BG108476A

BG108476A - Process based on the use of zeolites for the treatment of contaminated water

Info

Publication number: BG108476A
Application number: BG108476A
Authority: BG
Inventors: Rodolfo Vignola; Adriano Bernardi; Giovanni Grillo; Raffaello Sisto
Original assignee: Enitecnologie Spa
Priority date: 2001-06-28
Filing date: 2003-12-19
Publication date: 2004-07-30
Also published as: EP1409413A1; ITMI20011362A0; PL367461A1; EA200301272A1; EA010694B1; HUP0400388A3; EE200400036A; HUP0400388A2; US20040206705A1; WO2003002461A1; US20090159530A1; SK15992003A3; HRP20031047A2; JP2004533322A; ITMI20011362A1; CZ20033482A3; UA83179C2; AU2002352657B2

Description

ОБРАБОТКА НА ЗАМЪРСЕНА ВОДА

ОБЛАСТ НА ТЕХНИКАТА

Представеното изобретение се отнася за метод за обработка на вода, замърсена с неполярни съединения, основан на използване на определени зеолити.

Изобретението се отнася по-специално за метод за обработка на вода, замърсена с неполярни съединения, включващи халогенирани органични разтворители и ароматни въглеводороди, който е основан на използването на неполярни зеолити, чиито структурни канали са с определени размери.

Методът на изобретението може да се прилага по подходящ начин за обработка на замърсена подпочвена вода чрез използване © на пропусклива реактивна преграда (Permeable Reactive Barrier) (PRB).

ПРЕДШЕСТВАЩО СЪСТОЯНИЕ НА ТЕХНИКАТА

Общоизвестните PRB за пречистване на замърсена с халогенирани разтворители вода се основават на системи, използващи метално желязо и/или гранулиран активен въглен (ГАВ).

Първата система, действаща за сметка на редукционните свойства на метала, въздейства само върху подлежащи на редукция съединения като например хлорирани органични съединения или метали с високо оксидационно число (US 5,266,213, WO 92/19556).

Освен това при използване на желязо с нулева валентност пропускливостта на преградата намалява поради отлагане или утаяване на минерали, получени в резултат на реакциите между йоните на окисления метал и на съдържащите се в подпочвената вода вещества.

Втората система е неспецифичен абсорбент, който поради това не е особено селективен спрямо съдържащите се във водата, и по-специално в подпочвената вода, онечиствания (йони, хумусни киселини и т.н.).

В следствие на това, ако бъде използван за изграждане на пропускливи реактивни прегради, той предизвиква бързо изтощаване на системата (Williamson, D. 2000. Construction of a funnel-and-gate treatment system for pesticide-contaminated groundwater. Chemical Oxidation and reactive barriers. Godage B. et al. Eds. In II Inti. Conf, on Remediation of chlorinated and recalcitrant compounds. Monterey, CA, USA. Battelle Press, Columbus. (2000)), pages 257-264.

Schad, H 2000. Funnel-and-gate at a former manufactured gas plant site in Kalsruhe, Germany: design and construction. In: Chemical Oxidation and reactive barriers. Godage B. et al. Eds., II Inti. Conf, on Remediation of chlorinated and recalcitrant compounds. Monterey, CA, USA. Battelle Press, Columbus. (2000), 215-322.

И двете системи обаче се оказват неефективни за пълно отстраняване на главните замърсители, които нерядко присъстват едновременно в замърсената подпочвена вода в индустриалните зони, и които често се състоят от неполярни съединения като например халогенирани разтворители и продукти на нефтопреработвателната промишленост. Често това са продукти с висока токсичност, някои от тях с канцерогенно действие, чиято концентрация в подземните води трябва да бъде в установените от закона строги граници.

ТЕХНИЧЕСКА СЪЩНОСТ НА ИЗОБРЕТЕНИЕТО

Изобретен е метод за обработка на замърсена вода, който позволява гореизброените замърсители да се отстраняват ф резултатно и избирателно по отношение на нормално разтворените във водата минерални соли.

