Σύνθεση καινοτόμου προσροφητικού μέσου χαμηλού κόστους για την υποκατάσταση του ενεργού άνθρακα σε βιομηχανική κλίμακα

Abstract

Στην παρούσα διδακτορική διατριβή μελετάται η δυνατότητα σύνθεσης καινοτόμου προσροφητικού υλικού ως υποκατάστατο του ενεργού άνθρακα (εμπορίου) σε βιομηχανική κλίμακα. Η μέθοδος της προσρόφησης παρουσιάζει μεγάλο ερευνητικό και πρακτικό ενδιαφέρον, εφόσον η απομάκρυνση των χρωστικών και των βαρέων μετάλλων γίνεται με τη χρήση κατάλληλα επιλεγμένης βιομάζας με τρόπο περισσότερο φιλικό προς το περιβάλλον, με μεγαλύτερο οικονομικό όφελος για τη μονάδα επεξεργασίας (κατασκευή- λειτουργία-συντήρηση) και μεγαλύτερη ευκολία στο χειρισμό της μεθόδου επεξεργασίας. Πιο συγκεκριμένα, μελετήθηκε η δυνατότητα παραγωγής προσροφητικών υλικών από τροποποιημένη βιομάζα. Αυτά τα προσροφητικά υλικά χρησιμοποιήθηκαν για την απομάκρυνση χρωστικών (όπως το Μπλέ του Μεθυλενίου - Μethylene Βlue, ΜΒ) και βαρέων μετάλλων (όπως το εξασθενές χρώμιο, Cr(VI)) από υγρά βιομηχανικού απόβλητα. Στο πρώτο κεφάλαιο περιγράφονται τα χαρακτηριστικά και οι παράμετροι του ρυπαντικού φορτίου των υγρών βιομηχανικών αποβλήτων. Εξετάζονται ιδιαίτερα οι ανόργανοι ρύποι όπως το εξασθενές χρώμιο. Ειδικότερα, αναφέρονται οι φυσικές και οι χημικές ιδιότητες του χρωμίου, οι επιπτώσεις του στο περιβάλλον και στην ανθρώπινη υγεία, καθώς και τα επιτρεπτά όρια συγκέντρωσης χρωμικών. Στο δεύτερο κεφάλαιο αναπτύσσονται οι συμβατικές και οι βιολογικές μέθοδοι επεξεργασίας υγρών βιομηχανικών αποβλήτων. Στο τρίτο κεφάλαιο περιγράφονται τα είδη και τα στάδια της προσρόφησης. Επίσης γίνεται επισκόπηση της βιβλιογραφίας όσον αφορά στα εναλλακτικά προσροφητικά υλικά, που χρησιμοποιούνται για την απομάκρυνση χρωστικών και βαρέων μετάλλων από αστικά λύματα και υγρά βιομηχανικά απόβλητα. Τέλος, εξετάζονται τα οικονομικά στοιχεία της παραγωγής διάφορων εναλλακτικών υλικών που χρησιμοποιούνται ως προσροφητικά μέσα. Στο τέταρτο κεφάλαιο παρουσιάζονται τα μαθηματικά μοντέλα προσομοίωσης των διεργασιών προσρόφησης διαλείποντος έργου (ισόθερμες, κινητική) και συνεχούς έργου (στήλες). Στο πέμπτο κεφάλαιο περιγράφεται αναλυτικά η δομή και η χημική σύσταση των λιγνοκυτταρινούχων υλικών που χρησιμοποιήθηκαν, όπως το πριονίδι πεύκου (Scots Pine, Pinus Syivestris L.) και το πριονίδι ερυθρελάτης (Norway Spruce Pine, Picea Abies L.). Τα υλικά αυτά χρησιμοποιήθηκαν τόσο στην απροκατέργαστη μορφή τους (untreated) όσο και στην προκατεργασμένη (pretreated). Τα προκατεργασμένα υλικά παράχθηκαν με τρεις διαφορετικές κατεργασίες σε διάφορες συνθήκες θερμοκρασίας και χρόνου. Επίσης, ακολουθεί η περιγραφή κάθε μιας πειραματικής διαδικασίας. Τα αποτελέσματα των πειραματικών μετρήσεων παρατίθενται αναλυτικά στο κεφάλαιο έξι και για τις τρεις προκατεργασίες του υλικού μας τόσο για διεργασίες διαλείποντος έργου όσο και για συνεχούς. Η εργασία ολοκληρώνεται με τα συμπεράσματα, την βιβλιογραφία και το παράρτη