SK501282017U1 - Encapsulation of ferrates intended for removal of micro-pollutants from wastewater - Google Patents
Encapsulation of ferrates intended for removal of micro-pollutants from wastewater Download PDFInfo
- Publication number
- SK501282017U1 SK501282017U1 SK50128-2017U SK501282017U SK501282017U1 SK 501282017 U1 SK501282017 U1 SK 501282017U1 SK 501282017 U SK501282017 U SK 501282017U SK 501282017 U1 SK501282017 U1 SK 501282017U1
- Authority
- SK
- Slovakia
- Prior art keywords
- capsule
- ferrates
- encapsulation
- filled
- polyvinyl alcohol
- Prior art date
Links
Landscapes
- Treatment Of Water By Oxidation Or Reduction (AREA)
Abstract
Opísaná je inkapsulácia želazanov spočívajúca v tom, že sa vytvorí digitálny model reliéfu kapsuly a jej vrška z polyvinylalkoholu (PVA) a nastavia sa technické parametre pre 3D tlačiareň. Takto vytvorená kapsula sa po vysušení pri teplote 25 °C až 60 °C a naplnení železanmi uzavrie jemným navlhčením vrchných hrán alebo sa vršok nahriaty na teplotu 100 °C až 150 °C aplikuje na hrany kapsuly. Naplnená a uzavretá kapsula sa aplikuje do odpadovej vody, kde postupne prebehne jej rozpustenie a uvoľnenie železanov do odpadovej vody.Described is the encapsulation of glazes by creating a digital capsule relief model and a polyvinyl alcohol (PVA) top and adjusting the technical parameters for the 3D printer. The capsule thus formed is, after drying at 25 ° C to 60 ° C and filled with iron, is sealed by gently moistening the top edges or applied to the top of the capsule at a temperature of 100 ° C to 150 ° C. The filled and sealed capsule is applied to the wastewater, where it dissolves and releases the ferrates into the wastewater.
Description
Oblasť technikyTechnical field
Technické riešenie sa týka inkapsulácie železanov určených na odstraňovanie mikOpolutantov z odpadových vôd, najmä pesticídov, liečiv, drog, ktoré môžu mať nebezpečný dopad najmä na vodné prostredie a v ňom žijúce organzmy.The technical solution relates to the encapsulation of ferrates intended for the removal of micro-pollutants from waste water, in particular pesticides, pharmaceuticals, drugs, which can have a dangerous impact especially on the aquatic environment and organisms living in it.
Doterajší stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION
Problematika vplyvu mkropolulontov na životné prostredie je v súčasnosti pomerne nová, no vysoko aktuálna a rýchlo sa rozvíjajúca oblasť. Odpadové vody obsahujú množstvo rôznych mib*opolutantov, akými sú pesticídy, liečivá, drogy, ktoré môžu mať nebezpečný dopad najmä na vodné prostredie a v ňom žijúce organizmy. Niektoré typy liekov a drog a ich metabolitov sú schopné už v malých množstvách (dokonca v desiatkach či stovkách nanogramov na liter) ovplyvňovať napr správanie sa vodných živočíchov, ich reprodukčnú schopnosť a pod. Vplyv na človeka je skúmaný v súčasnosti len obmedzene.The issue of the impact of mcropolulons on the environment is currently a relatively new, but highly up-to-date and rapidly developing area. Waste waters contain a number of different mib * opolutants, such as pesticides, medicines, drugs, which can have a dangerous impact especially on the aquatic environment and organisms living therein. Some types of drugs and drugs and their metabolites are capable of influencing, for example, the behavior of aquatic animals, their reproductive capacity, etc. even in small quantities (even in tens or hundreds of nanograms per liter). The impact on humans is currently limited.
Technológia čistenia odpadových vôd na komunálnych čistiarňach je staršia ako 100 rokov a nie je schopná niektoré typy mii^ixop.úluímtov a ich metabolitov účinne degradovať. Väčšina čistiarní tak prepúšťa kontinuálne tieto typy zlúčenín do vodného ekosystému, odkiaľ postupne prenikajú do ďalších zložiek životného prostredia.Wastewater treatment technology in municipal wastewater treatment plants is more than 100 years old and is not able to effectively degrade some types of mine oxides and their metabolites. Thus, most treatment plants continuously release these types of compounds into the aquatic ecosystem, where they gradually penetrate into other environmental compartments.