Следователно предметът на представеното изобретение е свързан с метод за обработка на замърсена с неполярни разтворители вода, който се състои в обработка на водата с един или повече неполярни зеолити, характеризиращи се със съотношение силиций/алуминий > 50 и с наличие на структурни канали, чиито размери са съизмерими с размерите на молекулите на онечистващите съединения.

Методът на изобретението е особено ефективен за ф отстраняване на замърсители, състоящи се от халогенирани разтворители като например тетрахлорметан, тетрахлоретилен (ПХЕ), трихлоретилен (ТХЕ), дихлоретилен (ДХЕ), винилхлорид (ВХ) и алифатни и/или ароматни съединения с произход от нефтената промишленост като например метил-третбутилетер (МТБЕ), БТЕК (бензен, толуен, етилбензен, ксилени), нафтален, 2-метилнафтален, аценафтен, фенантрен.

Методът на изобретението може подходящо да се използва за пречистване на подпочвена вода посредством пропускливи реактивни прегради (PRB). В този случай зеолитът е активната среда на разположената перпендикулярно на потока от подземна вода преграда, която пречиства преминаващата през нея замърсена вода като задържа замърсяващите вещества.

Чрез преградите може да се обработва подпочвена вода, която е замърсена с хлорирани разтворители, циклични или полицикпични ароматни въглеводороди, както и съединения, които са особено устойчиви и на биодеградация, и на адсорбция, каквито са МТБЕ и винилхлорид (ВХ), с висока избирателност спрямо пречещи неорганични съединения.

Смята се, че винилхлоридът е труден за отстраняване замърсител. Наистина той не се задържа достатъчно от активен въглен и за разграждането му е необходимо да се използват допълнителни съоръжения, които включват употребата на УВ лампи.

Наличието на МТБЕ в подпочвената вода също представлява трудно преодолима задача, чието разрешаване изисква използване на сравнително скъпи абсорбенти (Davis и др., J. Env. Eng., 126, стр. 354, април 2000).

Използваните в метода на изобретението зеолити се характеризират с наличието на структурни канали с размери в границите от 4,5 до 7,5 А. Предпочита се използване на зеолити, чиито структурни канали са с размери в границите от 5 до 7 А и съотношения силиций/алуминий > 200, каквито са силикалит, зеолит ZSM-5 и морденит.

В резултат на тяхната избирателност зеолитите имат повисоки абсорбционна способност и продължителост на действие от използваните понастоящем в пропускливи реактивни прегради материали като например активен въглен.

Това се дължи на свойствата на тази реакционна среда, които пък са в зависимост от размера на структурните канали, подходящо калибрирани за органични молекули, както и от високата степен на неполярност, свързана с високите стойности на съотношенията силиций/алуминий, която изключва всякакъв вид взаимодействие с йони или полярни съединения.

Зеолитът следователно взаимодейства избирателно с молекули на неполярни замърсяващи съединения, докато напълно се изключва взаимодействие с обичайно присъстващи с почвените вещества в подпочвената вода полярни йони и молекули, чиито молекули са с по-големи размери от размерите на структурните канали.

Освен това подходящи смеси на някои зеолити позволяват едновременното отстраняване на алифатни хлорорганични продукти, ароматни въглеводороди, полиароматни въглеводороди, които са характерни компоненти на нефтопродукти.

Зеолит ZSM-5 и морденит, при които съотношението силиций/алуминий е над 200, са известни като материали за молекулни сита или като катализаторни носители, но употребата им като активни компоненти за производство на пропускливи реактивни прегради не е описано досега в литературата.

Зеолит ZSM-5 е особено подходящ за алифатни, халогеналифатни и моноароматни молекули като БТЕК и халогенбензенови производни.

Морденит от своя страна е подходящ за ароматни молекули с два или повече ароматни пръстена, както и за халоген- и алкилзаместени.

