Please use this identifier to cite or link to this item: https://apothesis.eap.gr/handle/repo/48950
Title: Δέσμευση και απομάκρυνση βαρέων μετάλλων από υδατικά διαλύματα με χρήση βιοεξανθρακωμάτων ως ροφητών
Authors: ΤΡΙΑΝΤΑΦΥΛΛΟΥ, ΠΑΡΑΣΚΕΥΗ
metadata.dc.contributor.advisor: ΒΑΚΡΟΣ, ΙΩΑΝΝΗΣ
Keywords: Βαρέα μέταλλα, βιορόφηση, βιοεξανθρακώματα
Issue Date: 19-Sep-2020
Abstract: Η ρύπανση των υδάτων με βαρέα μέταλλα, όπως το αρσενικό (As), το κάδμιο (Cd), το χρώμιο (Cr), ο χαλκός (Cu), ο υδράργυρος (Hg), το νικέλιο (Ni), ο μόλυβδος (Pb) και ο ψευδάργυρος (Zn) έχει αυξηθεί σημαντικά τις τελευταίες δεκαετίες, γεγονός που αποτελεί σοβαρό κίνδυνο για τον άνθρωπο, τα ζώα και τα φυτά. Οι φυσικές διεργασίες αλλά και οι ανθρώπινες δραστηριότητες έχουν οδηγήσει σε αύξηση των επιπέδων των βαρέων μετάλλων στα υπόγεια και επιφανειακά νερά, και η απομάκρυνσή τους από αυτά λαμβάνει ιδιαίτερης προσοχής από την επιστημονική κοινότητα. Για το λόγο αυτό, έχουν χρησιμοποιηθεί διάφορες τεχνικές επεξεργασίας υδάτων, όπως η καταβύθιση, η συσσωμάτωση, η ιονανταλλαγή και η διήθηση από μεμβράνη. Οι διεργασίες αυτές, όμως, παρουσιάζουν ορισμένα μειονεκτήματα, όπως η ατελής απομάκρυνση των βαρέων μετάλλων, το υψηλό λειτουργικό κόστος και οι μεγάλες ενεργειακές απαιτήσεις. Για το λόγο αυτό, τα τελευταία χρόνια έχει γίνει μεγάλη προσπάθεια για την ανάπτυξη πιο οικονομικών και πιο αποδοτικών τεχνικών, όπως είναι η βιορόφηση. Η βιορόφηση ορίζεται ως η ιδιότητα που έχουν συγκεκριμένα βιομόρια (ή τύποι βιομάζας) να απομακρύνουν ρυπογόνες ουσίες από υδατικά διαλύματα. Τα κυριότερα πλεονεκτήματα της βιορόφησης έναντι των συμβατικών μεθόδων απομάκρυνσης των βαρέων μετάλλων είναι το χαμηλό κόστος, η υψηλή αποτελεσματικότητα, η ελαχιστοποίηση σχηματισμού χημικής ή βιολογικής λάσπης, η ικανότητα αναγέννησης των χρησιμοποιούμενων βιοροφητών και η δυνατότητα ανάκτησης του μετάλλου που προσροφάται. Τα τελευταία χρόνια υπάρχει αυξανόμενο ενδιαφέρον για την εφαρμογή νέων βιοροφητικών για την απομάκρυνση βαρέων μετάλλων από νερά και απόβλητα, τα οποία να έχουν χαμηλό κόστος, να βρίσκονται σε αφθονία στη φύση, να προέρχονται από ανανεώσιμες πηγές και να μπορούν να αναγεννηθούν ή να ανακυκλωθούν, Τα βιοεξανθρακώματα είναι ανθρακούχα υλικά που παρασκευάζονται από πλούσια σε άνθρακα βιομάζα με θερμική αποικοδόμηση (π.χ. πυρόλυση), απουσία αέρα. Τα τελευταία χρόνια τυγχάνουν ιδιαίτερης προσοχής λόγω των πολλών εφαρμογών τους, συμπεριλαμβανομένης της αύξησης του άνθρακα στο έδαφος, της μείωσης των ατμοσφαιρικών εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου, της αύξησης της γονιμότητας του εδάφους, της παραγωγής βιοενέργειας και της αντιρρύπανσης του περιβάλλοντος. Λόγω της πορώδους δομής τους και της παρουσίας διάφορων δραστικών ομάδων στην επιφάνειά τους (καρβοξυλικές, υδροξυλικές και φαινολικές), είναι πολύ αποτελεσματικά στην απομάκρυνση βαρέων μετάλλων από νερά και απόβλητα. Τα βιοεξανθρακώματα παρασκευάζονται από διάφορες πρώτες ύλες σε διαφορετικές συνθήκες πυρόλυσης Για την απομάκρυνση των βαρέων μετάλλων, έχουν προταθεί πέντε μηχανισμοί: ηλεκτροστατικές αλληλεπιδράσεις μεταξύ των μετάλλων και της επιφάνειας του βιοεξανθρακώματος, ανταλλαγή κατιόντων μεταξύ του μετάλλου και των πρωτονίων που βρίσκονται στην επιφάνεια του βιοεξανθρακώματος, συμπλοκοποίηση των μετάλλων με δραστικές ομάδες, καταβύθιση του μετάλλου με σχηματισμό αδιάλυτων ενώσεων και αναγωγή του μετάλλου ακολουθούμενη από ρόφηση του ανηγμένου είδους στην επιφάνεια του βιοεξανθρακώματος. Ο μηχανισμός και η χωρητικότητα ρόφησης εξαρτώνται από τις ιδιότητες του βιοεξανθρακώματος και από το μέταλλο – στόχο. Σε σύγκριση με τον ενεργό άνθρακα, τα βιοεξανθρακώματα αποτελούν πολλά υποσχόμενα προσροφητικά, που έχουν χαμηλότερο κόστος και μεγάλη αποτελεσματικότητα. Για την αύξηση της χωρητικότητα ρόφησης των βαρέων μετάλλων, γίνονται προσπάθειες τροποποίησης των βιοεξανθρακωμάτων με εισαγωγή σε αυτά ιχνοστοιχείων και οργανικών δραστικών ομάδων, με φυσική τροποποίηση, χημική οξείδωση, επικάλυψη, ενεργοποίηση με ατμό και CO2. Ανάμεσα στα διάφορα είδη βιομάζας, τα βιοεξανθρακώματα ξύλου παρουσιάζουν μεγάλο ενδιαφέρον λόγω των πλεονεκτημάτων τους (όπως μεγάλη ειδική επιφάνεια και μικρό περιεχόμενο σε τέφρα) συγκριτικά με άλλα βιοεξανθρακώματα, τα οποία πιθανών οφείλονται στη μεγάλη περιεκτικότητά τους σε λιγνίνη, κυτταρίνη και ημικυτταρίνη. Επομένως, τα βιοεξανθρακώματα που προέρχονται από ξύλο θεωρούνται χρήσιμα υλικά για την απομάκρυνση βαρέων μετάλλων από νερά και απόβλητα.
Appears in Collections:ΚΠΠ Διπλωματικές Εργασίες

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
134816_ΤΡΙΑΝΤΑΦΥΛΛΟΥ_ΠΑΡΑΣΚΕΥΗ.pdfΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ2.25 MBAdobe PDFView/Open


Items in Apothesis are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.