Sprawozdanie nr 4
Sorpcja zanieczyszczeń z wody
Wykonały:
Aleksandra Bachanek
Magda Dylewska
Ilona Niewęgłowska
Zuzanna Sabatowska
Agata Wronkowska
Justyna Zarzeczna
Wstęp
Sorpcja zanieczyszczeń za pomocą węgla aktywnego jest środkiem powszechnie stosowanym do końcowego uzdatniania wody. Węgiel aktywny w uzdatnianiu wody stosuje się do usuwania smaku, zapachu, mikrozanieczyszczeń organicznych, dechloracji oraz do biochemicznego rozkładu zaadsorbowanej substancji organicznej. O przydatności węgla w procesie uzdatniania wody decydują głównie jego własności adsorpcyjne.
Adsorpcja na węglu polega na przyłączaniu cząstek lub jonów o różnych wielkościach. Występuje wtedy, gdy cząstki adsorbatu wiążą się z elementami fazy stałej siłami Van der Waalsa. Własności adsorpcyjne węgla zależą w głównej mierze od powierzchni właściwej węgla, która jest uwarunkowana jego strukturą – wielkością, kształtem i objętością porów.
Węgiel aktywny jest produkowany w formie pylistej i jako granulat. Wybór formy węgla zależy od celu, jaki ma spełniać w procesie uzdatniania wody oraz możliwości technicznych i ekonomicznych SUW. Węgiel pylisty jest stosowany do adsorbowania mikrozanieczyszczeń, których nie udało się usunąć we wcześniejszych procesach, jednak nie zawsze jest skuteczny. Obecnie używany jest głownie w przypadkach awaryjnego zanieczyszczenia wody. Na węglu granulowanym można prowadzić oczyszczanie wody aż do niewykrywalnych ilości substancji szkodliwych.
Warunkiem dobrej pracy złoża węglowego jest wprowadzenie wody pozbawionej koloidów i zawiesin.
Cel badania
Określenie charakterystyki i przydatności do zastosowania węgla w uzdatnianiu wody – określenie wpływu rodzaju węgla i jego granulacji
Ustalenie czasu kontaktu wody z węglem oraz prędkości przepływu wody przez złoże, przy której uzyskujemy optymalne wartości wskaźników fizykochemicznych wody
Określenie jakości wody i celowości jej uzdatniania metodą sorpcji na węglu aktywnym
Wyniki
| Wskaźniki/prędkość przepływu | 0/surowa woda | 3 m/h | 5 m/h | 8 m/h |
|---|---|---|---|---|
| pH | 7,24 | 8,02 | 8,12 | 7,94 |
| Mętność | 0,7 NTU | 0,32 NTU | 0,61 NTU | 0,66 NTU |
| Barwa | 60 mgO2/l | 15 mgO2/l | 15 mgO2/l | 28 mgO2/l |
| Zasadowość | 2,7 | 3,3 | 3,3 | 3,1 |
| Utlenialność | 4,96 | 1,28 | 1,36 | 1,2 |
| UV | 0,156 | 0,039 | 0,069 | 0,055 |
| Czas kontaktu | 0 min | 18 min | 10min 48s | 6min 45s |
Omówienie wskaźników
pH
Odczyn wody od początku do końca przeprowadzania procesu mieści się w normie. Obserwujemy jego niewielkie wahania. Zwiększenia wartości pH spowodowane jest większą ilości zatrzymanych związków kwaśnych za złożu węglowym niż zasadowych.
Mętność
Mętność jest spowodowana głownie występowaniem w niej koloidów i związków humusowych. W wodzie surowej odpowiadała standardom wody wodociągowej, w miarę kontaktu z filtrem węglowym ciągle się zmniejszała. Zanieczyszczenia zatrzymywały się na porach węgla aktywnego i wypływająca woda była o wiele bardziej przejrzysta.
Barwa
Barwa jest spowodowana podobnymi czynnikami co mętność. Dlatego też często wraz ze spadkiem mętności obserwujemy spadek barwy. W wodzie surowej czterokrotnie przekraczała ona dopuszczalną wartość. Krótki kontakt z filtrem przy prędkości 8 m/h nie zmniejszył jej do żądanych wartości. Dopiero po około 11 minutach kontaktu z filtrem została usunięta większość koloidów i rozpuszczonych substancji odpowiedzialnych za podwyższoną wartość barwy.
Zasadowość
Zasadowość w wodzie surowej spełniała normę. Po kontakcie z węglem aktywnym podwyższyła się, i w miarę stosowania różnych prędkości przepływu utrzymywała się mniej więcej na stałym poziomie. Zasadowość jest warunkowana obecnością anionów wodorowęglanowych, a jej wzrost prawdopodobnie warunkowany jest tym, że na złożu zatrzymywane było więcej związków o charakterze kwaśnym niż zasadowym.
utlenialność
Wskaźnik utlenialności mówi nam o zawartości w wodzie związków organicznych ( i niektórych nieorganicznych). Na tym etapie oczyszczania wody powinna być minimalna, a nawet mieścić się w normie. Tak też jest w przypadku naszej wody. Wartość ta spada w miarę kontaktu z węglem aktywnym.
UV
Absorbancja w UV zmalała. Naturalne związki organiczne mają zdolność do absorpcji promieniowania w szerokim zakresie długości fali. Badana woda zawierała niewielką ilość związków w postaci koloidów, które zostały usunięte podczas przepływu wody przez złoże węgla aktywnego, dlatego też absorbancja w UV zmalała.
Wnioski
Badana woda surowa to woda niezdatna do spożycia, gdyż jej parametry znacznie przewyższają dopuszczane normy, dlatego też należało ją uzdatnić. Proces uzdatniania wody przeprowadzono wykorzystując proces sorpcji zanieczyszczeń na węglu aktywnym. Surowa woda została przepuszczona przez węgiel granulowany z trzema różnymi prędkościami, kolejno 4, 5 i 8 m/h. Po kolejnym przepuszczeniu badano parametry w zebranej wodzie. Analizując wyniki oznaczeń pH, barwy, mętności, zasadowości, utlenialności i UV od razu można zauważyć, że wraz ze zmianą prędkości przepływu wody przez złoże wartości te zmieniają się, w większości przypadków największe wartości dla danych cech wystąpiły dla prędkości 8 m/h wraz ze spadkiem prędkości, wartości tych parametrów też malały, są one najniższe dla prędkości przepływu 3 m/h. Na wartość tych parametrów wpływ ma czas kontaktu wody ze złożem, dla najdłuższego czasu kontaktu wartości te są najniższe. Tak więc na przebieg uzdatniania wody surowej wpływ ma jej czas kontaktu ze złożem, dla najdłuższego czasu kontaktu (18 min) woda została najlepiej uzdatniona, jej parametry mieszczą się w normach wyznaczonych – im dłuższy czas kontaktu, tym lepsze właściwości badanej wody. Dzieje się tak dlatego, ponieważ zanieczyszczenia pozostałe po uprzednich procesach uzdatniania (koagulacja, chlorowanie itp.) zatrzymywały się w porach filtra węglowego. Czasami zbyt szybki przepływ powodował, że zanieczyszczenia nie mogły się zatrzymać w wyniku prędkości wody, dłuższy czas kontaktu dawał jednak optymalne efekty.