Описание на методите, използвани за определяне на свойствата на активните материали

Обща процедура мг от материалите (ако не е указано различно количество) се инкубират в 20 мл вода в епруветка с фиксирана с метален пръстен тефлонова запушалка, с минимален горен слой, позволяващ разбъркване; онечистващото съединение (до 100 мкл воден разтвор с подходяща концентрация) се прибавя с помощта на спринцовка от 100 мкл; разбъркването се извършва посредством ротационна система (прахов смесител). В края на реакцията, след 24 часа, т.е. след много повече от определените равновесни времена за всеки адсорбент, сместа се центрофугира при 700 об/мин в продължение на 15 минути, за да се отдели адсорбирания материал и количеството на неадсорбираното онечистващо вещество се определя по остатъчната му концентрация в разтвора. Всяко определяне се извършва най-малко три пъти. Пробата и контролната проба, състояща се от течност и онечистващ материал без адсорбент, се приготвят при еднакви условия за всички определяния. Тази процедура се следва за всички изпитвани онечистващи вещества.

Определяне на равновесните времена

При разбъркване при стайна температура абсорбиращ материал в количество от 10 мг до 1 г се инкубира с 20 мл вода, съдържаща от 100 части/млрд до 5 части/млн онечистващо вещество, за периоди от време с продължителност от 15 минути до 48 часа. Времето, след изтичането на което не се наблюдава нарастване на степента на адсорбция, се приема за време за достигане на равновесие. При изследване на въздействието на условията върху процеса на адсорбция се използва количество адсорбиращ материал, необходимо за адсорбиране на поне половината от количеството онечистващо вещество, с което са били в контакт.

Анализи на ТХЕ, ПХЕ, ВХ, толуен, МТБЕ, нафтален, 2метил нафтален, аценафтен, фенантрен (разтвор)

Водният разтвор се екстрахира с хексан в съотношение 5,666/1 (Н₂О/хексан) в реакционна епруветка; взема се проба от 1 мл хексан за анализ по метода газхроматография / електронноулавящ анализ или газхроматография / пламъчно-йонизационен анализ. На същата обработка се подлага и контролната проба, Ф която не съдържа адсорбент.

Газхроматографски/масспектроскопски анализи на смес толуен/МТБЕ

Анализите се извършват върху подходящи водни разтвори, като се определят онечистванията в горния слой. Използваната система е GC/MS/DS модел МАТ/90 на Finnigan; използваната газхроматографска колона е PONA (дължина 50 м х 0,21 вътрешен диаметър и 0,5 мкм филм) на Hewlett-Packard. Потокът на носителя, измерен при 35 °C, е 0,6 мл/мин (хелий). От ампули, поддържани Q при 70 °C в продължение на 2 часа за достигане на равновесие, с помощта на газова спринцовка (нагряване) се вземат и се инжектират по 500 мкл от разтвора на всяка проба. Масспектрометърът работи при E.I. (електронен удар) 70 еВ, с резолюция 1500 в масов обхват 30-120 атомни масови единици и в условия на сканиране, осигуряващи спектър на всеки 0,8 секунди.

Въздействие на йонната сила и на pH върху адсорбцията

Адсорбцията се провежда при различни концентрации на СаС1₂: 5-100 ммол; относно pH, разтворите се изпитват при pH 6, 7 и

8, което се постига с използване на буфер от натриев фосфат с концентрация 20 ммол.

Адсорбционно взаимодействие с реална подпочвена вода

Използва се подпочвена вода от замърсен участък. Данните от извършения анализ за химичния състав на неорганични компоненти са както следва:

Катиони (мг/л)

Желязо: 8,6; Никел: 0,05; Манган: 1,7; Олово: < 0,01; Цинк: < 0,8. Натрий: 371; Калий: 12; Магнезий: 60; Калций: 298;

Карбонати: 475; Хлориди: 2300; Нитрати: 13; Нитрити: 3; Сулфати: 14000.

