Technológia víz kezelésének vizsgálata
2012. február 1- március 31.
A Dr. Bata Zrt. megkeresésére cink-tartalmú technológiai víz kezelését vizsgáltuk. A keletkező technológiai hulladékvíz különböző formájú oldott cinket tartalmaz, amelyek visszanyerése és a technológiába történő visszaforgatása nemcsak gazdasági, hanem környezetvédelmi megfontolásból is fontos feladat. Célunk volt megvizsgálni azt, hogy a környezetbarát elválasztások segítségével megvalósítható-e a cink visszanyerése, illetve tisztított víz előállítása. A kísérletek során membránszűrés különböző kombinációit vizsgáltuk.
Egylépcsős membránszűrés esetén a technológiai hulladékvíz fele kinyerhető tisztított víz formájában és a maradék pedig koncentráltan tartalmazza a különböző formában oldott cinket. A tisztított víz nyomokban tartalmaz cinket, és a feldolgozható hulladékvíz mennyisége is csekély volt. Ezért egy előkezeléssel ellátott kétlépcsős membránszűrést valósítottunk meg. Ennek eredményeképp nagyobb mennyiségű hulladékvíz volt kezelhető, de a tisztított víz továbbra is nyomokban tartalmazott még cinket.
Következő lépésben egy három-lépcsős membránszűrést vizsgáltunk: a két-lépcsős technológia elfolyó vizének cinkmentesítésére fordított ozmózis elvén működő membránszűrést alkalmaztunk. Ezzel a technológiával az elfolyó tisztított víz már megfelelő minőségű volt, azonban az így kialakított három-lépcsős technológia ipari méretekben drágának bizonyulna.
A kísérleteink alapján megállapítható, hogy ezen összetételű technológiai hulladékvíz kezelésére egy mindenképp egy három-lépcsős technológia alkalmazandó: szükséges egy előkezelés, ezt követően membránszűrés (ezek közül is nanoszűrés), majd az elfolyó nyomnyi mennyiségű cinket egy olcsóbb technológiával, pl. ioncserélő gyantával célszerű eltávolítani.
Ezeket követően centrifugálással előkezelt cink-tartalmú technológiai víz kezelését végeztük el nanoszűrés segítségével. A kísérleteket 50%-os kitermelésig végeztük, azaz a kiindulási minta felét elvettük szűrletként. 12 db kísérletet végeztünk 30°C-on hőmérsékleten és 35 bar nyomáson. A nanoszűrés fluxusa nagy tartományon belül változik: a kezdő fluxus 80-150 l/(m2h), a végfluxus (50%-os kitermelésnél) 60-90 l/(m2h) között változik. Az átlag fluxushoz képest ± 25%-os eltérés tapasztalható. A permeátumok mindegyike halványkék színű, átlátszó, nem zavaros, és ammónia szagú hasonlóan a kiindulási mintához. A membránberendezést szétszedve a membrán felszínén fehér csapadék kiválás volt tapasztalható. A kísérlet során a membránszűrés fluxusa időben kismértékben csökkent, köszönhetően a csapadékkiválásnak. A berendezés tisztítására alkalmazott háromlépcsős (lúgos, savas, majd vizes mosás) a 2-es pH-jú kénsavas mosás esetén viszont többszöri érintkezésre feloldotta a berendezés falán kivált csapadékot, így a továbbiakban ezt javasoljuk alkalmazni.
Összességében elmondható, hogy többlépcsős tisztítási művelet szükséges a kezeléshez, amelynek első lépéseként centrifugálás alkalmazható. Második lépésként a nanoszűrés alkalmazásával kapcsolatban a tisztítási lépés még további tökéletesítésre szorul. Amennyiben a csapadékképződés elkerülhető, a membránszűrés hosszú távon is alkalmazható. Harmadik tisztítási lépésként ioncsere alkalmazható.
Dr. Cséfalvay Edit, egyetemi tanársegéd, BME Kémiai és Környezeti Folyamatmérnöki Tanszék
A teljes kutatásibeszámoló letölthető innen (PDF)
2012. március 31.