Χρήση ζεόλιθου ως προσροφητικό μέσο για δέσμευση αζώτου από υγρά απόβλητα

• Κύριος συγγραφέας: Αγάθου, Δήμητρα
• Άλλοι συγγραφείς: Ακράτος, Χρήστος
• Μορφή: Thesis
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2017
• Θέματα: Ζεόλιθος; Προσρόφηση; Άζωτο; Zeolite; Adsorption; Nitrogen; 628.357

Καθώς ο παγκόσμιος πληθυσμός αυξάνεται συνεχώς, αυξάνονται και οι ανθρώπινες ανάγκες κατανάλωσης νερού, που οδηγούν στην παραγωγή μεγάλων ποσοτήτων υγρών αποβλήτων τα οποία χρήζουν άμεσης διαχείρισης προκειμένου να διατεθούν με ασφάλεια στους τελικούς φυσικούς αποδέκτες χωρίς την πρόκληση περιβαλλοντικών επιπτώσεων. Στη παρούσα εργασία χρησιμοποιήθηκε ο Βουλγαρικός ζεόλιθος (ένα χαμηλού κόστους προσροφητικό υλικό) προκειμένου να εξετασθεί η ικανότητα του να προσροφά άζωτο από τα υγρά απόβλητα και κατά πόσον είναι δυνατή η ανάκτηση των NH4+-N. Σε αυτή τη μελέτη διεξήχθησαν προκαταρκτικά πειράματα κινητικής προσρόφησης – εκρόφησης batch σε φιάλες, πειράματα κινητικής προσρόφησης – εκρόφησης batch σε εργαστηριακής κλίμακας φίλτρα (στήλες) καθώς και πειράματα κινητικής προσρόφησης σε εργαστηριακής κλίμακας φίλτρα (στήλες) συνεχούς λειτουργίας με ταχύτητες ροής 4 ml/min και 8 ml/min. Από τη διεξαγωγή των πειραμάτων προέκυψαν τα ακόλουθα συμπεράσματα α) το μέγεθος της κοκκομετρίας δε φαίνεται να παίζει ρόλο στην ικανότητα του βουλγαρικού ζεόλιθου να προσροφά NH4+-N, β) η αρχική συγκέντρωση παίζει σημαντικό ρολό, καθώς αυξάνοντας την αρχική συγκέντρωση αυξάνεται και η ικανότητα προσρόφησης, γ) ο συγκεκριμένος ζεόλιθος είναι αποδοτικός τόσο σε χαμηλές συγκεντρώσεις (5 mg/L) όσο και σε υψηλές όπως τα 200 mg/L που θεωρείται μια τυπική συγκέντρωση αγροτοβιομηχανικών αποβλήτων, ενώ σε πολύ υψηλές συγκεντρώσεις (5000 mg/L), απαιτείται περαιτέρω επεξεργασία προκειμένου να επιτευχθούν τα επιτρεπτά όρια βάσει νομοθεσίας. Τέλος, ο Βουλγαρικός ζεόλιθος απέδωσε ικανοποιητικά σε όλες τις σειρές των πειραμάτων προσρόφησης, ενώ όσον αφορά τα πειράματα εκρόφησης o ζεόλιθος εκροφά ένα μικρό μόνο ποσοστό από τα ήδη προσροφημένα NH4+-N. Όσον αφορά τα πειράματα σε εργαστηριακής κλίμακας φίλτρα με συνεχή ροή, η αύξηση της ποσότητας του ζεόλιθου είχε ως επακόλουθο την αύξηση της ποσότητας των NH4+-N που προσροφώνται σε αυτόν, ενώ η ταχύτητα ροής έπαιξε και αυτή ρόλο καθώς η αύξηση της ταχύτητας ροής είχε ως συνέπεια τη μείωση του απαιτούμενου χρόνου προσρόφησης των NH4+-N από το διάλυμα. Οι τιμές του pH σε όλα τα πειράματα παρέμειναν σταθερές γύρω από την ουδέτερη τιμή. Η κινητική συμπεριφορά της προσρόφησης των αμμωνιακών ιόντων από ζεόλιθο περιγράφεται ακριβέστερα από το ψευδο - δεύτερης τάξης κινητικό μοντέλο είτε για τα πειράματα στις φιάλες είτε στα εργαστηριακής κλίμακας φίλτρα. Τέλος, η ισόθερμη περιγράφεται από το μοντέλο Freundlich.