ПРИМЕРИ ЗА ИЗПЪЛНЕНИЕ НА ИЗОБРЕТЕНИЕТО

ПРИМЕР 1

В таблица 1 са показани данните от адсорбцията на ТХЕ с различни адсорбенти.

Таблица 1. Адсорбция на ТХЕ с ГАВ и зеолити ©

^w Онечистващо в-во: 300 ч/млрд ТХЕ; Условия: време за контакт 1 час

Адсорбент	Количество	Адсорбирано к-во
	(мг)	(% от начално к-во)
ГАВ	10,8	55
Силикалит	11,1	94
ZSM-5	13,3	97
β-зеолит	11,4	33

Изпитваните зеолити силикалит и ZSM-5 показват по-добри резултати, много по-високи от тези на ГАВ. Размерът на структурните канали на β-зеолит (7,5 А) с малко надвишава този на силикалит и ZSM-5 (и при двата 5 А), но съотношението силиций/алуминий при β-зеолит е 70, което е по-ниска стойност от тази на ZSM-5 (290) и на силикалит (безкрайно голямо).

С тази стойност на съотношение при β-зеолит, която показва по-високата му полярност, както и с различните размери на структурните му канали се обяснява различната му адсорбционна способност.

ПРИМЕР 2

Определена е също и динамиката на адсорбционния процес за силикалит чрез измерване във времето на количеството адсорбиран ТХЕ. При изпълнението на примера са използвани следните условия:

В продължение на 1 час 10 мг от адсорбента се инкубират в 20 мл вода в 20 мл епруветка с тефлонова запушалка, фиксирана с метален пръстен с минимален горен слой, позволяващ разбъркване; след това се прибавят около 100 мкл воден разтвор на ТХЕ с подходяща концентрация, за да се постигне начална концентрация 300 ч/млрд на разтвора, който ще бъде подложен на адсорбция; разбъркването се осъществява в смесител.

След завършване на реакцията от водната фаза се вземат чрез спринцовка 2 мл и се центрофугират в ампула на Eppendorf при 15000 об/мин в продължение на 5 минути, за да се отдели силикалитът от разтвора на ТХЕ.

Анализ на ТХЕ (разтвор): водният разтвор (1 мл) се екстрахира с хексан (0,5 мл); вземат се 100 мкл от екстракта за анализ чрез газхроматография-електронноулавящ анализ. На същата обработка се подлага и контролната проба, която не съдържа адсорбент.

Данните за различните времена са показани в таблица 2.

Таблица 2: Динамика на адсорбцията ТХЕ/силикалит

Количество на силикалит, (мг)	Време (мин)	Адсорбиран ТХЕ (%)
10,8	5	76
10,1	10	81
10,3	15	90
10,5	30	92
11,3	45	93
10,0	60	93

Според данните времето за адсорбция е много късо, от порядъка на 10 минути или по-малко.

ПРИМЕР 3

Адсорбционната изотерма на трихлоретилен върху силикалит е получена в резултат на адсорбционни експерименти при начална концентрация в граници 50 ч/млрд - 100 ч/млн. Получените резултати са показани на фигури 3 и 4 по-долу; всяка точка означава усреднен резултат от три измервания. Линейността на кривата от фигура 1, представена по метода на Лангмюир, показва добро съответствие на данните с изотермата на Лангмюир (фигура 1).

Ефективността на адсорбцията в условията на експеримента (10 мг адсорбиран материал в 20 мл вода, онечистена в различни степени на концентрация) е показана на фигура 2.

ПРИМЕР 4

Проведени са разнообразни адсорбционни експерименти в присъствие на соли с висока концентрация.

Не се наблюдава значимо въздействие на йонната сила върху адсорбцията на ТХЕ (фигура 3).

ПРИМЕР 5

Адсорбция на ТХЕ върху силикалит при реална подпочвена вода.

