Hidrológiai Közlöny 1994 (74. évfolyam)
2. szám - Hódi Márta–Polyák Klára–Hlavay József: Ivóvizete szennyező komponensek komplex eltávolítása ioncserés és adszorpciós módszerekkel
108 HIDROLÓGIAI KÖZLÖNY 1994. 74. ÉVF. 2. SZÁM fjyens vlz TJhJ] [tlüJ [As] Ua-fonma KLinopÜlOlLt l / AAUvszer AL zoJ re fon), MM [A SJ \ USZULOtt VLZ Uyer'S VLZ J^J [huj [AS1 Uq-forma KÚnopUlOÚL AL 2 Oj/ re (OH); LlSzLlLoU vlz HM 3. ábra. Technológiai folyamatábra a, Három ioncserélő oszlop sorbakapcsolása b, Két ioncserélő oszlop sorbakapcsoláésa 4. Kísérleti eredmények 4.1. Szennyező anyagok eltávolítást rendjének meghatározása A szennyező komponensek eltávolítási sorrendjének meghatározására két kísérletsorozatot végeztünk. A vizsgálatok célja az volt, hogy megállapítsuk milyen sorrendben kell alkalmazni a természetes ioncserélőt, az aktívszenet és az Al 20 3/Fe(0H) 3 adszorbenseket, hogy mindegyik az ioncsere és adszorpciós kapacitásának megfelelően működjön. Az 1. sorozatban a szennyező anyagok eltávolítási sorrendje az alábbi volt: ammóniumion - szerves anyag - arzénionok (Cli) (GAC) Al 20 3/Fe(0H) 3 A 2. sorozatban a vízkezelés lépései: ammóniumion - arzénionok - szerves anyag (Cli) Al 2C>3/Fe(OH)3 (GAC) Az eredmények alapján megállapítottuk, hogy az alumínium-oxid felületén kialakított Fe(OH) 3 csapadék adszorbens nagy fajlagos felülete miatt a huminanyagok jelentős részét felületi adszorpció révén megkötötte, az oszlopra felvitt 200.6 mg huminanyag 42.4 %-át azaz 85.0 mg-ot Ezért az 1. kísérletsorozatban alkalmazott sorrendet követve tanulmányoztuk az adszorbensek működését, mert ez biztosítja az optimális adszorpciós feltételeket az arzénionok és a szervesanyag eltávolítására (3. a. folyamatábra). Tekintettel arra, hogy az Al 203/Fe(OH) 3 adszorbens nagymennyiségű szervesanyagot köt meg, vizsgáltuk, hogy egyszerűsíthető-e a technológia oly módon, hogy a 3.b. ábrán bemutatott elrendezésben a Cli-ot és az Al 20 3/Fe(OH) 3-ot használjuk fel az ammóniumion, a szerves anyag és az arzénionok együttes eltávolítására. 4.2. Ammóniumionok eltávolítása ioncserével A kísérletekhez Na-formára alakított zeolitot használtunk, amelyből 80 ml-et töltöttünk ioncserélő oszlopba. A kísérletsorozatban hét kimentési és regenerálási ciklust végeztünk. A bemenő víz átlagos NH 4 + koncentrációja 0,86 mg/L volt, amelyből az ammóniumionokat olyan mértékben távolítottuk el, hogy a kezelt víz átlagos ammóniumion tartalma a 0.2 mg/L koncentrációt nem haladta meg. Ez 50 %-os áttörésnek felel meg. Azért végeztük a kimerítést 0.2 mg/L koncentráció határig, mert ennél a koncentrációnál az ízés szagproblémát okozó triklóramin képződés kismértékű. Meghatároztuk az ioncsere kapacitást 10 %-os áttörésnél, a kezelt vízben az ammóniumionok koncentrációja a kimutatási határ körül (<0.1 mg/L) ingadozott. A hét kimerítési ciklus eredményét a 3. táblázatban foglaltuk össze. Az áttörési görbét a 4. ábrán mutatjuk be. A zeolitok hidratált fémoxidok, amfoter tulajdonságuk miatt megkötik a gyenge savakat, ennek tulajdonítható a huminsav koncentrációjának kismértékű csökkenése az ammóniumionok eltávolítása során. Az ioncserélőn egy kimerítési ciklus alatt a huminsav koncentráció 3.8 %-a! csökkent. Az arzénionok koncentrációja az ammóniumionok eltávolítása során nem változott. Vizsgáltuk az ammóniumionok eltávolítása során a kezelt víz egyéb vízkémiai paramétereit. Mintát vettünk az ioncserélő oszlop regenerálása után 60 ÁT és 520 ÁT víz átvezetése után (azaz a kimerítési ciklus elején és végén). A 2. és a 4. táblázatban összefoglalt adatok összehasonlításából megállapítható, hogy a víz egyéb alkotóinak a koncentrációja nem változik lényegesen az ammóniumionok eltávolítása során. A nátriumion koncentrációja kismértékben nőtt vagy csökkent attól függően, hogy az oszlopon a regenerálás után mennyi vizet vezettünk át. A kalcium- és a magnéziumionok koncentrációja ioncsere miatt kismértékben csökkent. A vas(III)-ionok és a huminsav feltehetőleg adszorpció révén kötődött meg. Az ammóniumionok eltávolítása során a kezelt víz lúgosodott, a pH növekedés 0.1 - 0.2 között volt, az arzénionok koncentrációja nem változott. A kimerült ioncserélőt 20 g/L-es NaCl oldattal regeneráltuk. A regeneráló oldat pH-ját mésztejjel állítottuk be pH>12-re azért, hogy a regeneráló oldatot az NH 3 sztrippeléséhez elóTcészítsük. A regenerálás eredményeit a 5. táblázatban foglaltuk össze. Az 5. táblázat alapján megállapítható, hogy 10-20 ÁT regeneráló oldattal 2.5 ÁT/h áramlási sebességgel közel teljes mértékben eltávolítottuk az ioncserélő oszlopon megkötött ammóniumionokat A hosszabb ideig tartó regenerálásra van idő, ha a ciklusban több ioncserélő oszlopot használunk. A regenerálásnál alkalmazott lassú áramlási sebesség lehetővé teszi kevesebb és hígabb sóoldat felhasználását. Az általunk mért adatok alapján a Na-forma klinoptilolit ioncsere kapacitása megegyezik a szakirodalomban közölt hasonló összetételű víz esetén kapott értékkel (Hlavay, 1986).