Najčastejšie postupy, ktoré sa využívajú na odstraňovanie miikOpolutantov sú chlorácia, UV žiarenie (256 nm) a ozonizácia často kombinovaná s aktívnym uhlím Samotná ozonizácia nie je 100 % účinný spôsob, môžu sa pri tomto spôsobe produkovať aj toxickejšie zlúčeniny, ktoré sa majú týmto spôsobom odstraňovať z vôd (príkladom je diklofenak). Ozonizácia taktiež nie je schopná účinne degradovať kontrastné zlúčeniny, ktoré sa využívajú v zdravotníctve. Technológie ako sú Fentonova reakcia či membrány a ich modifikácie sa testujú na čistiarňach len ako poloprevádzky s obmedzenou schopnosťou čistenia vôd.The most common methods used to remove miPolutants are chlorination, UV radiation (256 nm) and ozonation often combined with activated carbon. Ozonization alone is not a 100% efficient method, but it can also produce more toxic compounds to be removed in this way. from water (an example is diclofenac). Also, ozonization is not capable of effectively degrading the contrast compounds used in the medical field. Technologies such as the Fenton reaction or membranes and their modifications are tested in sewage plants only as pilot plants with limited water purification capability.
Podstata technického riešeniaThe essence of the technical solution
Inkapsulácia železanov určených na odstraňovanie miikOpolutantov z odpadových vôd podľa technického riešenia spočíva v tom, že sa vytvorí digitálny model reliéfu kapsuly a jej vršku prípravou dát v aplikačnom softvén. Pred vytlačením kapsule sa zadajú a nastavia technické parametre pre 3D tlačiareň - vstupný materiál - polyvinylalkohol (PVA) s priemerom vlákien (teda tlačovej struny) 1,25 mm až 3,4 mm (v závislosti od typu 3D tlačiarne), hrúbka stien kapsuly 2 mm až 4 mm, ďalej priemer trysiek od 0,25 mm a viac (v závislosti od typu 3D tlačiarne), teplota tlače 215 °C až 220 °C, teplota pracovnej podložky 50 °C až 70 °C, rýchlosť tlače 10 mm/s až 60 mm/s. Kapsula vytvorená 3D tlačou sa suší pri teplote 25 °C až 60 °C, a následne plní železanmi v množstve 15 % až 80 % hmotn. Vytvorená kapsula a naplnená železanmi sa uzavrie jemným navlhčením vrchných hrán kapsuly a následnou aplikáciou vršku kapsuly alebo nahriatím vršku kapsule na teplotu 100 °C až 150 °C a jeho následnou aplikáciou na hrany kapsule. Takto vytvorená kapsula sa aplikuje do odpadovej vody kde postupne prebehne jej rozpustenie a uvoľnenie železanov do odpadovej vody.According to the invention, the encapsulation of ferrates intended to remove miPo-pollutants from wastewater consists in creating a digital model of the relief of the capsule and its top by preparing data in the application software. Before printing the capsule, the technical parameters for the 3D printer - input material - polyvinyl alcohol (PVA) with a fiber diameter (ie printing line) of 1.25 mm to 3.4 mm (depending on the type of 3D printer), the thickness of the capsule walls 2 mm to 4 mm, nozzle diameter from 0.25 mm and more (depending on the type of 3D printer), printing temperature 215 ° C to 220 ° C, working surface temperature 50 ° C to 70 ° C, printing speed 10 mm / s up to 60 mm / s. The capsule formed by 3D printing is dried at a temperature of 25 ° C to 60 ° C and subsequently filled with ferrates in an amount of 15% to 80% by weight. The formed capsule and filled with ferrates is sealed by gently moistening the top edges of the capsule and then applying the top of the capsule or heating the top of the capsule to a temperature of 100 ° C to 150 ° C and then applying it to the edges of the capsule. The capsule thus formed is applied to the waste water, where it gradually dissolves and the iron is released into the waste water.