Проведено е изследване на влиянието на обичайно присъстващите в подпочвената вода катиони и аниони като при реакцията е използвана реална замърсена подпочвена вода със сулфатно съдържание много по-високо от 10 г/л. В лабораторната реакция към 20 мл подпочвена вода се прибавят 100 ч/млн ТХЕ. След инкубиране с 10 мг силикалит анализът на водата показва, че отстраненото количество ТХЕ е повече от 95%, което ясно показва адсорбционната избирателност на силикалита.

ПРИМЕР 6

Адсорбция на ПХЕ

Експерименталните условия са същите, както тези при адсорбция на ТХЕ.

Таблица 3. Адсорбция на ПХЕ върху силикалит

Количество на силикалит, (мг)	Начално к-во ПХЕ (ч/млрд)	Адсорбирано к-во ТХЕ (% от началното к-во)
11,4	250	94
11,4	500	96
11,8	750	96
12,0	1000	97

ПРИМЕР 7

За да се изследва евентуално конкурентно поведение на съединенията ТХЕ и ПХЕ са проведени адсорбционни тестове върху тяхна смес. Резултатите, поместени в таблица 4 по-долу, показват отсъствие на инхибиращо въздействие от страна на едното онечистващо вещество спрямо другото. При увеличаване на концентрацията на ПХЕ от 250 до 1000 ч/млн адсорбцията на ТХЕ в действителност не се променя съществено.

Таблица 4. Адсорбция на смеси, съдържащи ПХЕ и ТХЕ

Количество силикалит (мг)	Количество ТХЕ (ч/млрд)	Количество ПХЕ (ч/млрд)	Адсорбиран ТХЕ (%)	Адсорбиран ПХЕ (%)
12,0	1000	250	93	93
11,8	1000	500 ,	93	95
10,8	1000	750	94	96
10,6	1000	1000	95	96

ПРИМЕР 8

Адсорбция на винилхлорид (ВХ)

При изследването на алифатните хлорорганични съединения не може да бъде пропуснат винилхлорид, който е най-труден за разграждане в тази група.

На фигура 4 по-долу е показана изотерма на Фройндлих, получена при адсорбция на винилхлорид върху силикалит; условия: 10 мг адсорбент, онечистващо вещество - между 550 и 5550 ч/млрд в 20 мл вода.

ПРИМЕР 9

В този пример са сравнени адсорбционните способности на зеолити и ГАВ.

Показаните в таблица 5 резултати са получени при условия, аналогични на предишните.

Таблица 5. Адсорбция на ВХ върху силикалит, ZSM-5 и ГАВ

Вид на адсорбента	Количество адсорбент, (мг)	Начално к-во ВХ, (ч/млрд)	Адсорбирано к-во ВХ, (%)
силикалит	10	555	94
силикалит	10	1105	92
силикалит	10	1660	93
силикалит	10	5550	94
ZSM-5	10	5550	99
ГАВ	10	555	45

ПРИМЕР 10

Адсорбция на толуен

Толуенът се смята за най-характерно съединение от групата БТЕК, което присъства в горивата и като такова обикновено е еталонно химическо съединение от групата на ароматните въглеводороди. На фигура 5 са показани резултатите, получени при обичайно откриваните концентрации в замърсена подпочвена вода.

В таблица 6 по-долу се сравнява адсорбционна способност на различни зеолити спрямо толуен.

G Таблица 6. Сравнение между зеолити с различна адсорбционна способност спрямо толуен

Вид на зеолита	Количество в теста (мг)	Начално к-во толуен (ч/млрд)	Адсорбиран толуен (%)
Силикалит	10,3	50	75
ZSM-5	10,2	50	85
β-зеолит	10,2	50	15

Резултатите сочат, че ZSM-5 и силикалит имат сравнимо действие.

ПРИМЕР 11

При сравняване на силикалит, ZSM-5 и ГАВ по отношение на абсорбционната им способност спрямо замърсени смеси, хлорорганични и ароматни въглеводороди, са получени резултатите, поместени в следната таблица.

