A Magyar Hidrológiai Társaság XXIV. Országos Vándorgyűlése (Pécs, 2006. július 5-6.)
2. szekció: A VÍZIKÖZMŰVEK HELYZETE - László Balázs, Laky Dóra, BME VKKT: Ammonium eltávolítás ivóvízből természetes eredetű zeolitok felhasználásával - alapozó laboratóriumi kísérletek
3. ábra Elérhető ammónium ion koncentrációk ioncserélt vizes (-dv), illetve csapvizes (-csv) modell-rendszerekben, 500 mL vízminta és 5 g zeolit alkalmazása esetén. A szorpciós folyamat szempontjából az adszorbens:adszorbeálandó anyag aránya fontos tényező. Ezért számos kísérletben különböző zeolit:ammónium arányt alkalmaztunk. Egy ilyen kísérletsorozat eredményét mutatja a 3. ábra. Ebben a kísérletben minden körülmény megegyezett az 1. ábrán bemutatott kísérlettel, csupán a zeolit mennyiségét növeltük az ötszörösére (5 g-ra). Az ioncserélt vizes kísérletekben (vö. 3. ábra –dv jelű görbéket az 1/a ábrával) lényegében teljesen egyező eredményeket kaptunk. A csapvizes kísérletekben (vö. 3. ábra –csv jelű görbéket az 1/b ábrával) a nagyobb zeolitmennyiség látványos eredményt hozott, gyakorlatilag minden kísérletben sikerült a határérték közelire csökkenteni az ammónium koncentrációt. A csapvizes és a desztillált vizes kísérletek közötti alapvető különbség, hogy a csapvizes kísérletekben nagy mennyiségű „zavaró ion” van jelen, melyek szintén képesek adszorbeálódni a zeolit felületén, ily módon csökkentve (fogyasztva) annak adszorpciós kapacitását. Az eltérő ionok eltérő erősséggel kötődnek meg, az erősebben kötődő ionok a szabad kötési helyekért folytatott „versenyben” „előnyt élveznek” a gyengébben kötőkkel szemben. A zeolit esetén a különböző ionok az alábbi sorrendben adszorbeálódnak :K + >NH 4 + >Na + >Ca 2+ >Fe 3+ >Mg 2+ . Ezen ionok közül a kálcium és a magnézium is jelentős mennyiségben volt jelen a csapvízből készített modellvízben. A kísérletben felhasznált csapvíz keménysége 134-138 mg/L CaO (13,5 nk°), mely hozzávetőleg 66-70 mg/L Ca-ionból (~91 mg/L CaO egyenérték) és 17-20 mg/L Mg ionból (~43 mg/L CaO egyenérték) állt össze. Ez durván 2,5 mmol/L Ca 2+ és Mg 2+ koncentrációt jelent, míg az ammónium koncentráció durván 0,1 mmol/L, tehát az előbbiek durván 25-szörös feleslegben vannak az ammóniumhoz képest, ami drasztikus adszorpciós kapacitás csökkenés lehetőségét hozza magával. A kísérleti eredmények szerint a kemény víz mintegy 20–50% ammónium adszorpciós kapacitás csökkenést eredményezett. Mértük a Ca 2+ és Mg 2+ ionok koncentrációjának változását is. A Ca 2+-ion koncentráció átlagosan körülbelül 2 mg/L-el, a Mg 2+-ion koncentráció kb. 1 mg/L-el csökkent. Feltételezve, hogy 1 mol Ca 2+ (vagy Mg 2+ ) 2 mol NH 4 + adszorpcióját „akadályozza meg”, a tapasztalt Ca 2+ és Mg 2+ koncentráció csökkenés összesen kb. 3 mg/L ammónium „elmaradt adszorpciójával” egyenértékű. Ekkora ammónium ion koncentráció egyik kísérletben sem volt, tehát az a feltevés, hogy ammónium helyett Ca vagy Mg adszorbeálódik közvetlen formában nem igaz, a zeolit ammóniumra viszonylag szelektív, de a „zavaró ionok” jelentősen csökkenteni tudják az adszorpciós kapacitását. 4
