, hanem kiegészítésre szorulnak. A kiegészítő eljárások lehetnek: — adszorpciós módszerek, — oxidációs módszerek, — és ezek kombinációi Adszorpció aktívszénnel A XVIII. században az óceánokon járó hajók édesvizét belülről kiégetett, elszenesített falú hordókban lárolták. írásos anyag dokumentálja, hogy nagyvárosok lakói (London, 1880-as években) ugyancsak faszénen átszűrt folyóvizet használtak fel ivásra. Az Egyesüli Államokban egyes települések már a századforduló előtt aktívszénnel kezelt vizet fogyasztottak, majd az 1 930-as években porított szenet használtak fel a víztisztításban. A legutóbbi évtizedekben rohamosan fejlődött az aktívszén ipari felhasználása, s ezzel együtt az aktívszén gyártás is. Széleskörű irodalma is elsősorban az ipari felhasználással és gyártással kapcsolatos. A víztisztításban való fokozódó elterjedése indokolja az aktívszén adszorpcióra vonatkozó néhány alapvető ismeret rövid összefoglalását. Bármilyen két fázis érintkezik egymással, a határrétegben az egyik fázis felől fellépő molekuláris kölcsönhatások mindig különböznek a másik fázis kölcsönhatásaitól. Ha az érintkező fázisok közül legalább az egyik részecskéi kellően mozgékonyak (gázok, folyadékok) a határrétegben a mozgékony részecskéknek más koncentrációja alakul ki, mint a fázis belsejében. Ezt a határfelületen bekövetkező koncentráció változást nevezzük adszorpciónak, a felület egységére eső anyagmennyiség többletet felületi koncentrációnak [7]. Az adszorpció a nagy fajlagos felületű anyagok jellegzetes tulajdonsága. A nagy fajlagos felület kétféleképpen állhat elő. Nagy a fajlagos felületük az igen kisméretű, diszpergált anyagoknak. Gömb alakú testecskék esetén a test felülete 4jir 2, térfogata viszont 4/3jrr 3, fajlagos felülete tehát 3/r, vagyis a sugárral fordítottan arányos. Ez a fordítot t arányosság a test átlagos jellemző méretével más alakú testekre is fennáll. A nagyfokú diszperzión kívül rendkívül nagy fajlagos felületet lehet előállítani oly módon is, hogy az anyag makroszkopikusan összefüggő marad, de belső szerkezete erősen tagolt, szivacsos, szubmikroszkopikus üregeket, járatokat, pórusokat tartalmaz, amelyek a külső felülettel és egymással is összefüggenek, tehát az érintkező fázis mozgékony részecskéi számára hozzáférhetőek. Ilyen szerkezetük van a granulált aktívszeneknek, gyakran nagyobb fajlagos felülettel, mint amilyen a vízkezelésben egyáltalán használható szénporok aktív felülete. Az adszorpció létrejöttében mindazoknak az erőknek jelentősége van, amelyek molekuláris kölcsönhatásoknál általában előfordulnak. Ide tartoznak a van der Waals-féle erők néven összefoglalt kohéziós erők, elsősorban a London-féle diszperziós erő, poláris természetű molekuláknál fellépő vonzóerők. Ezek a kölcsönhatások a molekulák belső szerkezetét, az atomokat összetartó vegyérték elektronok eloszlását változatlanul hagyják, ezért ezekben az esetek ben fizikai adszorpcióról beszél ünk. A kölcsönhatás mértéke és természete kizárólag egy-egy adszorbens-adszorbátum párra jellemző. A molekuláris kölcsönhatásokban előfordulhatnak olyan erők is, amelyeknek hatására az adszorbens és adszorbeált molekula külső elektronhéjai egyesülnek, vagyis új kémiai kötésviszonyok alakulnak ki, pl. a katalitikus folyamatoknál. Ezt a jelenséget már kémiai adszorpciónak, kemiszorpciónak tekintjük. Az adszorpciós folyamatokkal egyidejűleg lejátszódik egy ellentétes irányú folyamat, a deszorpció is, amikor a felület-rétegen megkötött molekulák leszakadnak és eltávolodnak. Az adszorpciós jelenségek tehát egyensúlyra vezető folyamatok, amikor az adszorpció és deszorpció sebessége egyenlővé válik. A deszorpciós folyamatok elősegítése aktiválás útján lehetséges (még fizikai adszorpciónál is), mivel a részecskéknek a felülettől való elszakadásához energia befektetés szükséges. Az adszorpció jellemzésére állapot egyenletet használunk, amely kifejezi a nyomás, hőmérséklet és az adszorbeált mennyiség közötti összefüggéseket, továbbá ezek időbeni lefolyását. Számításoknál az adszorbeált mennyiséget általában az adszorbens 1 grammjára szokás vonatkoztatni. A fajlagos adszorpció: n a x — —m A felületi koncentráció: Az adszorpció mértékének viszonya: x _F ~T~m Ezekben az összefüggésekben x fajlagos adszorpció, F az adszorbens egész felülete, n a adszorbeált mennyiség mólokban, m az adszorbens egész tömege. Az utóbbi kifejezésből megállapítható, hogy adott adszorbens és adszorbátum pár esetében az adszorpció mértéke csak egy állandó tényezőben különbözik egymástól. Az adszorpció alap állapotegyenleteit szilárd adszorbensek gázadszorpciójának mérése útján rögzítették: /'=/(?>, T) illetve a; = const J\p, T),