Условия: същите, както при предишните примери, онечистващо вещество с посочената концентрация в 20 мл вода, време за контакт - по-дълго от времето за достигане на равновесие.

Таблица 7. Сравнение на силикалит, ZSM-5 и ГАВ по отношение на абсорбционната им способност спрямо смеси, съдържащи толуен, ПХЕ и ТХЕ

Вид адсорбент	Толуен	ПХЕ	ТХЕ	Толуен	ПХЕ	ТХЕ
	Начална концентрация (ч/млрд)	Адсорбирано количество, (%)
Силикалит	5000	1000	1000	93	92	95
ZSM-5	5000	1000	1000	98	98	99
ГАВ	5000	1000	1000	78	48	52

Резултатите показват липса на инхибиране между отделните молекули по отношение на активните абсорбционни зони на зеолита.

Силикалит и ZSM-5 вероятно са ефективни и при адсорбцията на съединението МТБЕ, за което са характерни трудно биоразграждане и затруднена обработка с активен въглен. Сравнението е дадено в таблица 8.

Таблица 8. Сравнение между силикалит и ZSM-5 по отношение на адсорбционната им способност спрямо МТБЕ

Вид на зеолита	Количество (мг)	МТБЕ, начална концентрация (ч/млрд)	Адсорбиран МТБЕ (%)
Силикалит	10,4	1000	96
ZSM-5	10,2	1000	98

ПРИМЕР 13

Проведено е допълнително изследване на МТБЕ по отношение на взаимодействие с ГАВ при различно време за контакт: 1 час със силикалит, 4 часа за въглерод. Резултатите са дадени по-долу.

Таблица 9. Сравнение между активиран въглерод и силикалит по отношение на адсорбционната им способност спрямо МТБЕ

Вид на адсорбента	Количество на адсорбента (мг)	МТБЕ, начална концентрация (ч/млрд)	Адсорбиран МТБЕ (%)
Силикалит	10,1	1000	97
Силикалит	10,2	5000	96
Силикалит	10,0	20000	90
ГАВ	10,3	1000	80
ГАВ	10,1	20000	51
ГАВ	50,4	1000	88
ГАВ	50,2	20000	90

Както сочат резултатите, сравнението е в полза на силикалит.

ПРИМЕР 14

Смеси, съдържащи толуен и МТБЕ, са изпитвани със силикалит, за да се установи възможно реципрочно инхибиране; след това върху тези смеси на онечистващи вещества е проведено сравнително изпитание със силикалит и ГАВ.

Таблица 10. Абсорбция на смеси, съдържащи толуен и МТБЕ; сравнение между ГАВ и силикалит

Вид на адсорбента	К-во адсорбент (мг)	МТБЕ, начална конц. (ч/млрд)	Толуен, начална конц. (ч/млрд)	Адсорбиран МТБЕ (%)	Адсорбиран толуен (%)
Силикалит	11,2	1000	5000	97	95
ГАВ	11,2	1000	5000	69	82
	51,5	1000	5000	82	83

В заключение, показана е адсорбционната способност на силикалит, която се оказва твърде подобна на проявяваната от търговския продукт ZSM-5. Потвърден е фактът, че тези адсорбенти са с по-добри адсорбционни характеристики от ГАВ.

ПРИМЕР 15

Полициклени ароматни въглеводороди

Проведено е изпитване на нафтален - ароматно съединение с две кондензирани ядра като са осъществени адсорбционни експерименти със силикалит, ZSM-5, MSA, ERS-8, морденит и ГАВ.

Условия: време за достигане на равновесие - 24 часа; 10 мг адсорбент, 1 ч/млн нафтален в 22-мл вода.