Veľkosť kapsuly je závislá od požadovaného množstva použitých železanov a od stupňa znečistenia odpadovej vody. Obsah železanov tvorí najviac 4/5 objemu kapsuly.The size of the capsule depends on the required amount of ferrates used and on the degree of contamination of the waste water. The iron content is not more than 4/5 of the capsule volume.
Uvedeným spôsobom vyrobené kapsule sú uschovávané v tme a skladované pri teplote 5 °C až 25 °C v suchom prostredí. Možno ich používať aplikovaním do odpadovej vody, výhodne pri teplote najviac do 40 °C.The capsules produced in this way are stored in the dark and stored at 5 ° C to 25 ° C in a dry environment. They can be used by application to waste water, preferably at a temperature of not more than 40 ° C.
Kapsulované železany podľa technického riešenia pri ich aplikácii v odpadovej vode umožňujú odstraňovanie širokej škály mfcopolutantov, teda nejedná sa len o liečivá a drogy, ale taktiež pesticídy či hormóny. Aplikácia kapsulovaných železanov v odpadovej vode je časovo menej obmedzená oproti použitiu samotných nekapsulovaných železanov (bez kapsulácie sa železany inaktivujú do pár hodín či dní - podľa okolitých podmienok), naproti tomu v prípade kapsulovaných železanov je to 30 dní (pri uzavretí kapsule jemným navlhčením vrchných hrán) a 90 dní (pri tepelnom uzavretí kapsule).According to the invention, the capsulated ferrates, when applied in waste water, allow the removal of a wide range of mercopolutants, i.e. not only medicaments and drugs, but also pesticides or hormones. Application of capsulated ferrates in waste water is less time-limited than unencapsulated ferrals alone (without capsulation, ferrans are inactivated within a few hours or days - depending on the surrounding conditions), while in capsule ferrates it is 30 days (by capping ) and 90 days (when the capsule is heat sealed).
Kapsulované železany je možné využiť okrem dočisťovania odpadových vôd aj pri ich samotnej dezinfekcii (v súčasnosti sa využíva najmä chlorácia, kde však vznikajú niekedy nežiaduce medziprodukty a ozonizácia v kombinácii s aktívnym uhlím).Capsulated ferrates can be used in addition to waste water purification also in their disinfection itself (at present, chlorination is mainly used, but sometimes undesirable intermediates and ozonation are produced in combination with activated carbon).
Taktiež je možné kapsulované železany využiť pri úprave povrchových a pitných vôd, kedy okrem ich vysokej oxidačnej sily je možné využiť aj následnú koaguláciu pri odstraňovaní chemického a biologického znečistenia.It is also possible to use capsulated ferrates in the treatment of surface and drinking water, where, in addition to their high oxidation power, subsequent coagulation can be used to remove chemical and biological contamination.
Jedna kapsula s obsahom železanov 75 % až 80 % hmotn. je schopná vyčistiť chemicky a biologicky až 1 m3 bežne znečistenej odpadovej vody.One capsule with an iron content of 75% to 80% by weight. is able to clean up chemically and biologically up to 1 m 3 of commonly polluted waste water.
SK50128-2017 U1SK50128-2017 U1
Prehľad obrázkov na výkresochBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Na obr. 1 je znázornená kapsula bez vršku, samotný vršok a kapsula uzavretá vrškom.In FIG. 1 shows a capsule without a top, a cap itself and a capped cap.
Na obr. 2 sú zobrazené hodnoty účinnosti degradácie vybraných miikopolutantov prítomných na odtoku z ČOV kapsulovanými a nekapsulovanými železanmi (100 mg železanov na dm3 reálnej OV).In FIG. Fig. 2 shows the degradation efficiency values of selected miquopolutants present in the effluent from WWTP by capsule and non-capsulated ferrates (100 mg iron per dm 3 of real OV).
Príklady uskutočneniaEXAMPLES
Príklad 1.Example 1.
Na obr. 1 je znázornená kapsula, kde spodná časť má rozmery 12 x 14 x 14 mm (v x š x h), hrúbka stien 2 mm a vršok má rozmery 1,4 x 14 x 14 mm (v x š x h).In FIG. 1, a capsule is shown wherein the bottom portion is 12 x 14 x 14 mm (H x W x D), the wall thickness is 2 mm, and the top is 1.4 x 14 x 14 mm (H x W x D).
