188884. lajstromszámú szabadalom • Eljárás arzéntartalmú viz kezelésére
1 188 884 2 A találmány tárgya eljárás arzéntartalmú víz kezelésére. A találmány tárgya olyan eljárás, amellyel a víz arzén-, vas- és adott esetben mangántartalmát lehet csökkenteni. A természetes víz arzéntartalma gyakran meghaladja a lakossági vagy technológiai felhasználás szempontjából megengedhető mértéket, ezért a vizet arzénmentesíteni szükséges. Különösen nagy igényeket támaszt ebből a szempontból az élelmiszeripar. Az említett igényeket olyan ipari vízkezelési eljárásokkal lehet kielégíteni, amelyek alkalmasak az arzéntartalom 0,05 mg/liter érték alá csökkentésére. Magyarországon a víz arzéntartalma gyakran meghaladja ezt az értéket; nem ritkán előfordul 0,1 mg/liter, vagy ennél nagyobb arzéntartalmú víz is. Az arzént vas is kíséri a tisztítandó vizekben, és gyakran megjelenik a mangán is. Ezeket a szennyezőket szintén el kell távolítani a vízből, mert azok ipari felhasználása szempontjából hátrányosak. Az említett három szennyező ion eltávolítására számos eljárás ismeretes. Ezek eredményességét az arzén-eltávolítási hatásfokuk szabja meg, minthogy a másik két ion kielégítő mértékű eltávolítása nem okoz különösebb nehézséget. Az arzén — mint ismeretes - arzenit- és arzenát-ionok alakjában van jelen a vízben. A három vegyértékű ion nehezebben, az öt vegyértékű könnyebben távolítható el kicsapással vagy adszorpcióval. A csapadék képzésen alapuló ismert eljárások lényege, hogy a vízben vas- és adott esetben mangánhidroxid, illetve -oxid csapadékot képeznek. Ehhez felhasználják a vízben már meglevő vas- és mangán-ionokat is, de jelentős mennyiségű csapadékképző anyagot, így vas-szulfátot vagy -kloridot is adnak a vízhez, hogy az arzéntartalmú vegyületek adszorptív megkötéséhez elegendő pelyhes csapadékjöjjön létre. Ha mintegy 20-30 g/m3 csapadékképző adalékot használnak, akkor az átlagos arzéntartalmú vízből az arzén 90 %-a távolítható el. Az eljárás hátránya, hogy kielégítő mértékű arzénmentesítéshez nagy mennyiségű vegyszer szükséges, és nagy mennyiségű csapadék eltávolításáról és kezeléséről kell gondoskodni. Egy másik ismert eljárás lényege, hogy az arzénvegyületeket a pH megnövelésével teszik oldhatatlanná. E célból a vízhez mésztejet adnak, amivel a pH-t 10,8-ra vagy annál nagyobb értékre növelik. Ekkor az arzéntartalmú vegyületek kicsapódnak, de a csapadék nehezen szűrhető. Ioncserés eljárással is kísérleteztek. Anioncserélővel az arzén maradéktalanul eltávolítható a vízből. Az eljárás mégsem terjedt el az ipari gyakorlatban, mert az ioncserélő regenerálása hosszú időt igényel, és a nagy vegyszerfelhasználás miatt fokozott környezetszennyezést okoz. A találmány célja, hogy olyan eljárást biztosítson, amelynek segítségével lehetővé válik a víz arzéntartalmának az ipari felhasználás és az ivó-vízellátás követelményeinek megfelelő csökkentése továbbá a vízben levő vas- és adott esetben mangánionok maradéktalan eltávolítása, és amely eljárás egyszerű módon kivitelezhető ipari méretben is. Vizsgálataink során azt találtuk, hogy a kitűzött célt elérhetjük, ha a vízhez a kémiai oxigénigénynek és az ammónia-tartalomnak megfelelő mennyiségű oxidálószerrel való kezelés után koagulálószerként 2-10 g/m3 vasnak megfelelő mennyiségű vízoldható vas(III)-vegyületet vagy 5-15 g/m3 alumíniumnak megfelelő mennyiségű vízoldható alumíniumvegyületet, valamint kívánt esetben derítő és derítést elősegítő szerként 5 — 20 g/m3 kalcium-hidroxidot adunk, a vizet szűrjük, azulán szemcsés, adott esetben hordozóra felvitt mangán-dioxiddal érintkeztetjük, és kívánt esetben a szűrés vagy a mangán-dioxiddal való érintkeztetés előtt 0,5 — 4 g/m3 mangán(VII)-vegyületet adunk hozzá. A találmány azon a felismerésen alapul, hogy ha a víz arzéntartalmát koagulációval és derítéssel lényegesen lecsökkentjük, a maradék kis mennyiségű arzént eltávolíthatjuk oly módon, hogy megfelelően oxidativ közeg biztosítása mellett a vizet mangán-dioxiddal érintkeztetjük. A mangán-dioxid az arzenát-ionokat kémiai úton köti meg, katalitikus hatást fejtve ki az arzenát beépüléséhez vezető kémiai átalakulásra. Ezt a sajátságát azonban csak akkor használhatjuk ki, ha garantáltan arzenitmentes vízzel dolgozunk. A három vegyértékű arzén ionja ugyanis katalizátorméreg a mangándioxidra. Ezért az előzetes oxidálószeres kezeléskor — amelynek célja egyébként az oxidálható szenynyezések eltávolítása — gondoskodunk az arzenitarzenát átalakuláshoz szükséges oxidativ közegről. Szükség esetén azonban a szűrés vagy a mangándioxiddal való érintkeztetés előtt egy mangán(VII)vegyülettel tesszük teljessé az említett átalakulást. A mangán-dioxiddal való érintkeztetés során az arzén maradéka is eltávozik a vízből, és 0,05 mg/ liternél kisebb arzéntartalmú vizet kapunk. A találmány szerinti eljárást az alábbiakban részletezzük. Az arzént, vasat és adott esetben mangánt tartalmazó vizet először oxidálószeres kezelésnek vetjük alá, hogy eltávolítsuk belőle az oxidálható szennyező anyagokat. A vízhez a kémiai oxigénigény és az ammónia-tartalom alapján számított mennyiségű oxidáloszert, előnyösen klórtartalmú anyagot, így például klórral telített vizet vagy nátrium-hipokloritot adunk. Mintegy 1 — 5 g/m3 klórnak megfelelő mennyiségű oxidálószer a legtöbb esetben elegendőnek bizonyult kísérleteink során. Az oxidáció közber oxidálódnak a kétvegyértékű vas- és mangán-ionok, és vízben oldhatatlan oxidok és hidroxidok képződnek belőlük, részben a vízben levő egyéb ionok hatására. Ugyanekkor a háromvegyértékü arzenit-ionok is átalakulnak ötvegyértékü arzenát-ionokká. Ekkor a vízhez hozzáadjuk a koagulálószert. Vas(Ill)-vegyületként előnyösen vas(III)-kloridot, aiumínium-vegyületként előnyösen alumíniumszulfátot használunk. Az előbbit 2- 10 g/m3 vasnak, az utóbbit 5-15 g/m3 alumíniumnak megfelelő mennyiségben adjuk a vízhez. A koagulálószer hozzáadása után szűréssel jól eltávolítható csapadék képződik, amely adszorptív úton megköti az arzén-vegyületek nagy részét is. A szennyezések 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
