ITVE20130025A1 - Procedimento di rigenerazione di materiale filtrante per arsenico.- - Google Patents
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Description
D E S C R I Z I O N E
dell'invenzione avente per titolo:
" Procedimento di rigenerazione di materiale filtrante per arsenico " La presente invenzione concerne un procedimento di rigenerazione di materiale filtrante per arsenico.
Sono noti procedimenti di abbattimento dell’arsenico dalle acque potabili. Essendo l’arsenico un grosso rischio per la salute umana, le autorità hanno imposto limiti molto severi alla sua concentrazione nelle acque potabili e tale limite attualmente è nel nostro paese di 10 microgrammi per litro, come raccomandato dal WHO.
Un primo procedimento consiste nel precipitare arsenati ed arseniti tramite flocculazione con cloruro ferrico e successivamente mediante trattamenti fisici separare il precipitato dall’acqua.
Un altro procedimento consiste nel far passare l’acqua da filtrare attraverso un letto di materiale filtrante solido costituito da ossido di ferro, in particolare ossidrossido di ferro granulato utilizzato nella forma mineralogica della akaganeite o della goethite.
In entrambi i casi si tratta di materiali solidi, il primo sotto forma di granuli di varia forma e dimensione, il secondo generalmente sotto forma di cilindretti o pellet.
Con questo materiale viene realizzato uno strato filtrante posto su di un fondo forato all’interno di una colonna di purificazione di altezza opportuna per consentire un tempo di contatto sufficiente all’acqua che l’attraversa per essere depurata.
La capacità filtrante di questi materiali è assai elevata (nell’ordine di alcuni grammi di arsenico per kilogrammo di materiale filtrante) ed essendo generalmente bassa la concentrazione dell’arsenico nelle acque da trattare risulta che la vita utile del filtro è di parecchi mesi se non addirittura di anni.
Quando poi il materiale filtrante è ormai saturo in arsenico, viene conferito in una discarica e sostituito da materiale nuovo.
Tuttavia il costo non indifferente del materiale, il costo del suo conferimento in discarica, e l’esigenza di salvaguardare l’ambiente, limitando il più possibile i volumi di materiale tossico da eliminare, suggeriscono di recuperare il materiale filtrante anziché portarlo in discarica.
Data la natura anfoterica del materiale filtrante capita spesso che questo assorba, oltre agli anioni arseniati, anche cationi (ad esempio Zn) che comunque vanno ad occupare siti attivi.
Scopo dell’invenzione è pertanto quello di effettuare la rigenerazione di un materiale filtrante saturo in arsenico.
Altro scopo dell'invenzione è di eliminare anche cationi (ad esempio Zn) eventualmente assorbiti dal materiale filtrante e così ripristinare completamente le capacità di assorbimento dell'arsenico.
Tale scopo è raggiunto secondo l'invenzione con un procedimento di rigenerazione di materiale filtrante come descritto nella rivendicazione 1.
La presente invenzione viene qui di seguito ulteriormente chiarita in una sua preferita forma di pratica realizzazione, riportata a scopo puramente esemplificativo e non limitativo con riferimento alla allegata tavola di disegni raffigurante in vista schematica un impianto per attuare il procedimento secondo l’invenzione.
Come si vede dalla figura l’impianto per attuare il procedimento secondo l’invenzione comprende sostanzialmente un'unità 2, contenente un materiale filtrante 4 (ad esempio akagaenite), il cui fondo è collegato attraverso un condotto 6 ad un precipitatore 8 a sua volta collegato ad un decantatore 10.
Il fondo dell'unità 2 è altresì provvisto di una tubazione di ricircolo 12 con pompa 14.
Dall'unità 2 si diparte un ulteriore condotto 20 che porta allo scarico. L'impianto comprende altresì un serbatoio 16 di acido solforico, preferibilmente a pH non inferiore a 5,5 ed un serbatoio 18 di un fluido fortemente basico ad esempio idrossido di sodio 0,1 - 1 molare.
.Il procedimento secondo l'invenzione prevede di far passare l'acido solforico del serbatoio 16 attraverso il materiale filtrante 4 in modo da provocare il desorbimento dei cationi precedentemente assorbiti dal materiale e il flusso in uscita viene fatto più volte ricircolare attraverso la tubazione 12 fino al completo desorbimento.
L'effluente in uscita dall'unità 2 viene inviato attraverso il condotto 20 allo scarico o ad un impianto di trattamento di tipo noto.
Viene quindi fatta fluire attraverso il filtro 4 una quantità di NaOH che viene fatta ricircolare attraverso il condotto 12 e la pompa 14 fintanto che la soluzione è satura di arsenico.
La soluzione satura viene quindi inviata al precipitatore 8.
Poichè generalmente il flusso di NaOH inviato non è sufficiente a togliere tutto l'arsenico, si procede con l'invio di una seconda quantità ed eventualmente altre quantità, ciascuna quantità essendo ricircolata attraverso il condotto 12.