Pred tlačením sa nastavili technické parametre pre 3D tlač: presnosť: 0,05 mm vstupný materiál: vlákna PVA o veľkosti 1,75 mm priemer trysiek: 0,4 mm teplota pracovnej podložky: 60 °C hrúbka vrstvy: 0,4 mm rýchlosť tlače 25 mm/sTechnical parameters for 3D printing were set before printing: Accuracy: 0.05 mm Input material: 1.75 mm PVA fibers Nozzle diameter: 0.4 mm Worktop temperature: 60 ° C Layer thickness: 0.4 mm Print speed 25 mm / sec
Následne sa pripravené dáta exportovali do formátu pre 3D tlač kapsuly. Vtlačená kapsula bola podrobená sušeniu pri teplote 60 °C. Následne sa kapsula naplnila železanmi v množstve 100 mg pri obsahu železanov v kapsule 80 % hmotn. a po jemnom navlhčení vrchných hrán kapsuly sa vršok aplikoval na kapsulu. Kapsula sa uzatvorila a vložila do 1 dm3 odpadovej vody.Subsequently, the prepared data was exported to the 3D capsule printing format. The compressed capsule was subjected to drying at 60 ° C. Subsequently, the capsule was filled with ferrates in an amount of 100 mg with an iron content in the capsule of 80% by weight. and after gently moistening the top edges of the capsule, the top is applied to the capsule. The capsule was sealed and placed in 1 dm 3 of waste water.
Príklad 2Example 2
Postupovalo sa rovnako ako v príklade 1, pričom sa vytlačená kapsula uzatvorila nahriatím vršku kapsule na teplotu 140 °C a jeho následnou aplikáciou na hrany kapsule.The procedure was as in Example 1, wherein the extruded capsule was sealed by heating the capsule top to 140 ° C and then applying it to the edges of the capsule.
Po aplikovaní kapsúl vyrobených spôsobom podľa tohto technického riešenia bola vyhotovená štúdia zameraná na porovnanie účinností čistenia reálnych odpadových vôd pomocou kapsulovaných a nekapsulovaných železanov dávkovaných v rovnakom množstve. Pomocou LC-MS/MS (kvapalinovej chromatografie s trojitým kvadrupólom) analýzy zloženia odpadových vôd odobraných z odtoku komunálnej čistiarne boli sledované koncentrácie vybraný ch druhov inikropohnantov.. a to konkrétne: antibiotík (azitromycín, klaritromycín, klindamycín), analgetík, psychoaktívnych látok, drog a ich metabolitov (diklofenak, karbamazepín, kodeín, MDMA (3,4-metyléndioxymetamfetamín), tramadol, venlafaxín) a liečiv používaných pri hypertenzií a iných kardiovaskulárnych ochoreniach (atenolol, bisoprolol). Degradácia pomocou železanov (kapsulovaných i nekapsulovaných), ktorých výsledná koncentrácia bola 100 mg.dm-3 prebiehala za intenzívneho miešania (90 ot.min_1.) a trvala 60 minút. Účinnosť degradácie vybraných mikxopol^H^t^^^itoov (Obr. 2) bola vyhodnocovaná na základe meraných koncentrácií vzorky pôvodnej odpadovej vody a odpadovej vody, ktorej znečisťujúce látky boli degradované kapsulovanými aj nekapsulovanými železanmi.Following the application of the capsules produced by the process of the present invention, a study was conducted to compare the efficacy of real wastewater treatment with capsule and non-capsulated ferrates dosed in equal quantities. By means of LC-MS / MS (liquid chromatography with triple quadrupole) analysis of wastewater composition taken from municipal wastewater outflow, concentrations of selected types of inicropohnants were monitored. and their metabolites (diclofenac, carbamazepine, codeine, MDMA (3,4-methylenedioxymethamphetamine), tramadol, venlafaxine) and drugs used in hypertension and other cardiovascular diseases (atenolol, bisoprolol). Degradation by ferrates (encapsulated nekapsulovaných i), the final concentration of 100 mg.dm -3 was carried out under vigorous stirring (90 rpm _1.), And lasted 60 minutes. The degradation efficiency of selected micro-pollutants (Fig. 2) was evaluated based on the measured concentrations of a sample of the original wastewater and wastewater whose pollutants were degraded by both capsule and non-capsulated ferrates.
