170546. lajstromszámú szabadalom • Eljárás szennyvizek, főként rádióaktív szennyezéseket tartalmazó vizek tisztítására
3 170546 4 nagyobb mértékű szennyeződés rendszerint a Ra 226. A Ra 226 megbízható eltávolítása például báriumszulfáttal, ólomkarbonáttal és hasonló szervetlen anyagokkal történő koprecipitációval történhet. A szorpció például erősen savas kationcserélő anyagokon is ugyan alacsony hatásfokkal, illetve szelektivitással végbemegy, de ez nem mindig felel meg az előírt higiéniai biztonsági előírásoknak. Megjegyzendő, hogy a Ra 226 létezésének formája és a rádiumnak, mint kémiai anyagnak a természetes vizekben való jelenléte nem egyértelmű, mivel a rádium a természetes vizekben részben kationos, részben kolloidális alakban fordul elő. Ezáltal különböznek a természetes vizek a szintetikus úton tisztított vizektől. Az említett tények egyidejűleg az ioncserélő rendszerekkel végbemenő tisztítások alacsonyabb hatásfokával függnek össze ilyen vizek dezakti válásánál. A találmány szerint olyan szorbenst alkalmazunk, amely megfelelő porozitású és alakú, kelátképző és kicserélhető funkciós csoportokat tartalmaz. Beváltak például a Penicillium Chrysogenum törzs szivacsmicéliumain alapuló szorbensek, amelyek például rezorcin-, formaldehid-, karbamid-formaldehid, mindenképpen egy másik gyanta által vannak megszilárdítva. Ezek a nehézfém kationok hasonlóképpen földalkálifémek és más anyagok szempontjából (valószínűleg a kicserélési mechanizmus következtében) jó szorpcióképességükkel tűnnek ki, emellett elektrolitokra is jó szorpciós tulajdonságokat fejtenek ki (valószínűleg membrán-mechanizmusuk következtében). Ha ilyen szorbenseket regenerálunk, például 0,1-1,0 mólos Pb(N03 ) 2 , Fe(N0 3 ) 3 , FeCl 3 , BaCl 2 és hasonló só oldatokkal akkor, a kationos komponensek szorpciója következik be, amely a bioszorbensekben vízzel történő kimosás után is megmarad. (Az anionos komponensek ennél a folyamatnál kiküszöbölődnek.) A nehézfémek vizes oldatai 0,5-1 mól/kg illetve 0,2— 0,6 mól/liter koncentrációban maradnak a bioszorbenseken. A regenerált és kimosott bioszorbensek Ra 226-tal szennyezett vizekkel történő kezelésénél, például oszlop-szerűén mind az anionos, mind a kationos komponensek a felületre és a bioszorbens fázisba diffundálnak. A jelenlevő kationok (Pb, Fe+++ , és Ra++ és hasonló) viszonylag magas koncentrációja miatt a bioszorbens fázisban és az elektrolit számára említett kedvező szorpciós lehetőség következtében az érintkezés eredményeképpen mikrokristályos csapadék mint például Fe(OH)3 , PbS0 4 , Pb(C03 ) 2 , BaS0 4 állandó képződése megy végbe a bioszorbens fázison belül és annak felületén, amelyet a szennyezésmentesítendő vízben a Ra 226 koncentrációjának kifejezett csökkenése kísér. Rendszerint nem szükséges anionos, csapadékot képző komponenseket a szennyezésmentesített vízhez még adagolni - itt például SO* , HC03_ CO 3 , HO- anionokról lehet szó - a megfelelő oldható termékek elérése után, (v.o. a csapadékot képző kationok viszonylag magas koncentrációja a bioszorbensben), mert ilyen anionok a tulajdonképpeni szennyezéstől mentesítendő vízben elegendő mennyiségben jelen vannak. Ennek a körülménynek egyidejűleg gazdasági jelentősége is van, mivel a koprecipitációs reagensek felhasználásából 5 adódó költségek semmiképpen sem elhanyagolhatóak. Egy további kétségtelenül jelentős körülmény az, hogy a bioszorbens felületén és a bioszorbensen belül a csapadék rögzítése egyidejűleg végbemegy, ez a tény a szennyezésmentesítendő 10 vízből koprecipitáció következtében eltávolítandó csapadékok elválasztását műszaki szempontból viszonylag igen könnyen elérhető módon oldja meg. A bioszorbens rétegének „telítődése" után eluálást végzünk, amely a csapadék oldásával van össze-15 kapcsolva. Az eluciós reagensek kiválasztását elsősorban a csapadék kémiai összetétele szabja meg, így például vashidroxid és ólomkarbonát esetében híg ásványi savat, ólomszulfátnál nátriumhidroxid vagy nátriumtioszulfit vagy ammóniumacetát olda-20 tot, báriumszulfáthoz Komplexon III oldatot alkalmazunk. A tulajdonképpeni szennyezéseket eltávolító műveletek során a csapadékot képző kationoknak csak 25 egy részét alakítjuk át csapadékká és a maradékot a szorbensek funkciós csoportjaihoz kötjük, (az alacsony konverziós fokot a szorbensek belső funkciós csoportjainak könnyű hozzáférhetősége szabja meg), a funkciós csoportokon való megkötődés 30 egyrészt a képződő csapadék következménye, másrészt a denaturálódási fok következtében a fentiekben felsorolt biológiai szorbensek alkalmazásából ered, amely egy „külső" záróréteget alakít ki a képződő csapadék köré, mindenesetre ez a hatás-35 fok is elegendő ahhoz, hogy nagyságrendbe i térfogat szorbensre 103 víztérfogat mennyiségű víz szennyeződéstől mentesíthető legyen. Azt állapítottuk meg azonban, hogy a szennye-40 zés eltávolításánál a folyamat munkaciklusának kialakításánál (mely ciklus lényegében a szorpció, illetve retenció, elúció és regenerálás műveletekből tevődik össze), az eluáló reagens koncentrációját és összetételét alkalmasan választjuk meg, például ha 45 vashidroxidhoz 0,10 n sósavat alkalmazunk, csupán a csapadék oldódása és a nem regenerált funkciós csoportok hozzáférhetősége érhető el. A regenerálást ezután kevésbé gyakran lehet megismételni, így például minden harmadik-ötödik fázisban. 50 A találmány szerinti víztisztítási eljárás alkalmazása, mint az elmondottakból következik, összefügg a szükséges tulajdonságokkal rendelkező szorbensek alkalmazásával, ezek jellegét szerkezetük és 55 a funkciós csoportok természete szabja meg. Közelebbről meghatározva a következő tulajdonságokról van szó: a szelektív szorpciós együttható függése a csapadékot képző kationok pH-értékétől, az elektrolitok szorpciója, kellő porozitás, a szükséges 50 mechanikai ellenállóképesség és hasonló tulajdonságok. Ebből a szempontból alkalmas szerves eredetű szorbensek a proteinek, poliszacharidok, hexózaminok, és további szerves polimerek, beleértve a szintetikus úton készülteket is, mint pél-65 dául az ún. kelátgyantákat. 2
