190081. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés nitrát-ion tartalmú vizek ioncserélő gyantákkal történő nitrát ion mentesítésére
3 190081 4 A találmány tárgya eljárás és berendezés nitrát ion tartalmú vizek ioncserélő gyantákkal történő nitrát ion mentesítésére. A vízben és a talajban a nitrátok jelenlétét elsősorban a műtrágyák túlzott mértékű mezőgazdasági felhasználása és a kilúgozási veszteségeik okozzák. További nitrát szenynyezési forrást jelent a felszíni vizekben a városi és ipari szennyvizek jelenléte. Az utóbbi években feljegyezték a nitrogénvegyületek "koncentrációs növekedését a mélységi vizekben is. Mivel a mélységi "víz ivóvízként szolgál az ember és a haszonállat számára ez a jelenség komoly problémát jelent. Megállapították ugyanis, hogy a nitrátok túlságosan magas koncentrációja az ivóvízben az újszülötteknél súlyos megbetegedést (methemoglobinémia) okoz de ártalmas a felnőtt emberre, haszonállatra egyaránt. A felszíni vizekben Jelenlévő nitrátok hatására felgyorsul a vizek káros eutrofizálódása, habár ehhez a jelenséghez még hozzájárul az egyéb tápanyagok jelenléte is. A vizek magas nitrát tartalma a következő módszerekkel csökkenthető vagy megszüntethető: Nitrát tartalmú vizek összekeveredése alacsony nitrát tartalmú vizekkel, a szennyezett víz biológiai denitrifikálással "való'kizelése, továbbá a víz nitrátmentesítése ioncserélőkkel. A szakirodalomban Kowal (Gaz. Woda. Tech. Sanit 40/10, 345-5/1966) beszámolt arról, hogy a vizekből a nitrátok erősen bázisos anioncserélőkkel teljesen eltávolithatók. A víz nitrát lonmentesitésére, az Ioncserélő gyanta Cl*, vagy CO32" formái voltak alkalmasak. Vlasek [Cesk. Hyg. 1969, 14 (1), 30-5] és munkatársai adatokat adtak meg arról, hogy 62-70 mg/liter mennyiségű NO3' ion jelenléte csecsemőknél megbetegedést okoz. Az általa víztisztítási célra alkalmazott S8 TM jelzésű anioncserélő gyanta 480 liter víz/liter gyanta sebességnél a víz nitrát ion mentesítésére alkalmasnak mutatkozott. A gyanta regenerálására 5*-os NaCI oldat megfelelő volt. Thielemann és Hlldebrant [Nahttung 1971 16 (1), 65-69] egy közös cikkben egy trimetil-amln és diklór-dimetil-szilán kondenzációjából származó új ioncserélő gyantáról számolnak be. A gyantát alkalmasnak találták vizek NOa" Ion mentesítésére ill. csökkentésére. A tisztított víz a csecsemők ivóvíz minőségi igényével szembeni követelményeket kielégítette. Az említett gyanta, a kezelt víz nitrát tartalmát a nyers víz kezdeti 205 mg/ml értékről 28,5 mg/l értékre szállította le. A tisztítás folyamán a Cl* ion tartalom 100 mg/l értékről 278,8 mg/l értékre nőtt. A 250 mg/l mennyiségnél több klorid ion jelenléte a teát és kávét, sósizűvé tette. Ivás szempontjából ez a klórtartalom biztonságosnak tekinthető. N. J. Nicoison (Chemistry and Indrustry 1979. III. 17 189-195 oldal) áttekintést ad a vizek nitrát problémájáról. Ismerteti benne az erősen bázisos Wofatit ,SBK"-val végzett kísérletek eredményét, amely az említett gyanta klorid formájának alkalmazásán alapul. A cikk szerzője megemlíti azt, hogy a nitrát ionmentesités kezdetén a klorid ion koncentrációja a vízben erősen megnő, a nitrát ionokat a gyanta kezdetben nem abszorbeálja. Jobb eredményt értek el a Wofatit .SBW‘ Ioncserélővel, ahol a nitrátot és szulfátot az első szűrési periódusban teljesen eltávolította a gyanta. A felsorolt példákból látható, hogy a vizek NOa* ionmentesítésére klorid formájú erősen bázikus anion cserélő gyantákat is alkalmaznak. Amikor klorid formájú erősen bázikus ioncserélő gyanta segitéségvel állandó összetételű hidrokarbonát, nitrát és szulfát tartalmú vízből a nitrát iont távolítjuk el, akkor a gyanta ioncserélő kapacitásának kimerítése során, változó összetételű vizet kapunk. Ezt a folyamatot az 1. ábrán bemutatjuk. A víztisztítás kezdeti szakaszában - az ábrán I.-el jelölt görbe szakasz - a nitrát ionok klorid ionokat szorítanak ki a gyantából, miközben a helyükbe lépnek. Az 1. ábrán jói látható, hogy ennek következtében az ioncserélővel kezelt víz klorid ion tartalma az eredetinek többszörösére (3-5) nő. Ezzel párhuzamosan viszont a kiindulási állapothoz képest a víz hidrokarbonát ion koncentrációja erőteljesen csökken. Az eredetileg egyensúlyi víz állapota az ioncsere következtében megváltozik és a víz agresszívvé válik. A gyanta ioncserélő kapacitását tovább terhelve - az 1. ábrán II.-vei Jelzett görbe szakasz - a klorid ionok koncentrációja csökken, a hidrokarbonát ionok koncentrációja viszont a kiinduló nyersvízben mért koncentrációjuk fölé emelkedik. Ez az összetételű víz - a körülményektől függő mértékű - lerakodások okozójává válik. Az ismertetett módon a gyanta ioncserélő kapcitását tovább igénybevéve eljutunk a nitrát ionok előirányzott éttörési pontjáig, amelyet elérve a gyanta terhelését meg kell szüntetni. Az eljárás előnye az, hogy a nitrát ionok koncentrációja a gyanta ioncserélő kapacitásának egész kimerítési periódusa során állandó és egy előirt érték alatt tartható. Az eljárás folyamán a szulfát ion tartalom szintén konstans, a nitráthoz közelálló értékre csókken, ami a víz használati értekét károsan nem befolyásolja. Hátránya az állandó vétózó víz összetétel, amely minősége nem teszi lehetővé a folyamatos vizelvételt, 3 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 CO 65