Facendo circolare queste ulteriori quantità di idrossido di sodio attraverso l'unità 2, si ottiene la ulteriore rimozione di arsenico adsorbito non asportato con il primo passaggio. Al termine di questa fase si ha nell'unità 2 idrossido di ferro privato dell’arsenico adsorbito in precedenza ma bagnato di una soluzione fortemente basica, ed una soluzione ad elevato pH ed elevato contenuto in arsenico nel precipitatore 8.
Per poter utilizzare il materiale filtrante è necessario sciacquarlo in modo che l’effluente abbia un pH pari a 7,5: questo si ottiene facendo ricircolare nell'unità 2, sempre attraverso la tubazione 12, un volume di acqua pari all’incirca a quello del materiale filtrante 4 e dosando in continuo un acido, preferibilmente acido solforico, in quantità necessaria a mantenere il pH che entra a contatto con il materiale filtrante ad un valore non inferiore a 5,5 e continuando il risciacquo fino a che l’acqua in uscita dal materiale raggiunge il valore voluto del pH uguale a 7,5. A questo punto l’acqua di risciacquo può essere stoccata per un successivo utilizzo.
La soluzione, ad elevato pH e ad elevato contenuto in arsenico presente nel precipitatore 8, viene trattata dapprima con cloruro ferrico che, essendo in un ambiente fortemente basico, precipita immediatamente come idrossido ferrico e adsorbe gran parte dell’arsenico presente. Successivamente alla soluzione viene aggiunto idrossido di calcio che completa la precipitazione dell’arsenico. L’aggiunta di un flocculante infine rimuove l’idrossido di calcio rimasto in sospensione, (eventualmente con arsenico adsorbito) e completa il procedimento.
Il fango così ottenuto, ricco in arsenico, viene inviato e lasciato sul fondo del decantatore 10 e quindi allontanato e conferito in discarica. Il surnatante invece, che è costituito da una soluzione di idrossido di sodio, è pronto per essere riusato nel trattamento di una successiva quantità di materiale filtrante 4 da rigenerare.
Il motivo di far attraversare il materiale filtrante da questo flusso è dovuto al fatto che il meccanismo che sta alla base dell’assorbimento dell’arsenico alla superficie dell’idrossido di ferro è legato alla presenza di gruppi ossidrilici superficiali presenti su questi materiali.
Poiché gli arsenati sono ioni recanti una carica negativa, ha luogo con efficacia l’assorbimento quando la carica della superficie assorbente è positiva. Nel caso dell’akaganeite che costituisce il materiale filtrante, per esempio questo avviene quando il pH del mezzo in cui si trova il materiale assorbente è inferiore a 7,8 che è appunto quello del punto isoelettrico del materiale.
Al di sopra di tale valore di pH l’efficacia del mezzo assorbente è molto inferiore quando non nulla.
Sorprendentemente si è constatato che al crescere del valore in pH si ha dapprima una diminuzione del potere assorbente e poi comincia ad aver luogo il rilascio dell’arsenato eventualmente già assorbito dal materiale. Poiché la cinetica del deassorbimento è lenta, bisogna assicurare un tempo di contatto di circa 1 ora e contemporaneamente un intimo mescolamento dell’idrossido di sodio con il materiale filtrante. Questo si ottiene facendo ricircolare la soda tramite una pompa.
Viene qui sotto riportato un grafico indicante la concentrazione in arsenico in uscita dal filtro 4 in funzione del tempo di ricircolo
Da tale schema risulta come un tempo di contatto di circa un’ora sia sufficiente a portare a saturazione la soda.
La presente invenzione è stata illustrata e descritta in una sua preferita forma di pratica realizzazione ma si intende che varianti esecutive potranno ad essa in pratica apportarsi, senza peraltro uscire dall’ambito di protezione del presente brevetto per invenzione industriale.
Claims (3)
- R I V E N D I C A Z I O N I 1. Procedimento di rigenerazione di materiale filtrante per arsenico caratterizzato dal fatto che: - si fa passare attraverso il materiale filtrante un flusso di acido solforico con pH non inferiore a 5,5 fino al completo desorbimento dei cationi presenti nel materiale filtrante, - si fa passare attraverso il materiale filtrante un flusso basico a pH > 10 e lo si fa ricircolare attraverso detto materiale per un tempo sufficiente a portarlo a saturazione in arsenico, - si fa passare attraverso il materiale filtrante almeno una seconda quantità di un flusso basico per ottenere l’ulteriore rimozione di arsenico adsorbito non asportato col primo passaggio, - si sciacqua il materiale filtrante con un volume di acqua pari al suo volume con aggiunta di un acido in modo da mantenere il pH ad un valore non inferiore a 5,5, - si continua il risciacquo ricircolando l'acqua fino a che essa, in uscita dal materiale filtrante, raggiunge un valore di pH di circa 7,5, - si tratta il flusso basico, in uscita dal filtro, in un precipitatore in un primo momento con cloruro ferrico e successivamente con idrossido di calcio fino a completare la precipitazione dell’arsenico, - si aggiunge un flocculante per rimuovere l’idrossido di calcio rimasto in sospensione, - si invia il fango ottenuto ad un decantatore.
- 2. Procedimento secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che si usa come flusso basico idrossido di sodio 0, 1 - 1 molare.
- 3. Procedimento secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che si aggiunge acido solforico all’acqua di risciacquo.
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