Hidrológiai tájékoztató, 1984

2. szám, október - TERÜLETI VONATKOZÁSÚ CIKKEK - Pécsiné dr. Donáth Éva: A Tokaji-hegység zeolitos kőzetek szerepe a vízminőség védelmében

4. táblázat Nehézfémek dúsulása a tengeri élő szervezetekben (Jenkins szerint 1975) (Dúsulási tényező x 10

3) -o '3 C flS QJ m <s 60 ooplankton 3 a ü "3 o c •c <u a l cd SS m. 03 W •<u feli 60 <s 60 ooplankton <D 3 3 ni fc 2 w < N Ü tu ffi h « c Cd 0,02 100 30 70 390 125 780 Co 0,5 0,8 3,2 6,0 6,0 2,0 — Cr 0,04 17 25 25 320 2,5 — Cu 1,0 10 4,9 20 350 7,5 1,2 Hg 0,1 0,8 — 8,4 10 31 1720 Ni 2,0 3,0 6,5 2,5 7,9 0,3 — Pb 0,04 500 147 375 1000 75 300 Zn 10 13,8 6,0 57 500 160 30 Magyarország zeolitos kőzetekben gazdag, főként a Tokaji-hegység, ahol eddig már százmillió tonna nagyságrendű nyersanyagkészlet vált ismertté. Ezek egyik felhasználási lehetőségeként vizsgáltuk azok fémionokat megkötő képességét. Ezirányú kutatásainkat csaknem 10 év óta végezzük. Minthogy e kőzeteknek jelentős (30—80

u/o) a zeolitásvány (klinoptilolit és mordenit) tartalmuk elsősorban kismennyiségű fémionokat megkötő képességükre elvi és gyakorlati vizsgálatokat folytattuk. Ezen belül a fémionok kötődési módjának (ioncsere, adszorpció), a zeolitos kőzetek egyéb ásványi alkotóinak (agyagásványok), a gyakori kőzetüvegnek a fémionok megkötésében játszó szerepét, a fémionoknak az egyes zeolitCd rákkeltő, magas vérnyomást, ,, idegnyomást"j paralizist okoz Ba -» szívizom gyulladást okoz 2. ábra. Néhány elem felhalmozódása az emberi szervezetben A Cd rákkeltő, magas vérnyomást, „Idegnyomást", paralizist okoz. A Ba szívizomgyulladást okoz. ásványok és az egyéb ásványok szerkezetére, a kötésmódokra, a termikus és egyéb tulajdonságokra gyakorolt hatását vizsgáltuk. Az eredmények értékeléséből a zeolitos kőzetek és az egyes ásványok fő- és nyomelemtartalmára, illetve ezekből a kőzetre vonatkozóan is genetikai-geokémiai következtetéseket kívánunk levonni. Gyakorlati, környezetvédelmi jelentőségűvé is vált e kutatás akkor, amikor az Országos Közegészségügyi Intézet felhívta a figyelmet arra, hogy pl. a Budapest környéki termelőszövetkezetek mellett melléküzemágként működő galvánüzemek egyes falvak ivóvizét elszennyezték és sor került a kutak teljes lezárására is. A már korábban megkezdett kutatásaink ezután azon fémionoknak zeolitokkal történő kiszűrési lehetőségeire súlyozódtak, amelyek a galvánüzemi vizekben előfordulhatnak. Elsőként a Cd(II) ion megkötésének lehetőségeit vizsgáltuk, mert ez az elem az egyik használt és kedvelt fémion a galvánüzemekben. Ugyanakkor a WHO (a Világ Egészségügyi Szervezete) által kibocsátott, a „méregtel neített" vizekre vonatkozó Szabványa szerint az ún. „fekete-lista" élén áll, mint az emberi szervezetre egyik legveszedelmesebb mérgező ion. E kutatást követte az Pb(II)-, Cr(III)-, Cr(VI)-, Hg(II)-, Zn(II)-, Ni(II)-ionok szorpciós vizsgálata. Kísérleteinket úgy terveztük meg, hogy az eredményeink mind az elvi, mind a gyakorlati, környezetvédelmi célikra felhasználhatók legyenek. Ezért a fémionok megkötését a modell kísérletek során sztatikus és dinamikus módszerrel, kétféle ionkoncentrációjú oldatokkal általában fémionokra nézve: 10 és 25 mM 1, egyes esetekben pl. Hg(II)-ionnál 10 és 0,1 mM/1 végeztük. Az ionkoncentrációk kiválasztánál azt a szempontot tartottuk szem előtt — ismerve a szorpciós kapacitást —, hogy az egyik ionkoncentráció olyan legyen, amelyből a megkötés után a fémiontartalom az új előírásoknak megfelelő koncentrációra csökkenthető. A másik pedig az előbbi kétszerese, vagy annál nagyobb volt. Az anionhatás kiküszöbölése érdekében a fémionok nitrát vegyületeivel dolgoztunk minden esetben. A vizsgálati módszerek megválasztásánál az a cél vezetett, hogy a jelenlegi víztisztítási módszerekben közvetlenül felhasználhatók legyenek eredményeink, ti. a „méregtelenítését vagy ülepítőben végzik, vagy szorpciós oszlopokon vezetik át a vizet. Egyes fémionok megkötése nem bizonyult elég hatásosnak. Ekkor az irodalmi, illetve saját kutatási eredményeink alapján vagy csak a szorbensek [Ni(II)-ion], vagy az ionos oldatok, vagy mindkettőnek átalakításával [Znll-ion] fokoztuk a sznrpció hatásfokát. A szorbenseket ammóniumszorbensekké, az oldatokat aminnitrátokká alakítottuk át. Ezzel minden vizsgált esetben optimális volt a kiszűrés. A szorpció mértékét az oldat és mindkét zeolitos kőzetnek. mint szorbensnek az oldaláról meghatároztuk. A rázatás után az egyensúlyi-, illetve a szorbensekkel töltött oszlopokon átfolyt — oldatokból rendszeresen mértük a fémion-, az alkáli-földalkáli fémion mennyiségét. Az adatokból kiszámítottuk az ioncsere és az adszorpció arányát. Vizsgálati eredményeinket — összefoglalva — a következőkben rögzíthetjük. A Tokaji-hegység klinoptilolitos és mordenites zeolilitos kőzetei alkalmasak a fémionok megkötésére. A kötés mértéke és módja függ: a kőzetek zeolitásványának minőségétől, mennyiségétől, a fémiont tartalmazó oldatok: fémion-tartalmától (az oldatok ionkoncentrációjától), pH-jától, és egyéb iontartalmától [pl. Na(I)-, NH

4- stb.). A kőzetek zeolitásványai kötik az ionokat elsősorban, de az egyéb ásványok (pl. agyagásványok) és a kőzetüveg is növeli a megkötött fémionok mennyiségét. A fémionok kötődésének mennyiségi sorrendje: Pb(II)-, Hg(II)-, Cr(III)-, Cd(II)ionok. A mordenites kőzet a Hg(II)ionok megkötésében bizonyult hatásosabbnak. A kisebb (általában 10 mM/1) fémion koncetrációjú oldatokból a fémionok a legnagyobb szorbens/oldat aránynál teljes mennyiségükben megkötődtek. [Kivétel a Cd(II)-ion, amely „csak" 60—70%-ban], Vizsgálatainkból levonhatók a gyakorlat számára is (technológiák alapjául szolgáló) következetések: melyik iont, milyen zeolitos kőzettel, milyen szorbens mennyi30