Siófok 2006.09.20.

Ciklodextrines kezelésselkombinált technológiák

a környezeti kockázat csökkentésére

Fenyvesi Éva1, Gruiz Katalin2

1CycloLab Ciklodextrin Kutató-fejlesztı Laboratórium Kft, 2Budapesti Mőszaki és Gazdaságtudományi Egyetem,

Mezıgazdasági Kémiai Technológia Tanszék

Siófok 2006.09.20.

Az α-, β- és γ-ciklodextrin molekuláktérszerkezete

Saját fejlesztéső technológia:Ciklodextrinnel gyorsított biodegradáció

Siófok 2006.09.20.

komplexvendégmolekula

+

gazdamolekula komplexkomplexvendégmolekula

+

gazdamolekula

Ciklodextrinek zárványkomplex-képzési sémája

Siófok 2006.09.20.

Ciklodextrines kezeléssel kombinált talajkezelési technológiák

Talajmosás – a keletkezı szennyvíz kezelése fizikai-kémiai, biológiai módszerekkel

Biodegradáció

A technológiák alapja:oldékonyságnövekedés

Fitoremediáció

Siófok 2006.09.20.

Oldékonyság (mg/L) vízben

(So) * 5%

RAMEB oldatban

(SR)

5% HPBCD oldatban

(SH)

SR/So SH/So

Naftalin 32 1000 710 30 22 Antracén 0,045 65 34 1350 755

Pirén 0,14 18 3.3 110 24

* EPA Resources, Soil Screening Guidance, Supplemental Guidance of Soil Screening Levels of Superfund Sites (Peer Review Draft, March 2001)

PAH vegyületek oldékonysága vizes ciklodextrin oldatokban

Siófok 2006.09.20.

LogKow LogKoCD LogKow-LogKoCD

Vízben

10%

HPBCD

oldatban

10%

RAMEB

oldatban

HPBCD RAMEB

p-klóranilin 1,82 1,22 1,13 0,60 0,69

p-klórfenol 2,39 1,61 1,45 0,78 0,94

diklórbenzol 3,45 2,47 2,35 0,98 1,10

1-metil-naftalin 3,79 2,58 2,34 1,21 1,45

tetraklórbenzol 3,96 2,95 2,72 1,01 1,24

fenantrén 4,67 3,02 2,47 1,65 2,20

Siófok 2006.09.20.

A ciklodextrines talajmosás technológiai sémája

ventillátoradszorber

Siófok 2006.09.20.

Ciklodextrines talajmosás, demonstrációs kísérlet

Siófok 2006.09.20.

Talajmosás HPBCD oldattal (“push-pull”rendszer)In situ terepi kísérlet egy katonai repülıtéren(Utah, USA)

5 kg triklóretilénttávolítottak el 2 hónap alatt20%-os HPBCD oldattal

Boving, T.: EPA Technology News and Trends 1-2, 2003

Siófok 2006.09.20.

A talajmosás során keletkezettCD-tartalmú szennyvíz ártalmatlanítási lehetıségei 1.

biológiai kezelés

0

10

20

30

40

50

60

0 20 40 60 80

Idı (óra)

Bife

nil k

onc

. (m

g/L

)HPBCD nélkül

50x HPBCD-vel

10x HPBCD-vel

Yoshii, H.et al.Biological Journal of Armenia, 18; 226-236, 2001

Siófok 2006.09.20.

A talajmosás során keletkezettCD-tartalmú szennyvíz ártalmatlanítási lehetıségei 2.

Fizikai kezelés

SztrippelésAktív szenes adszorpcióFotokatalitikus bontás

0

20

40

60

80

100

120

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7

BCD konc. (%)

Ext

rahá

lt P

CP

(%

)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

Bom

lott

PC

P (

%)

Siófok 2006.09.20.

A talajmosás során keletkezettCD-tartalmú szennyvíz ártalmatlanítási lehetıségei 3.

Kémiai kezelés (katalitikus vagy gátló hatás)

A talajvíz elektrokémiai kezelése Fenton oxidációval

0

20

40

60

80

100

120

0 4 6 8 10

C M BC D k onc . ( %)

CH2OCH2C

CH2OCH2C

O O

Fe

OO

Cl

Cl

Cl

Cl

H2O2HO

.

CH2OCH2C

CH2OCH2C

O O

Fe

OO

Cl

Cl

Cl

Cl

H2O2HO

.

Fe2+ + H2O2 Fe3+ +OH- +.OH

Siófok 2006.09.20.

A szennyezıanyag a talajszemcséken adszorbeálódottA mikroorganizmusok a talaj vizes fázisában élnek

mikroorganizmus

Szerves szennyezıanyag

Talaj részecskék

Oldékonyság és biológiai hozzáférhetıség javítása ciklodextrinekkel

A ciklodextrin hatásmechanizmusaa biológiai talajtisztításban

Siófok 2006.09.20.

Transzformátor alatti szennyezett talaj tisztítása kombinált technológiával:In situ bioremediáció(bioventilláció, tápanyag pótlás, RAMEB adalék)A talajvíz ex situ kezelése

Siófok 2006.09.20.

Transzformátor

Talajvíz

Transzformátorolajszennyezıdés

Levegı Víz Levegı beszívás

Talaj

Transzformátor

Talajvíz

Transzformátorolajszennyezıdés

Levegı Víz Levegı beszívás

Talaj

Az in situ kísérlet technológiai folyamatainak vázlata

Siófok 2006.09.20.

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

0 5 10 15 20Idı (hét)

EP

H in

wa

ter

(mg

/dm

3)

RAMEB

RAMEB

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20

Idı (hét)

CO 2 (%)

17

17.5

18

18.5

19

19.5

20

20.5

21O 2 (%)

RAMEB RAMEB

A talaj szénhidrogén-tartalma (mg/kg) mélység start 24. hét 47. hét 10-30 cm 25000 1600 210 80-90 cm Nem mértük 800 260

A talajlevegı CO2-tartalma megnıtt a mikrobiális aktivitás miattA kiszivattyúzott talajvíz szénhidrogéntartalma csökkentA talaj szénhidrogén-tartalma és toxicitása csökkent

Siófok 2006.09.20.

Fitoremediáció

BCD jelenléte elısegíti PAH vegyületek felvételét és transzlokációját a növényekbe

Megnövekedett PAH-tartalom a szójababban

BCD hatására felgyorsult mikrobiológiai degradáció

Bardi L. et al J. Incl. Phenom. Közlés alatt

Siófok 2006.09.20.

A technológia neve

CD-vel javított talajmosás

CD-nel gyorsított, talajmosás + biodegradáció

Bioremediáció BCD adalék alkalmazásával

CD-nel gyorsított kombinált bioremediáció)

Az alkalmazott CD típusa

HPBCD RAMEB BCD BCD

Az alkalmazott CD koncentrációja

20 % a mosóoldatban (össz. 936 kg)

150 +75 g/m2 (össz. 45 kg)

1 g/m2 (össz. 50 kg)

170 g/ m2

(össz. 10 kg)

Egyéb adalékok - N, P N, P, a felszaporított mikroflora

N (karbamid 250 g/m2

A demonstrációs kísérlet helyszíne

Virginia USA Kaba Kutricamajor

Doria Riparia Olaszország

Piemonte, Olaszország

A terület nagysága kb. 9000 l víz 200 m2 (3 m mélyen)

46.174 m2 (1,7 m mélyen)

60 m2 (0,8 m mélyen)

Jellemzı szennyezıanyagok

15 mg/l triklóretilén

TPH 3 000– 28 800 mg/kg

TPH 310-660, PAH: 300 ppm