187422. lajstromszámú szabadalom • Eljárás vizek arzéntartalmának eltávolítására
1 187 422 2 A találmány tárgya: eljárás alkáli és földalkáli fémeket tartalmazó vizek arzéntartalmának szelektív eltávolitására. Ivóvizek arzéntartalma rendkívül káros az emberi szervezetre. Az arzén öt és három vegyértékű vegyületeiben fordul elő. A vízben lévő szerves organizmusok megváltoztatják az arzén kémiai állapotát és a jelentős mérgezést okozó As(III) létrejöttéhez is vezethetnek. Bár az arzén nem halmozódik fel a táplálékláncban, a vízfogyasztás révén az emberi szervezetbe került arzén akkumulálódik. Mivel a szokásos emberi tevékenységek során az arzén nem távozik a szervezetből, a felhalmozódás olyan mértékű is lehet, hogy számos elváltozást, vagy a legsúlyosabb esetben halált is okozhat. E toxikus elem veszélyét idejében felismerték és az érvényben lévő rendelkezések szerint 0,05 mg/ dm3 koncentrációban állapították meg az arzén határértékét ivóvizekben. A fúrt kutak által termelt ivóvízben az arzén leginkább 5 vegyértékű arzenát formájában van jelen, amely a kevésbé mérgező vegyületforma, a 3 értékű arzenitek toxicitása lényegesen nagyobb. A vizek arzéntartalmának eltávolitására számos módszer ismeretes. A különböző csapadékképzési eljárások mellett adszorpciós és ioncserés műveletek is elterjedtek. Patterson és munkatársai mésztejes kezelést, vas(III)-hidroxiddal való leválasztást és aktiv szénnel töltött oszlopban történő szűrést javasolnak az arzéntartalom csökkentésére. [Patterson, I. W., Minear, R. A. „Wastewater Treatment Technology” 2nd Ed., Illionis Institute for Environmental Quality Document 73-1, February, (1973)]. Shen és munkatársai a 0,8 mg/dm3 As koncentrációt 0,05 mg/dm3-re csökkentettek vas-szulfiddal töltött oszlopban való átvezetés majd csontszénen való adszorpcióval [Advances in Water Pollution Research, Vol. 1., O. Jaag, ed. Pergamon Press, Oxford (1964) 173-85]. Ugyanezek a kutatók Tajvan szigetén szabadtéri kísérleteket is folytattak az arzén ivóvízből való eltávolítására. A nyers vizet először klórral (20 mg/ dm3) majd FeCl3-aI (60 mg/dm3) kezelték és a kivált csapadékot ülepitéssel és szűréssel távolították el. A félüzemi kísérlet során számításaik szerint 0,055 $/m3 költséggel tisztították meg az ivóvizet [Shen, Y. S., Journal American Water Works Association, 65 543-48, (1973)]. Csontszénnel és aktivált alumínium-oxiddal töltött oszlopokat használt Bellack laboratóriumi kísérletekben szintetikus összetételű vizek arzéntartalmának eltávolítására [Bellack, E., Journal American Water Works Association, 63 454-58, (1971)]. A kísérletek alapján szabadtéri félüzemi berendezés építésére és működtetésére tesz javaslatot. Szovjet kutatók vas(III)-hidroxid csapadékot használtak fel arzén eltávolítására és 0,5 mg AS/ dm3 koncentráció alá szorították a víz arzéntartalmát [Berezman, R. I., Hyg. J. Sanit. Moscow, (12) 40-41 (1955), Chem. Abstr., (1956) 50 6714]. Arzenát ionok vízből történő eltávolitására vas(Ill)-hidroxiddal impregnált porózus anyagot használt fel Lutwick és 0,03 ppm-nél kisebb As koncentrációt ért el ivóvíz tisztítása során (Lutwick, G. F., Can. 1.067,627). Japán kutatók arzenát és szilikát ionokat távolítottak el talaj- és geotermikus vízből anioncserélővei. Az anioncserélőt úgy állították elő, hogy hidratált Ti02—H2S04— víz elegyet extrudáltak és kalcináltak. A kimerült anioncserélőt 4%-os NaOH oldattal regenerálták (Sato, H., Shigeta, S., Uchida, H., Jpn. Kokai Tokkyo Koho 80,08,843). Szennyvizek arzéntartalmának eltávolítására alkalmas adszorbenst állítottak elő Shigetömi és munkatársai úgy, hogy poliakrilamidon vas(III)hidroxidot kötöttek meg. 43 mg As/g adszorbens kapacitást értek el [Shigetömi, Y., Hori, Y., Kojima, T., Bull. Chem. Soc. Jpn. 53 (5) 1475-6, (1980)]. Elektrolitikus koagulálást és elektrokémiai redukciót használtak fel japán kutatók hőforrások vízében lévő arzén eltávolítására [Honda, T., Chinetsu Gijutsu 2 (2) 51-7, (1977)]. Kanadai kutató chitosan/chitin keverékét használták fel talajvíz arzénmentesítésére. Az arzén elektrosztatikus, ioncserés és kelát komplexet képző kölcsönhatások révén kötődik a szerves anyaghoz. Semleges pH értéknél 0,13 pekv. As/g kapacitás értéket mértek [Elsőn. C. M., Davies, D. H., Hayes, E. R„ Water Res. 14 (9) 1307-11, (1980)]. Alumínium- és vas(III)-hidroxid koaguíáló vegyszert adagoltak ivóvízhez Gulledge és munkatársai arzén(V) vegyületek eltávolítására. Megállapították, hogy az eltávolítás hatékonyságát jelentősen befolyásolja a koaguíáló szerek mennyisége és a pH változása [Gulledge, J. H., D’Connor, J. I., Journal American Water Works Association 65 458-522, (1973)]. Gupta és munkatársai aktivált bauxitot, aktív szenet és aktivált alumíniurn-oxidot használtak adszorbensként friss víz, tengervíz és 0,67 M nátriumklorid arzéntartalmának eltávolítására. A laboratóriumi kísérletek azt mutatták, hogy az arzén(V) vegyületek eltávolítása hatásosan megoldható a két adszorbenssel [Gupta, S. K., Chem., K. Y., Journal of Water Pollution Control Federation, 50 493-96 (1978)]. A találmány célja olyan szervetlen adszorbensek megfelelő kezelés után történő alkalmazásán alapuló arzénmentesités kialakítása, amely alkalmas alkáli és földalkáli fémeket tartalmazó vizekből az arzén szelektív eltávolítására a tisztítandó oldattal szemben ellenálló és hosszú ideig gazdaságosan működtethető adszorbensek alkalmazásával. A találmány kitűzött célját azzal éri el, hogy az arzén ionok eltávolítását granulátum felületére közvetlen csapadékképzéssel felvitt vas(III)-hidroxiddal bevont adszorbenssel végezzük. A találmány szerinti eljárás előnyös, ha az adszorbenshez használt granulátumot titán vegyületekből, előnyösen titán-dioxidból, aluminium vegyületekből, előnyösen alumínium-oxidból, cirkon vegyületekből, előnyösen cirkon-dioxidból vagy hasonló kémiai és mechanikai tulajdonságú hordozóból és/vagy a nevezettek keverékeiből állítjuk elő. Előnyös továbbá az is, ha az adszorbensek szemcseméreteit 0,2-5,0 mm, előnyösen 0,5-1,0 mm között határozzuk meg. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