Таблица 11. Адсорбция на нафтален с ралични адсорбенти

Вид адсорбент	К-во адсорбент (мг)	Нафтален, начална конц. (ч/млрд)	Адсорбиран нафтален (%)
силикалит	10,2	1000	18
ZSM-5	10,3	1000	33
MSA	10,5	1000	5
ERS-8	10,2	1000	5
морденит	10,5	1000	100
ГАВ	11,2	1000	72
ГАВ	50,5	1000	81

ПРИМЕР 16

Проведено е изпитване и на молекули на съединения от газьоловата фракция, в частност 2-метилнафтален, аценафтен и фенантрен; резултатите, получени с морденит и MSA при условия 10 мг адсорбент в 22 мл вода, съдържащи 1 ч/млн онечистващо вещество, са показани в следващата Таблица 12.

Таблица 12. Адсорбция на полициклени ароматни въглеводороди с морденит и MSA

•	Вид адсорбент	2-метилнафтален, нач. конц. ч/млрд	Аценафтен начална конц. ч/млрд	Фенантрен начална конц. ч/млрд	Адсорбиран 2-метилнафтален %	Адсорбиран аценафтен %	Адсорбиран фенантрен %
	морденит	1000	1000	1000	100	95	100
	MSA	1000	1000	1000	15	5	22

ПРИМЕР 17

Сравнение между преграда с гранулирано метално желязо и зеолитна преграда

На фигура 6 са показани последователните трансформации, които претърпява тетрахлоретилен с концентрация 1 ч/млн в подпочвена вода, която се движи в реактивна преграда, съдържаща гранулирано Fe°, със скорост по Дарси 1 м/ден. Кинетичните стойности са изчислени по данните на Tratnyek и др., (Р. G. Tratnyek, Т. L. Johnson, Μ. М. Scherer, G. R. Eykholt, GWMR, Fall 1997, стр. 108-114) като се приема, че реактивната повърхност на Fe° е 3,5 м²/м³, т.е. измежду най-високите стойности, дадени в литературата. Показана е концентрационната крива на разпадните продукти в хода на движението в преградата: тетрахлоретилен (ПХЕ) трихлоретилен (ТХЕ) ·> дихлоретилен (ДХЕ) + ацетилен и хлорацетилен (АЦ); дихлоретилен -> винилхлорид (ВХ) -» етилен. Хлорацетиленът се разлага бързо до ацетилен и винилхлорид (фигура 6).

ПХЕ се разлага бързо, но по-нататъшната реакция на продуктите от неговото разлагане е по-бавна и изисква около два дни престой в преградата, което съответства на няколко метра ход, докато се разложи последното вредно съединение от веригата винилхлорид. При тези условия е необходимо преградата да е с дебелина поне 3-5 метра.

Относно преградите с желязо би трябвало да се посочат добре известните ограничения, с които изобилства литературата, съгласно които ефикасно действие е потвърдено само за няколко групи от редуцируеми продукти, алифатни хлоропроизводни и тежки метали с високо оксидационно число, например Сг⁺⁶, и⁺⁶; подробно е описана и функционалната зависимост от присъствието на йони, което значително намалява производителността (Dahmke, А., Е. Ebert, R. Kober and D. Schafer. 2000. Laboratory and field results of Fe(0) reaction walls - a first resume. In: Proc. Inti. Conf Groundwater Research, Rosbijerg et al., Eds. Copenhagen (2000), page 395-396)).

ПРИМЕР 18

Действие на зеолитна преграда.

Благодарение на микропорестата си структура зеолити дори с относително голям размер на частиците позволяват много по-бърза адсорбция, за времена от порядъка на секунда като вследствие на това ходът в преградата е по-малко от сантиметър.

Следователно дебелината на зеолитната адсорбираща преграда не зависи от кинетичните показатели, а само от адсорбционния капацитет на зеолита спрямо различните видове онечиствания, подлежащи на адсорбиране.

На фигура 7 е показано симулирано действие на зеолитна преграда след една година, основаващо се на данни от адсорбционната изотерма, получени от измервания на материали,

използвани в метода на представеното изобретение; подпочвената вода, която се движи със скорост 1 метър на ден е замърсена с 1 ч/млн трихлоретилен (ТХЕ). След една година първите слоеве на преградата с дебелина около 1 см следователно са наситени като са адсорбирали цялото количество ТХЕ, съответстващо на капацитета им съгласно изотермата. Трихлоретиленът преминава съответно с непроменена концентрация. След този слой концентрацията пада изключително бързо (фигура 7).

