hrvatski

Uklanjanje teških metala iz prirodnih i otpadnih voda upotrebom površinski aktivnih tvari

Procesom taloženja nastaju čvrste faze u otopini koji zbog međusobnih kemijskih reakcija kationa i aniona. To je slučaj i s procesima u prirodnim vodenim ekosustavima gdje se iz prvotno homogenih medija stvaraju se heterogeni sustavi. Značajna zagađivala u našim prirodnim vodama, t.j. u slatkovodnim i morskim medijima različitih saliniteta, jesu ioni teških metala. U reakcijama s površinski aktivnim tvarima oni stvaraju teško topljive soli, koje mijenjaju prirodni kemijski sastav ekosustava, ulaze u organe mikroorganizama, i također taloženjem mijenaju sastav sedimentnih stijena u rijekama, jezerima i moru. Površinski aktivne tvari ulaze u prirodne vode u velikim količinama kako zbog kućnih otpada tako i zbog industrijskih ispusta. Kako je Hrvatska zemlja s izuzetno vrijednim fondom prirodnih voda, npr. Kopačevski Rit, Plitvička Jezera, rijeke, Jadransko more i priobalje, te kako su te lokacije još uvijek označene u svjetskoj baštini kao čiste vode, mi ih moramo načiniti još čišćima i takvima ih održavati u budućnosti. Uz mehaničko čišćenje voda, mnogo su teže i važne zadaće: (1) čišćenje voda od kemijskih zagađivala, koja su ih onečistila te već uvelike djeluju na mikrolokacijama na uništenju vodenoga biosvijeta i na promjenu podvodnih stijena zbog procesa taloženja iona teških metala i površinski aktivnih tvari, (2) sprečavanje daljnjeg unošenja štetnih tvari pomoću prethodnog filtriranja te izvođenja kemijskih reakcija taloženja ili ekstrakcije prije negoli štetne tvari uđu u vodene ekosustave. Zakonskom regulativom trebala bi se urediti pitanja sačuvanja vodenih ekosustava. Svi ioni teških metala (kadmijevi, živini, željeza, kroma. i dr.) talože s aktivnim sastojcima komercijalnih formulacija detergenata [1-3]. Primjer istraživanja koncentracijskih podruČja taloženja kadmijeva dodecilbenzensulfonata, Cd(DBS)2 u vodi prikazan je na slici 1. Kadmijev dodecilbenzensulfonat taloži iz vodevih otopina u obliku kristala ili tekućih kristala, ovisno o koncentracijama reakcijskih komponenata. Metodom raspršenja svjetlosti određen je produkt topljivosti, (3,6ą0,6)x10-12, te stehiometrijski odnos [Cd++] : [DBS-] = 1 : 2. Odnos ovih reakcijskih komponenata u slučaju tekućih kristala pomaknut je prema većoj količini kadmija, [Cd++] : [DBS-] = 9 : 1. Kadmij se sorbira u matricu viskozne faze tekućeg kristala. Slika 1. Taložni dijagram Cd(DBS)2 u vodi; Slika 2.Prikaz taloženja iona sve koncentracije veće od 10-4 mol dm-3 talože teških metala u morskoj vodi; sitno disperzne čestice ili krupnije kristale. Područje taloženja pokazuje sinergističko djelovanje iona s makro konstituentima mora. Postignuto je dobro slaganje rezultata upotrebom metoda kompleksometrijske analize, atomske apsorpcije, difrakcije X-zraka i termogravimetrijske analize. Ove su metode pokazale da se pri izdvajanju faze tekućih kristala iz matičnice dio kadmijevih iona ugrađuje u unutarnje lamelarne dvoslojeve, dio kristalizira u matrici i pri višim temperaturama prelazi u elementarni kadmij, dok se može pretpostaviti da se određena količina kadmijevih iona adsorbira na negativno nabijenoj površini micela dodecilbenzensulfonata. Posebno su reakcije taloženja izražene u morskoj vodi, koja je jaki elektrolit izvornog saliniteta koncentracije ekletrolita mjerenog prema količini klorida 0.6 mol dm-3, te sadrži makro konstituente aniona i kationa. Na slici 2. vidi se da postoji sinergističko djelovanje morskog “elektrolita” s tvarima koje dodatno ulaze u morsku vodu. Označena su područja taloženja: uzrokovano u području (I) visokom koncentracijom “morskog” natrijeva klorida (crta 1), uzrokovano u području (II) reakcijama površinski aktivne tvari u prisutnosti koncentracije morske vode izražene kao [Cl-] = 10-2 mol dm-3 bez dodanog elektrolita (crta 2), te u području (III) međusobnim sinergističkim taloženjem površinski aktivne tvari, dodanog elektrolita i makro komponenata morske vode pri [Cl-] = 10-2 mol dm-3 (isprekidana crta 3). Eksperimenti su izvedeni pri niskom salinitetu morske vode, koja je niža od prirodnoga za faktor 60, jer pri svim višim salinitetima, pa prema tome i pri svojemu prirodnom salinitetu, morska voda pokazuje totalno taloženje uz dodatak vrlo niskih količina površinski aktivne tvari i elektrolita. Koncentracijski određena područja taloženja teškog metala s površinski-aktivnom tvari, te kvantitativna analiza matičnice i taloga, ukazuju na mogućnost određivanja uslova za primjenu takvih i sličnih postupaka pri uklanjanju iona zagađivača iz prirodnih voda. 1 Đ. Težak, S. Heimer, S. Popović and B. Cerovec-Kostanić: Phase Equilibria and Thermodynamics of Liquid and Solid Crystal Phases: Formation of Transition Metal Dodecyl Benzenesulfonates, Progr. Colloid & Polymer Sci.. 77 (1988) 86-93. 2 Đ. Težak, O. Babačić, V. Đerek, M. Galešić, S. Heimer, V. Hrust, Z. Ivezić, D. Jurković, S. Rupčić and V. Zelović: Interactions of Mercury(II)-, Lead(II)-, Calcium(II)-, Aluminium(III)- or Ferric(III)-Nitrate with Linear Single and Double Chain Alkylbenzenesulfonates in Aqueous and Sea-Water Media, Colloids Surfaces A: Physicochem. Eng. Aspects 90 (1994) 261-270. 3 Đ. Težak, S. Heimer, V. Đerek and F. Strajnar: Precipitation of Aluminium with Surfactant in Sea-Water, Progr. Colloid & Polymer Sci.. 84 (1991) 348-351.

Površinski aktivne tvari; Teški metali

nije evidentirano