τεκμηρίωση και συνειδητοποίηση επικινδυνότητας λυμάτων αυστηρή νομοθεσία διαχείρισης αποβλήτων Καθαρισμός αποβλήτων

Transcript

1 ΑΝΑΓΚΑΙΟΤΗΤΑ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ ΥΓΡΩΝ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ τεκμηρίωση και συνειδητοποίηση επικινδυνότητας λυμάτων αυστηρή νομοθεσία διαχείρισης αποβλήτων Καθαρισμός αποβλήτων επαναχρησιμοποίηση πολύτιμων, εξαντλούμενων ή επικίνδυνων συστατικών βιομηχανικών διεργασιών Ανακύκλωση αποβλήτων

2 ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗ ΜΕΘΟΔΩΝ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ Φυσικές μέθοδοι: π.χ. καθίζηση, διήθηση, επίπλευση, φυγοκέντριση κ.α. Μέθοδοι διαχωρισμού συστατικών: π.χ. απόσταξη, εξάτμιση, απαέρωση, ιονανταλλαγή, υπερδιήθηση αντίστροφη ώσμωση, απορρόφηση, εκχύλιση κ.α. Χημικές μέθοδοι: π.χ. χημική, θερμοχημική, φωτοχημική ή ηλεκτροχημική οξείδωση/ αναγωγή, εξουδετέρωση, καταβύθιση κ.α. Βιολογικές μέθοδοι: π.χ. αερόβια ή αναερόβια βακτηριακή αποικοδόμηση.

3 ΗΛΕΚΤΡΟΧΗΜΙΚΕΣ ΔΙΕΡΓΑΣΙΕΣ Διέλευση ηλεκτρικού ρεύματος μέσω ηλεκτροχημικής κυψέλης που περιέχει το λύμα Ηλεκτροχημικές δράσεις στα ηλεκτρόδια της κυψέλης Φυσικοχημικές μετατροπές συστατικών λύματος Άμεσες οξειδώσεις/αναγωγές Έμμεσες οξειδώσεις/αναγωγές/καταβυθίσεις Φυσικοχημικές δράσεις

4 ΚΑΘΙΕΡΩΜΕΝΕΣ ΗΛΕΚΤΡΟΧΗΜΙΚΕΣ ΔΙΕΡΓΑΣΙΕΣ ΚΑΘΑΡΙΣΜΟΥ ΚΑΙ ΑΝΑΚΥΚΛΩΣΗΣ ΛΥΜΑΤΩΝ απομάκρυνση και/ή ανάκτηση βαρέων, τοξικών ή πολύτιμων μετάλλων (π.χ. Pb, Cd, Hg, Cu, Ni, Ag) επεξεργασία βιομηχανικών λυμάτων που περιέχουν ιόντα Cr(III)/(VI) και CN - οξειδωτική επεξεργασία νερού με in situ παραγόμενα οξειδωτικά (π.χ. ΝaClO, H 2 O 2, O 3, Ag ) ηλεκτροδιάλυση (π.χ. αφαλάτωση νερού, ανακύκλωση μεταλλοϊόντων)

5 ΑΝΑΓΚΑΙΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΜΕΘΟΔΩΝ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ ΥΓΡΩΝ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ Χαμηλό κόστος (απαιτούμενης ενέργειας και υλικών). Απομάκρυνση όσο το δυνατόν περισσότερων ρύπων από διαφορετικής σύστασης λύματα. Ανάκτηση πολύτιμων ή επαναχρησιμοποιήσιμων συστατικών. Ευελιξία στην κατεργασία μικρών/μεγάλων όγκων και αραιών/πυκνών λυμάτων. Περιβαλλοντικά φιλικός χαρακτήρας. Ηλεκτροχημικές μέθοδοι: αναβαθμισμένες καθαρές εξειδικευμένες

6 Α Ν Ο Δ Ο Σ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΕΣ ΗΛΕΚΤΡΟΔΙΑΚΕΣ ΔΡΑΣΕΙΣ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ ΥΓΡΩΝ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ 2H2O 4e O2 4H 4OH O2 2H2O 4e (έκλυση οξυγόνου, ουδέτερα/όξινα μέσα) (έκλυση οξυγόνου, αλκαλικά μέσα) 3H2O 6e O3 6H (παραγωγή όζοντος ) 2Cl 2e Cl 2 (παραγωγή χλωρίου/υποχλωρίτη ) Cl2 NaOH NaClO HCl Cr 7H O6e Cr O 14 H (ανακύκλωση διχρωμικών ) C H OH 11H O28e 6CO 28H (οξείδωση οργανικών )

7 ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΕΣ ΗΛΕΚΤΡΟΔΙΑΚΕΣ ΔΡΑΣΕΙΣ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ ΥΓΡΩΝ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ Κ Α Θ Ο Δ Ο Σ 2H 2O 2e H2 2OH 2H 2e H2 (έκλυση υδρογόνου, ουδέτερα/αλκαλικά ) (έκλυση υδρογόνου, όξινα μέσα) O 2 2H2O 2e H2O2 2OH (καθοδική παραγωγή υπεροξειδίου του υδρογόνου) M n ne M (ηλεκτροαπόθεση μετάλλων)

