Absorbția pe rășini sintetice

1. Introducere

Folosirea ca absorbanți sintetici, care sunt de fapt polimeri organici cu structura poroasă, este o alternativă eficientă de întepărtare a compusilor organici nebiodegradabili și apele uzate. Principiul de reținere este similar cu cel al adsorbției pe cărbune activ: moleculele organice, care intră in contact cu suprafața rășinii, sunt reținute la suprafață prin forțe fizice și apoi îndepărtate în cursul operației de regenerare.

Răsinile sintetice pot fi obținute folosind o varietate de monomeri care diferă între ei prin polaritatea lor, rezultănd astfel o afinitate diferită pentru diverși compuși organici. Alegerea tipului de rășină în combinație cu modificări in structura poroasă poate conduce la o specificitate a absorbentului în reținerea unor clase speciale de compuși organici. De exemplu, răsinile hidrofobe, cele obținute folosind drept monomeri stirenul divinilbenzenul sunt foarte eficiente pentru compuși organici nepolari, reținerea acestora făcandu-se prin forțe Van der Waals; rășinile acrilice sunt mai polare și interacțiunile dipol-dipol au rolul major in reținerea moleculelor organice polare la suprafața rășinii. Conceptul general este acela cand moleculele asemănătoare se atrag , atunci cand rășinile polare vor reține compușii organici polari, iar cele hidrofobe nepolare vor reține compușii organici nepolari.

Rășinile sintetice folosite drept adsorbenți prezintă cateva caracteristici diferite față de cărbunele activ, fapt care conferă și particularități procesului de adsobție pe rățini sintetice. Aceste caracteristici pot fi gupate după cum urmează:

1. Forțele de atracție în cazul adsorbției pe rășini sintetice sunt mai slabe față de cele din adsobției pe cărbune activ, de aceea și regenerarea adorbantului se poate realiza mai ușor și cu costuri mai mici, prin spălarea cu solvenți adecvati, existănd posibilitatea recuperării compusului organic adsorbit (ex: solvenți prețioși).

2. Există diferențe de formă, mărime, porozitate și suprafață specifică între rășinile sintetice si cărbunele activ; rășinile sintetice sunt de formă sferică, sunt mai mici ca dimensiuni și au porozitate și suprafață mai mică față de cărbunele activ granular.Suprafețele specifice sunt de ordinul a100-700 m pătrați /g față de 800-1200 m pătrați/g cărbune activ.

3. Selectivitatea rășănilor sintetice este mai mare și poate fi controlată prin intermediul structurii chimice și al structurii porilor, favorizînd astfel creșterea capacitații de adsorbție pentru anumiți compuși organici nebiodegredabili. De exemplu, rășina sintetică Ambersorb XE-340, realizată de firma Rhom si Hass, a fost creată special pentru adorbția cloroformului, macroporii fiind astfel concepuți pentru a permite difuzia rapidă a cloroformului în interiorul rășinii – în micropori- pentru adsorbție. Acestă rășină s-a dovedit a fi un adorbent și pentru alți compuși organici cu masă moleculară mică cum ar fi: tetraclorura de carbon și tricloroetilena.

4. Alte proprietăți importante ale rășinilor sintetice folosite ca adsobenți sunt conținutul scăzut de cenușă și rezistența la creșterea bacteriană, acesta din urmă fiind caracteristică unui rezultat al unei structuri poroase fine care inhibă pătrunderea bacteriilor.

5. Costul rășinilor sintetice este mai mare decît al cărbunelui activ, de aceea adsorbția pe rășini sintetice este recomandată cazurilor în care poluanții eliminați au valoare mai mare cand sunt recuperați.(Macoveanu ș.a.1997)

1.1. Caracteristicile apelor uzate provenite din industrie

Apele uzate, indiferent de sursă, prezintă variaţii în timp ale debitelor şi compoziţiei, datorită lipsei de uniformitate a consumurilor de apă, a cantităţilor de apă eliminată din proces şi a conţinutului acestora în substanţe poluante. Sunt relativ rare cazurile în care debitul şi compoziţia sunt constante, cum ar fi procesele industriale cu caracter continuu, ce funcţionează în regim staţionar şi în care nu intervin operaţii ciclice, cum sunt industria de sinteză a amoniacului, acidului azotic, metanolului, prepararea minereurilor, unele procese metalurgice, etc. În majoritatea industriilor intervin operaţii discontinue care, pe ansamblu, conduc la evacuarea de ape uzate cu caracter aleator. Prezenţa mai multor surse de evacuare discontinue, cu periodicitate diferită, determină variaţii dezordonate ale debitului şi compoziţiei apelor uzate.

Variabilitatea compoziţiei apelor uzate poate fi o consecinţă şi a modificării în timp a profilului şi a capacităţii de producţie. De exemplu, în fabricile de zahăr şi conserve, debitele de ape uzate sunt sezoniere iar în industria chimică de sinteză, de obţinere a medicamentelor şi coloranţilor, unde se obţin cantităţi mici de produse pe perioade variabile de timp, se produc ape uzate numai în aceste perioade.

În aceste condiţii, pe platformele industriale complexe, compoziţia apelor uzate este aleatoare, iar debitele prezintă fluctuaţii, până la limita maximă determinată de capacitatea sistemului din care se face alimentarea cu apă. Aceste debite sunt influenţate şi de gradul de recirculare a apelor din industria respectivă, iar în cazul sistemelor de canalizare mixte şi de regimul precipitaţiilor. Variaţiile de debit sunt întotdeauna însoţite şi de variaţii de concentraţii ale substanţelor poluante. Concentraţiile poluanţilor sunt determinate de evacuările specifice de apă pe unitatea de produs, precum şi de evacuarea materialelor nedorite.

În instalaţiile de epurare a apelor uzate, rezultatele depind de stabilitatea, respectiv uniformitatea regimului de intrare a apelor uzate în sistemul de tratare. Variaţiile de debit în staţiile de tratare au ca rezultat salturi de viteză ce perturbă regimul de curgere. Instabilitatea vitezelor de curgere este dăunătoare mai ales în bazinele de decantare, în care vitezele mari de curgere antrenează în efluent materiale în suspensie sau chiar materiale deja sedimentate.

Uniformizarea debitelor şi a compoziţiei apelor uzate se face în bazine de uniformizare amplasate în serie sau în derivaţie cu colectorul de canalizare şi permite dimensionarea staţiei de tratare la nivelul debitelor medii.

În instalaţiile de uniformizare a apelor uzate, respectiv în bazinele de uniformizare, cu forme şi dimensiuni adaptate fiecărui caz în parte, pot avea loc şi transformări chimice între diferiţii poluanţi din aceste ape, cum ar fi reacţii de neutralizare, de oxigenare, redox, de precipitare sau procese biochimice, toate conducând la o degrevare a etapei de epurare.(www.google.ro)