Najvyššie účinnosti odstránenia mfcopolutantov boli dosiahnuté pri odstraňovaní azitromicínu, klaritromycínu, klmdamycínu, diklofenaku, karbamazepínu, kodeínu a MDMA (viac ako 60 %). Účinnosť degradácie bola veľmi nízka pre atenolol, bisoprolol, venlaflaxín a tramadol (menej ako 30 %). Dôvodom len obmedzenej účinnosti železanov pri degradácii niektorých mikropolLnantov je skutočnosť, že pH vody z čistiarne odpadových vôd bolo okolo hodnoty 7. Schopnosť železanov odstraňovať mfcopolutanty je okrem iného priamo úmerná redox potenciálu degradovaných mikropoltilantov. Vyššie spomenuté mfcopolutanty, u ktorých bola účinnosť degradácie nižšia, sa vo vodných roztokoch oxidujú pri pozitívnejších potenciáloch než je redox potenciál železanov v zásaditom prostredí.The highest removal efficacy of mfcopolutants was achieved in the removal of azithromicin, clarithromycin, clmdamycin, diclofenac, carbamazepine, codeine and MDMA (> 60%). The degradation efficiency was very low for atenolol, bisoprolol, venlaflaxin and tramadol (less than 30%). The reason for the limited efficacy of ferrates in the degradation of some micropollants is that the pH of the water from the wastewater treatment plant was around 7. The ability of ferrates to remove mercury pollutants is, inter alia, directly proportional to the redox potential of degraded micropoltilants. The aforementioned alpha-pollutants, where the degradation efficiency was lower, are oxidized in aqueous solutions at more positive potentials than the redox potential of ferrates in a basic environment.
Úprava vody pomocou kapsulovaných železanov sa ukázala ako najefektívnejšia pri odstraňovaní azitromicínu, klantromycínu, klindamycínu, diklofenaku a karbamazepínu (priemerná účinnosť nad 80 %), pre tramadol a venlafaxín nad 20 %. Namerané výsledky taktiež poukazujú na skutočnosť, že kapsulácia železanov v niektorých prípadoch znižuje účinnosť degradácie (avšak maximálne o 10 %, v prípade kodeínu a MDMA o 30 %), čo môže byť spôsobené samotnou reakciou železanov s prítomným polymérom počas uvoľňovania sa do roztoku. Je však potrebné poukázať najmä na výhodu kapsulovaných železanov, ktorou je samotná aplikácia a stabilita týchto materiálov v porovnaní s inými či už na trhu dostupnými alebo vyvíjajúcimi sa aplikáciami železanov na čistenie odpadových vôd.Water treatment with capsule ferrates has been shown to be most effective in removing azithromicin, cantromycin, clindamycin, diclofenac and carbamazepine (average efficacy above 80%), for tramadol and venlafaxine above 20%. The results also indicate that iron capsule in some cases reduces degradation efficiency (but by a maximum of 10%, in the case of codeine and MDMA by 30%), which may be due to the iron reaction itself with the polymer present during release into solution. However, it is particularly important to point out the advantage of capsule ferrates, which is the application and stability of these materials compared to other commercially available or developing ferrates applications for wastewater treatment.