8 Απομάκρυνση και/ήανάκτησητοξικώνήβαρέωνμετάλλων Πηγή ρύπων: επιμεταλλωτήρια, φωτογραφεία κ.α. Ρύποι: Cu, Zn, Cd, Pb, Ag ( ppm ppm) Αρχή: M n ne M Κάθοδος: τρισδιάστατα ηλεκτρόδια - πλέγματα ατσαλιού ή Ni ή Cu, - πορώδη ηλεκτρόδια C ή Ni, Άνοδος: -PbO 2 -Ti -Ir/TiO 2 (O 2 DSA) - ηλεκτρόδια κλίνης σωματιδίων C

9 Οξείδωση Cr(III) προς Cr(VI) (αναγέννηση-ανακύκλωση Cr(VI)) Πηγή ρύπων: επιμεταλλώσεις μεταλλικών υποστρωμάτων (το Cr(VI) καθαριστικό-οξειδωτικό-αποξυστικό (etchant) του υποστρώματος) επιμεταλλώσεις πλαστικών και βάσεων ηλεκτρονικών κυκλωμάτων (το Cr(VI) καθαριστικό-οξειδωτικό-αποξυστικό (etchant) του υποστρώματος) οργανικές συνθέσεις, όπου το Cr(VI) ψυκτκά υγρά, όπου το Cr(VI) ως αντιδιαβρωτικό χρησιμοποιείται ως οξειδωτικό

10 Οξείδωση Cr(III) προς Cr(VI) (αναγέννηση-ανακύκλωση Cr(VI)) Ρύποι: Περίσσεια αντιδρώντος Cr(VI), προϊόν Cr(III) Αρχή: Άνοδος: Κάθοδος: 2Cr -PbO2 - κράμα Pb Ni 3 2 7H2O 6e Cr2O7 14H

11 Οξείδωση κυανιούχων Πηγή ρύπων: επιμεταλλώσεις Au Αρχή: 2CN (CN) 2 2e (CN) - 2OH CN 2 CNO H 2 O - CN 2OH 2e CNO H2O (σε αλκαλικά μέσα) Άνοδος: PbO 2

12 Χρήσεις: Αρχή: Άνοδος: -C ΒΑΣΙΚΕΣ ΑΡΧΕΣ -PbO 2, Παραγωγή χλωρίου / υποχλωρίτη καθαρισμός πισίνων, συστημάτων ψύξης, αποστείρωση πόσιμου νερού, απολύμανση μηχανών τροφίμων 2Cl 2e Cl2 -RuO 2 /Ti (κυψέλη με διαχωριστικό) Cl 2 NaOH NaClO HCl (κυψέλη χωρίς διαχωριστικό) Κάθοδος: -Νi - ατσάλι 2H2O 2e H2 2OH

13 Παραγωγή όζοντος Χρήσεις: αποστείρωση πόσιμου νερού, οξείδωση χρωμάτων/φυτοφαρμάκων Αρχή: 3H2O 6e O3 6H Άνοδος: PbO 2 Κάθοδος: -Νi - ατσάλι Ηλεκτρολύτης (απιονισμένο νερό-απουσία κοινών ανιόντων): -HBF 4 - Στερεός ηλεκτρολύτης (σαντουϊτς ηλεκτροδίων)

14 Παραγωγή υπεροξειδίου του υδρογόνου Χρήσεις: οξειδωτικό υγρών λυμάτων Αρχή: O2 2H2O 2e H2O2 2OH Κάθοδος: κλίνη κόκκων C Άνοδος: -C -PbO 2 Ηλεκτρολύτης : αλκαλικό διάλυμα υψηλής καθαρότητας

15 Παραγωγή χλωρίου / υποχλωρίτη Χρήσεις: Αρχή: καθαρισμός πισίνων, συστημάτων ψύξης, αποστείρωση πόσιμου νερού, απολύμανση μηχανών τροφίμων 2Cl 2e Cl2 (κυψέλη με διαχωριστικό) Cl 2 NaOH NaClO HCl (κυψέλη χωρίς διαχωριστικό) Άνοδος: -C -PbO 2, -RuO 2 /Ti Κάθοδος: -Νi - ατσάλι 2H2O 2e H2 2OH

16 Ηλεκτροδιάλυση Εφαρμογές: Αρχή: Ηλεκτρόδια: αφαλάτωση και ανακύκλωση νερού βιομηχανικών διεργασιών συμπύκνωση και ανακύκλωση λυμάτων μεταλλοϊόντων -ιονική μεταφορά κατιόντων και ανιόντων του λύματος παρουσία ηλεκτρικού πεδίου και -διαφορετική διαπερατότητα ιονικά αγώγιμων μεμβρανών σε αυτά. -κάθοδοι Ni ήατσαλιού -άνοδοι DSA O 2 ή Cl 2

17 Ιονικά αγώγιμες μεμβράνες: ΒΑΣΙΚΕΣ ΑΡΧΕΣ Ηλεκτροδιάλυση οργανικά πολυμερή (π.χ. τετραφθοροαιθυλένικη βάση ή συμπολυμερή στυρενίου-διβινυλοβενζολίου) τροποποιημένα με ιονικές ομάδες Καρβοξυλικές ή σουλφονικές ομάδες Μεμβράνες ιονανταλλαγής κατιόντων cation exhange membranes Αμινομάδες Μεμβράνες ιονανταλλαγής ανιόντων anion exhange membranes

18 Ηλεκτροδιάλυση