С кривите на фигура 8, които също са построени по данни от използваните в метода на настоящото изобретение материали, се показва от друга страна напредването във времето на фронта на насищане в зеолитна преграда при различни скорост и концентрация на подпочвена вода (фигура 8).

Тази графика следователно може да се използва за определяне на дебелината, необходима за осигуряване на ефективна работа на преградата за определен период от време, ако се предположи, че подпочвената вода съдържа единствено ТХЕ. Ако присъстват други органични молекули, необходимата за адсорбирането им дебелина естествено трябва да се прибави към получената от фигура 8.

Едно от достойнствата на зеолитите е липса на инхибиращо действие върху адсорбцията на една органична молекула от страна на друга, и преди всичко - липса на конкуренция за адсорбционни зони от страна на йони дори с високи концентрации. Това е особено важно, защото ако материалът адсорбира също и йони, изтощаването би настъпило много бързо, тъй като често йоните са стотици или хиляди пъти по-многобройни от органичните молекули.

Claims

ПАТЕНТНИ ПРЕТЕНЦИИ

1. Метод за обработка на замърсена с неполярни съединения вода, характеризиращ се с това, че на замърсена подпочвена вода се извършва обработка, която се състои в пропускане на водата през разположена перпендикулярно на посоката на подпочвената вода пропусклива реактивна преграда (PRB), чиято реактивна среда се състои от един или повече неполярни зеолити, за които е характерно съотношение силиций/алуминий > 50, както и наличие на структурни канали с размери от порядъка на размерите на молекулите на онечистващите съединения.
2. Метод за обработка на вода, замърсена с дихлоретилен (ДХЕ), винилхлорид (ВХ), метил-третбутилетер (МТБЕ) или със смеси от тях, който се състои в обработване на водата, замърсена с дихлоретилен (ДХЕ), винилхлорид (ВХ), метил-третбутилетер (МТБЕ) или със смеси от тях, с един или повече неполярни зеолити, за които е характерно съотношение силиций/алуминий > 50, както и наличие на структурни канали с размери от порядъка на размерите на молекулите на онечистващите съединения.
3. Методът, съгласно претенции 1 и 2, характеризиращ се с това, че зеолитът се характеризира с наличие на структурни канали с размери в границите от 4,5 до 7,5 ангстрьома.
4. Методът, съгласно претенция 3, характеризиращ се с това, че зеолитът се характеризира с наличие на структурни канали с размери в границите от 5,0 до 7,0 ангстрьома.
5. Методът, съгласно претенции 1 и 2, характеризиращ се с това, че зеолитът се характеризира със съотношение силиций/алуминий > 200.
6. Методът, съгласно претенция 5, характеризиращ се с това, че зеолитът е силикалит, или зеолит ZSM-5, или морденит.
7. Методът, съгласно претенции 1 и 2, характеризиращ се с това, че водата се подлага на обработка със смес от определените в претенция 1 зеолити в зависимост от вида на онечистванията в самата вода.
8. Методът, съгласно претенции 1 и 2, характеризиращ се с това, че водата е замърсена с дихлоретилен и зеолитът е ZSM-5.
9. Методът, съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че неполярните съединения са халогенирани разтворители, алифатни съединения, ароматни съединения или смеси от тях.
10. Методът, съгласно претенция 9, характеризиращ се с това, че халогенираните разтворители са тетрахлорметан, тетрахлоретилен (ПХЕ), трихлоретилен (ТХЕ), дихлоретилен (ДХЕ), винилхлорид (ВХ), алифатните и ароматни съединения са метил-третбутилетер (МТБЕ), БТЕК (бензен, толуен, етилбензен, ксилени), нафтален, 2-метилнафтален, аценафтен, фенантрен.

1/6