Priemyselná využiteľnosťIndustrial usability
Inkapsulácia železanov je určená na odstraňovanie mikropokítantov z odpadových vôd, najmä pesticídov, liečiv, drog, ktoré môžu mať nebezpečný dopad najmä na vodné prostredie a v ňom žijúce organizmy.The iron encapsulation is intended for the removal of micro-cites from wastewater, especially pesticides, drugs, drugs, which can have a dangerous impact especially on the aquatic environment and organisms living in it.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SK50128-2017U SK8419Y1 (en) | 2017-12-21 | 2017-12-21 | Encapsulation of ferrates intended for removal of micro-pollutants from wastewater |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SK50128-2017U SK8419Y1 (en) | 2017-12-21 | 2017-12-21 | Encapsulation of ferrates intended for removal of micro-pollutants from wastewater |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SK501282017U1 true SK501282017U1 (en) | 2018-11-05 |
| SK8419Y1 SK8419Y1 (en) | 2019-04-02 |
Family
ID=63964999
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SK50128-2017U SK8419Y1 (en) | 2017-12-21 | 2017-12-21 | Encapsulation of ferrates intended for removal of micro-pollutants from wastewater |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| SK (1) | SK8419Y1 (en) |
-
2017
- 2017-12-21 SK SK50128-2017U patent/SK8419Y1/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| SK8419Y1 (en) | 2019-04-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Acero et al. | Degradation of selected emerging contaminants by UV-activated persulfate: Kinetics and influence of matrix constituents | |
| Jallouli et al. | Heterogeneous photocatalytic degradation of ibuprofen in ultrapure water, municipal and pharmaceutical industry wastewaters using a TiO2/UV-LED system | |
| Shaojun et al. | Aqueous oxytetracycline degradation and the toxicity change of degradation compounds in photoirradiation process | |
| Yap et al. | A comprehensive review on state-of-the-art photo-, sono-, and sonophotocatalytic treatments to degrade emerging contaminants | |
| Kowalska et al. | Removal of carbamazepine, diclofenac and trimethoprim by solar driven advanced oxidation processes in a compound triangular collector based reactor: A comparison between homogeneous and heterogeneous processes | |
| Rozas et al. | Organic micropollutants (OMPs) in natural waters: Oxidation by UV/H2O2 treatment and toxicity assessment | |
| Villaroel et al. | Ultrasonic degradation of acetaminophen in water: Effect of sonochemical parameters and water matrix | |
| Naddeo et al. | Fate of pharmaceuticals in contaminated urban wastewater effluent under ultrasonic irradiation | |
| Marković et al. | Application of non-thermal plasma reactor and Fenton reaction for degradation of ibuprofen | |
| Giraldo et al. | Degradation of the antibiotic oxolinic acid by photocatalysis with TiO2 in suspension | |
| Tijani et al. | A review of pharmaceuticals and endocrine-disrupting compounds: sources, effects, removal, and detections | |
| Dantas et al. | Direct UV photolysis of propranolol and metronidazole in aqueous solution | |
| Fatta-Kassinos et al. | Transformation products of pharmaceuticals in surface waters and wastewater formed during photolysis and advanced oxidation processes–degradation, elucidation of byproducts and assessment of their biological potency | |
| Dirany et al. | Electrochemical treatment of the antibiotic sulfachloropyridazine: kinetics, reaction pathways, and toxicity evolution | |
| Garcia-Rodríguez et al. | The influence of light exposure, water quality and vegetation on the removal of sulfonamides and tetracyclines: a laboratory-scale study | |
| CA2728754C (en) | Method and plant for the treatment of wastewater with a view to eliminating the adverse endocrine effect and/or the toxic or genotoxic effect thereof | |
| Rizzo et al. | Effect of solar radiation on multidrug resistant E. coli strains and antibiotic mixture photodegradation in wastewater polluted stream | |
| Bilal et al. | Hydrogen-based catalyst-assisted advanced oxidation processes to mitigate emerging pharmaceutical contaminants | |
| León et al. | Photocatalytic removal of the antibiotic cefotaxime on TiO 2 and ZnO suspensions under simulated sunlight radiation | |
| CN108358274A (en) | A kind of method of micropollutants in removal water body | |
| EP2771281B1 (en) | Reactor usable for decontamination of fluids and method of use | |
| Pérez-Lucas et al. | Removal of contaminants of emerging concern from a wastewater effluent by solar-driven heterogeneous photocatalysis: a case study of pharmaceuticals | |
| Kim et al. | Reduction of toxicity of antimicrobial compounds by degradation processes using activated sludge, gamma radiation, and UV | |
| Kusuma et al. | Advanced oxidation processes: a promising route for abatement of emerging contaminants in water | |
| Shanmugavel et al. | Recent progress in mineralization of emerging contaminants by advanced oxidation process: A review |