Čištění spodních vod hnědým uhlím

1. Čištění spodních vod hnědým uhlím Ústav chemických procesů AV ČR, v.v.i. Miroslav Punčochář

2. Toxicita Akumulační charakter Nejdou biologicky degradovat Nebezpečí průniku do potravinového řetězce a akumulace v lidském těle Těžké kovy

3. Typické příklady ČR • As - výroba kovů, pražení pyritických rud, výroba kyseliny sírové, v surovinách pro sklářský průmysl; mutagenní, teratogenní a karcinogenními účinky • Be – v důlních vodách, popílek až 100 g Be na 1 tunu uhlí; berylióza • Pb - energetika, hutní průmysl, těžba Ag; kolika, anémie, poškození CNS

4. Výskyt arsenu v ČR

5. Kraje s výskytem As v povrchové vodě

6. Metody odstraňování kovů • Destilace a vymražování • Membránové procesy - elektrodialýza a reverzní osmóza • Kapalinová extrakce • Srážení a flokulace • Iontová výměna

7. Návrh technologie odstraňování těžkých a toxických kovů z odpadních vod používající levný (jednorázový) sorbent na bázi uhlí Cíl

8. Oxyhumolity I • Druh zrnitého nesoudržného uhlí s nízkým stupněm prouhelnění a s vysokým obsahem h. kyselin • Výhřevnost do 10 MJ • Ložisko oxyhumolitu v lokalitě Bílina (80% h. kyselin) • Původní využití jako hnojiva

9. Oxyhumolity II • Vynikající sorpční vlastnosti • Vysoká rozpustnost – nutnost chemických úprav; izolace huminových kyselin; růst nákladů • Rašelina – rovněž zdroj h. kyselin; sorpční vlastnosti; omezené zdroje

10. O COOH HO COOH OH HO OH HO COOH O COOH HO COOH O O Předpokládané složení huminových kyselin v lignitu : cyklickástrukturas kondenzovanými jádry

11. Hnědé uhlí • Obsahuje rovněž h. kyseliny • Levné, dostupné • Vhodný jednorázový sorbent • Úpravou lze zvýšit sorpční kapacitu

12. Vysoký obsah skupin- COOH - OH Možnost iontovýměny při příznivé hodnotě pH Výměnná kapacita mezi 2 – 4 meq/g Zlepšení vlastností chemickým vázáním Ca: 2 U-H + Ca2+ U2 - Ca + 2H+  Sorpční vlastnosti hnědého uhlí

13. O COOH HO COOH OH HO OH HO COO O COO HO COOH O O Převod funkčních skupin COOH a OH do Ca formy 2 U-H + Ca2+  U2 - Ca + 2H+ Ca

14. Výměnná kapacita (CEC) tří typů severočeských hnědých uhlí

15. Adsorpční kolona Čistá voda Znečištěná voda Nasycené uhlí Schéma adsorpční kolony pro zachycení těžkých kovů z odpadních vod

16. Průnikové křivky pro Zn

17. Graf koeficientu selektivity pro systém Zn -Ca U-Ca + Zn2+ U - Zn + Ca2+

18. Z experimentů vyplynulo: • Nejvhodnější sapropeletické uhlí (Medard, 4 mval/kg) • Úprava do Ca formy (zabrání okyselování čištěné vody) • Proces je velmi účinný pro nízké koncentrace kovů • Rychlost procesu malá, nízká rychlost průtoku

19. Srážení –doplnění technologie Srážení mletým vápencem Fe3+ + CaCO3 + 3 H2O = Fe(OH)3 + 3Ca2+ +3HCO3-

20. Koncentrace kovů v důlních vodách v Kaňkupřed a po srážení

21. Aplikace - Horní Počernice I Sanace skládky nebezpečných látek Voda čerpána z vrtu Převládá Fe hrozí vyčerpání kapacity sorbentu Předčištění - srážení mletým vápencem

22. Aplikace – Horní Počernice II

23. Schéma sorpční kolony v Počernicích

24. Experiment – H. Počernice

25. Průběh koncentrací arsenu

26. Průběh koncentrací berylia

27. Kam s ním? • Depozice na skládce • Spalování: nutnost několika stupňů záchytu popílku • Zplyňování: katalytický efekt kovů vs. vyšší volatilita za redukčních podmínek

28. Spalování (motor, turbína) Vodík Zplyňování SNG Vyčerpaný sorbent Methanol FT - syntéza Ostatní Použití plynu

29. Spodní vody Důlní vody Průmyslové odpadní vody Vody z odkališť Úniky ze skládek Vody ze skládek radioaktivního odpadu Aplikace

30. Metoda je účinná pro čištění velkých objemůkontaminované vody obsahující relativně nízké koncentrace těžkých kovů. Závěr