szennyvizek És felszÍn alatti vizek nÉhÁny elektrokÉmiai ÁrtalmatlanÍtÁsi megoldÁsa

SZENNYVIZEK ÉS FELSZÍN ALATTI SZENNYVIZEK ÉS FELSZÍN ALATTI VIZEK NÉHÁNY ELEKTROKÉMIAI VIZEK NÉHÁNY ELEKTROKÉMIAI

ÁRTALMATLANÍTÁSI MEGOLDÁSAÁRTALMATLANÍTÁSI MEGOLDÁSA

Dr. habil. Raisz Iván, Dr. habil. Raisz Iván, Dr. Emmer JánosDr. Emmer János

Miskolci Egyetem Kémiai TanszékMiskolci Egyetem Kémiai Tanszék

Kromatográfiás és környezetvédelmi laboratóriumKromatográfiás és környezetvédelmi laboratórium

3515 Miskolc-Egyetemváros, 3515 Miskolc-Egyetemváros, fkmraisz@uni-miskolc.hu

C H R O M E N V I L A B C H R O M E N V I L A B

Klasszikus kémiai kezelések hátrányai:

Drága vegyszerek

Lassú reakciók (fázisátmenetek, diffúzió által vezérelt)

Toxikus közti (vég-) termékek

Közti termékek eltávolítása

Elektrokémiai kezelések előnyei:

Nem növekszik a hulladék térfogata

Köztitermékek folyamatosan tovább alakulnak

Szobahőmérsékletű, vagy nem extrém magas hőmérséklet

A reakció az áram és feszültségszabályozással jól kézben tartható

Energiaellátás kikapcsolásával a folyamat azonnal megállítható

Klasszikus elektrokémiai eljárások:

Közvetlen elektronátmenet, majd az instabil vegyület energiaminimumának megfelelő átalakulás

70-es évektől ismert, hogy szén-oxigén kötések reduktív bomlása megvalósítható platina elektródokon

Horányi és Torkos kiterjesztették e vizsgálatokat klór-szén kötések elektrokatalitikus hidrogénezésére

Vizsgáltuk EPTC elektrooxidációs bontását

Waste water of herbicide

Electrolysis

Sampling

Sample preparation

HP 1050 HPLC autoinjector

HP 1050 HPLC pump, column Spherisorb ODS2

125x4 mm

HP 1049A Electrochemical Detector

HP 79853A UV/VIS detector

ChemStation Instrument control and

data processing

Data storage Data presentation

Kezelő és analitikai rendszer

EPTC és elektrooxidációs bomlástermékei

FENTON REAKCIÓ

A vas(II)-ion – hidrogén-peroxid rendszert már 1894-ben leírta H.J.H. Fenton, de csak az 1930-as években tisztázták a folyamat mechanizmusát. Ma a Fenton reagenst széles spektrumban alkalmazzák olyan ipari hulladékok kezelésére, melyek toxikus szerves komponenseket (fenolok, formaldehid, BTEX, peszticidek, stb.) tartalmaznak. Az eljárás jól alkalmazható szennyvizek, iszapok, vagy szennyezett talajok és felszín alatti vizek ártalmatlanítására Elvégezhető a:

Szerves szennyezők lebontása

Toxicitás csökkentése

A biológiai lebontatóság javítása

BOI/KOI csökkentése

Szag és szín anyagok degradációja

ALAPREAKCIÓ 

Fe 2+ + H2O2 ----> Fe 3+ + OH - + . OH

Fe 3+ + H2O2 ----> Fe 2+ + . OOH + H+

Reakció körülményei:

•Szennyvíz pH 3-5;

•Vas(II)-ion katalizátor hozzáadása (általában FeSO4); nd

•Lassú ütemben H2O2 adagolása. Ha a pH túl magas, a vas kicsapódik Fe(OH)3 formában és katalizálja a H2O2 bomlását oxigénre.

Megoldás:elektrokémiai hidrogén-peroxid fejlesztés

(Cathode) O2 + 2H+ + 2e- ˇć H2O2 (E

0 = 0.69 V vs.NHE) Fe3+ + e- ˇć H2O2 (E

0 = 0.77 V vs.NHE)

(Anode) H2O ˘˘ 1/2O2 + 2H+ + 2e- (E0 = 1.23 V vs.NHE)

(Overall) ½O2 + H2O + e- ˇć 2OH

Platina anód és grafit katód. Vas(II)-ion adagolás szükséges

(Cathode) 2H2O + 2e- ˇć H2 + 2OH- (E0 = 0.8277 V vs.NHE)

(Anode) Fe ˇć Fe2+ + 2e- (E0 = 0.447 V vs. NHE)

(Overall) Fe + 2H2O ˇć Fe(OH)2 + H2

Vas anód, pH=2-3, a folyamat végén neutralizálás szükséges

Rosângela L. Pelegrinoa, Rosana A. Di Igliaa, Caio G. Sanchesb, Luis A. Avacac and Rodnei Bertazzolia*

1: Rivas FJ, Beltran FJ, Gimeno O, Frades J. Treatment of olive oil mill wastewater by Fenton's reagent. J Agric Food Chem. 2001 Apr;49(4):1873-80.  

6: Jiang Y, Waite TD. Degradation of trace contaminants using coupled sonochemistry and Fenton's reagent. Water Sci Technol. 2003;47(10):85-92.  

8: Kang SF, Liao CH, Chen MC. Pre-oxidation and coagulation of textile wastewater by the Fenton process. Chemosphere. 2002 Feb;46(6):923-8.

13: Kavitha V, Palanivelu K. Degradation of 2-chlorophenol by Fenton and photo-Fenton processes—a comparative study. J Environ Sci Health Part A Tox Hazard Subst Environ Eng. 2003 Jul;38(7):1215-31.  

14: Rivas FJ, Beltran F, Gimeno O, Carvalho F. Fenton-like oxidation of landfill leachate.J Environ Sci Health Part A Tox Hazard Subst Environ Eng. 2003 Feb;38(2):371-9.

15: Yoon J, Lee Y, Kim S. Investigation of the reaction pathway of OH radicals produced by Fenton oxidation in the conditions of wastewater treatment. Water Sci Technol. 2001;44(5):15-21.  

16: Panizza M, Cerisola G. Removal of organic pollutants from industrial wastewater by electrogenerated Fenton's reagent.Water Res. 2001 Nov;35(16):3987-92.  

19: Park JW, Lee SE, Rhee IK, Kim JE. Transformation of the fungicide chlorothalonil by Fenton reagent. J Agric Food Chem. 2002 Dec 18;50(26):7570-5.

Köszönöm figyelmüketKöszönöm figyelmüket