| Περίληψη: | Η διαρροή αέριου CO2 προς υπερκείμενους ταμιευτήρες υπογείων υδάτων ως συνέπεια της δέσμευσης και αποθήκευσης του σε υπόγειους γεωλογικούς σχηματισμούς μπορεί να έχει αντίξοες συνέπειες στη ποιότητα του πόσιμου νερού. Μελέτες έχουν δείξει ότι υψηλά επίπεδα CO2 στο πόσιμο νερό ταμιευτήρων μπορεί να αυξήσει τις συγκεντρώσεις ιχνοστοιχείων μετάλλων σε ανεπιθύμητα επίπεδα.
Η παρούσα εργασία αποτελεί μία μελέτη, υπό συνθήκες συνεχούς ροής, της επίδρασης της εισβολής CO2 σε ταμιευτήρες πόσιμου νερού λόγω πιθανών διαρροών από τους υπόγειους σχηματισμούς αποθήκευσης. Η ορυκτολογική σύσταση πυριτικής άμμου τροποποιήθηκε, με την ελεγχόμενη από το pH καθίζηση οχτώ μετάλλων (Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Cd). Διοξείδιο του άνθρακα και νερό διοχετεύονταν ταυτόχρονα σε μία στήλη γεμάτη με την τροποποιημένη άμμο, ενώ σε μία άλλη απαράλλακτη στήλη, διοχετευόταν μόνο νερό (πείραμα αναφοράς). Από τις εκροές των δύο στηλών συλλέγονταν δείγματα νερού και γινόταν μέτρηση των συγκεντρώσεων των μετάλλων με φασματοσκοπία ατομικής απορρόφησης (AAS). Το πείραμα διήρκεσε 2 μήνες. Η ορυκτολογική ανάλυση της άμμου πριν και μετά το τέλος των πειραμάτων έγινε με ηλεκτρονική μικροσκοπία σάρωσης και στοιχειακή ανάλυση μέσω φασματοσκοπίας διασποράς ενέργειας (SEM-EDS), φωτοηλεκτρική φασματοσκοπία ακτίνων Χ, (XPS)και ατομική απορρόφηση (AAS). Η διάλυση του CO2 στο νερό μείωσε το pH, αυξάνοντας τις συγκεντρώσεις των μετάλλων Mn, Co, Ni, Cu, Zn, στα δείγματα εκροής. Επιπλέον, οδήγησε σε μερική εκρόφηση του Cr, σε ολική εκρόφηση του Cd αλλά με πολύ γρήγορο ρυθμό σε σχέση με το πείραμα αναφοράς, ενώ δεν αποδεσμεύτηκε καθόλου ο Fe. Για να προσδιοριστεί η ευαισθησία του συντελεστή κατανομής κάθε μετάλλου στο pH, πραγματοποιήθηκαν συμπληρωματικά πειράματα διαλείποντος έργου και τα αποτελέσματα προσαρμόστηκαν σε ισόθερμες Freudlich. Για την ποσοτική ερμηνεία του πειράματος συνεχούς ροής, αναπτύχθηκε ένα δυναμικό μακροσκοπικό μοντέλο της διεργασίας με τη σύζευξη των φαινομένων μεταφοράς με τις αντιδράσεις διαλυτοποίησης του CO2 στο νερό και απελευθέρωσης των μετάλλων στην υδατική φάση. Αξίζει να σημειωθεί ότι η απελευθέρωση των μετάλλων στην υδατική φάση υπό συνθήκες ροής μοντελοποιήθηκε ως διεργασία εκρόφησης 2-θέσεων (ισορροπίας και μη ισορροπίας). Οι παράμετροι εκρόφησης των μετάλλων εκτιμήθηκαν με δυναμική προσαρμογή του μακροσκοπικού μοντέλου μεταφοράς/αντιδράσεων σε πειραματικές μετρήσεις της χρονικής μεταβολής της συγκέντρωσης των κατιόντων μετάλλων στην εκροή της στήλης.
|
|---|
