Hidrológiai tájékoztató, 1989
1. szám, április - ÁLTALÁNOS VONATKOZÁSÚ CIKKEK - Dr. Pásztó Péter: Kémiai folyamatok a vízgazdálkodásban
szonylag stabil kémiai egyensúlyt hoz létre. Űjabb kémiai vagy fizikai behatásra újabb és újabb egyensúlyi állapot alakul ki. Bonyolítja a kérdést, hogy a víz továbbfolyik, miközben újabb és újabb kőzetfajtákkal találkozik, aminek eredménye ismét egy újabb egyensúlyi állapot. Az ásványok kémiai tulajdonságaitól függően meghatározható egy mállási sorrend, ami a gipsznél kezdődik, a kalciton és Ca-, K- és Na-földpátokon keresztül a Ca- és K-montmorilloniton át a csillámig és hematitig tart. A kőzetek talajjá válásának folyamatában a relatív ionmobilizációnak van szerepe. A legmobiiabb elemek a Ca és Na, legkevésbé mobilak az Al és Fei, közöttük helyezkedik el a Mg és Mn. A talajjá válás kérdését a termodinamikai és kinetikai viszonyokon kívül a kristálykémia szabályai is bonyolítják (1. ábra). 'Metamorfózis 1. ábra. A kőzet ciklus kölcsönhatása a víz ciklussal Nagy szerepet játszanak az anyagok tulajdonságának, így a mozgékonyságának változásában az oxidációs-redukciós folyamatok is. Ezek a folyamatok egyes anyagok oldásához, kicsapódásához vagy lebomlásához vezetnek. Közben a bioszféra makro- és mikroorganizmusai élő és élettelen szénvegyületekkel megint csak a kialakult egyensúlyokra hatnak. Az élő mikroorganizmusok a kőzetek mállási folyamataiban és a magasabb szerves vegyületek lebontásában játszanak szerepet; míg a magasabb rendű szerves vegyületek (esetleg elhalt mikroorganizmusok bomlástermékei, anyagcsere outputjai) energiaszegény vegyületeket eredményeznek, amelyek egyrészt stabilizálják (S0 4 , N0 3~) másrészt továbbviszik (C0 2) a kőzetek mállási folyamatát. Tehát a további mállási tevékenységben a levegő széndioxidján kívül a szerves anyagokból keletkező széndioxid is közrejátszik újabb és újabb egyensúlyi helyzetek feltételeinek megteremtésében. Közben egy sor fizikai-kémiai rekació, mint például a kolloid-kémiai mérettartományba tartozó adszorpció és a koaguláció is megjelenik az ionreakciók mellett. Ezek a természetes vizek öntisztulásában játszanak igen nagy szerepet (2. ábra). Mindezekből következik, hogy az a víz, amivel a vízgazdálkodás foglalkozik, nemcsak oldat, hanem szuszpenzió, emulzió és biológiai folyamatok élettere is. Ezek a biológiai folyamatok a vízgazdálkodás számára megint csak a vizek öntisztulási kérdéseinek vizsgálatánál jelentősek. A természeti körforgás, de különösen az ember által módosított körforgás során megjelenő szerves anyagok lebontását mikroorganizmusok végzik, ami enzimkataC»C3 IC| VljfUO [UNJ 2. ábra. Folyók oldottanyag-koncentrációja az éves lefolyás függvényében lizált reakciók egész során keresztül vezet el a biokémia területére. A víztechnológus feladata az, hogy a természeti körforgásban végbemenő folyamatokat, mint például az egyensúlyhoz vezető reakciókat, redox folyamatokat, a fizikai-kémiai területre tartozó diszperziós, határfelületi és kolloidkémiai jelenségeket, nem utolsó sorban biokémiai folyamatokat térben és időben sűrítve, megfelelő kondíciók között fizikai-kémiai eszközökkel kézbentartva, célra orientáltan alkalmazza, hasznosítsa. 2. Kémiai folyamatok a vízgazdálkodási technológiákban 2.1. Cserebomlás, egyensúlyhoz vezető reakciók. A vízkezelés során a legkülönbözőbb vízhasználati célokat kell ilyen kémiai műveletekkel kielégíteni. Elsősorban kell említeni azokat a műveleteket, amelyek csapadékképzéssel kapcsolatosak. Ide tartoznak azok a vízelőkészítő és szennyvíztisztító műveletek, amelyeknél a káros, vagy nem szükséges anyagokai; szilárd anyag formájában elválasztják a vizes fázistól. Az ilyen eljárások mindig az összes sókoncentráció csökkenéséhez vezetnek. Ezt az eljárást használjuk a mészszódás vízlágyításnál, a kénsav mésszel való semlegesítésénél, és a szaturálásnál. Hasonlóképpen felhasználható az eljárás a szennyvíztisztításnál is, ahol fémeket vagy nehézfémeket kívánunk eltávolítani a szennyvízből, akár egyszerű, akár komplex csapadék formájában, vagy a szennyvíztisztítás III. fokozatánál a foszforeltávolításnál. Az előbbinél is, de különösen itt van nagy szerepe annak, hogy a cserebomlásnál kialakuló egyensúlyt a nagyobb eredményesség elérése érdekében a csapadékképzés felé toljuk el fizikai (hőmérséklet) vagy kémiai (pH, elektrolitok) kondíciók megváltoztatásával. A csapadékképző reakciók köréből kiemel end ők azok a reakciók, amelyeket vizek, vagy szennyvizek derítésé re alkalmazunk abból a célból, hogy a felületen adszorpciót hozzunk létre. Itt különösen fontos a fizikaikémiai kondicionálás (pl. hőmérséklet, polielektrolitok, pH), ami egyrészt az egyensúly megfelelő eltolására, másrészt a csapadék fajlagos felületének növelésére hat. A csapadékképző reakciók után mindig valamilyen mechanikai eljárást, (ülepítés, szűrés) kell alkalmazni. Ebbe a csoportba tartoznak olyan reakciók is, amelyeknél a cserebomlás nem a csapadékképzés, hanem csak az alapfunkció (pl. semlegesítés, lágyítás, méregtelenítés) célját szolgálja, úgy, hogy az oldott össz-só koncentrációja alig változik. Az egyensúlyi reakciók közül még érdeklődésre tarthat számot az a semlege10
