Univerzitet u Novom Sadu
Prirodno­matematički fakultet
Departman za hemiju, biohemiju i zaštitu životne sredine
Ud ž j za unapređenje
Udruženje
đ j zaštite
š i životne
ži
sredine
di „Novi Sad“
N i S d“
Mirisne komponente u vodi za piće: poreklo i kontrola sadržaja primenom
ozonizacije i unapređenih oksidacionih procesa
Dr Jelena Molnar, docent
Novi Sad 2­5. septembar, 2014.
Kvalitet vode
•
•
•
Kvalitet vode obično je vezan za sadržaj:
nutrijenata,
j
, bakterija,
j , teških metala i p
prioritetnih p
polutanata
(komponente koje uzrokuju značajne zdravstvene efekte poput pesticida,
industrijskih hemikalija, naftnih ugljovodonika).
Nove klase p
polutanata jjavljaju
j j
se u vodi u izuzetno niskim
koncentracijama 1 ng/l‐1 µg/l; u nekim slučajevima i do 100 µg/l.
Ove komponente se ubrajaju u prioritetne organske polutante (eng.
emerging
g g organic
g
contaminants)) i obuhvataju:
j
9 hormone,
9 antibiotike,
9 surfaktante,
surfaktante
9 toksine algi i
9 komponente koje uzrokuju neprijatan
miris i ukus (taste and odor compounds
compounds)).
Novi Sad 2‐5. septembar, 2014. Komponente koje uzrokuju specifičan miris i ukus vode ((eng. taste and odor compounds, T&O
g taste and odor compounds, T&O) p
)
•
•
•
Primarni izvor T&O komponenti u vodi za piće su alge i bakterije iz
i
izvorišta
iš
(
(površinska
ši k voda),
d ) koje
k j normalno
l
cvetaju
j u uslovima
l i
povišene temperature i nutrijenata.
Čest razlog neprihvatljivog kvaliteta vode za piće.
Antropogeni izvori:
– ispuštanje otpadnih voda i
– izlivanje
j hemikalija
j – uticajj na kvalitet p
podzemne i p
površinske vode.
Novi Sad 2‐5. septembar, 2014. Poreklo i izvori komponenti koje utiču na miris i ukus (eng. taste and odor compounds, T&O) u životnoj sredini
Komunalne i otpadne vode iz bolnica
Veštačka đubriva
Poljoprivreda
Zemljište
Deponija
Septičke jame
Sediment
Curenje i direktna ispuštanja
Tretman otpadnih voda
Vodena faza
Curenje
Industrijske
otpadne vode
Površinska voda
Mulj
Zemljište
Intersticijalna voda
POM, alge, cijanobakterije
j
j
Nezasićena zona
Curenje mikrobiološka ik bi l šk
aktivnost
Podzemna voda
Podzemna voda
Distributivni sistem
Tretman vode p
za piće
Novi Sad 2­5. septembar, 2014. Nusprodukti oksidacije / dezinfekcije
Novi Sad 2‐5. septembar, 2014. T&O komponente – generalna podela
“T&O” komponente
Miris (asocijacija na . . .)
Prag mirisa
(ng/l)
Izvor
Prirodne “T&O” komponente
Geosmin (GSM)
2‐metilizoborneol (MIB)
2‐izopropil‐3‐metoksipirazin
p p
p
β‐inon
β ikl it l
β‐ciklocitral
Cis‐3‐heksen‐1‐ol
1‐penten‐3‐on
Dimetil trisulfid
Zemljani, ustajao
Zemljani, ustajao
Raspad
p vegetacije; čađav, g
j ;
,
mokar, vlažan papir
Drvo, buđ, ustajao miris, prašina od uglja
Ljubičice
V ć
Voće
Trava
Ustajala riba
Raspad vegetacije
7
19000
70000
1250
10
3‐metil‐1‐butanal (izovaleraldehid)
Fuzelovo ulje
150
Trans, cis‐2,6‐nonadienal
Trans‐2, trans‐4‐dekadienal
Trans‐2, trans‐4‐heptadienal
Vodonik sulfid
d k lf d
Krastavac
Riba; ulje; krastavac
Trava; ulje; riba
Pokvarena jaja
k
20
300
25000
0,47
2‐izobutil‐3‐ metoksipirazin
Novi Sad 2‐5. septembar, 2014. 4
15
0,2
,
1
Cijanobakterije i aktinomicete
Cijanobakterije i aktinomicete
Aktinomicete; biohemijsko
;
j
razlaganje
g j
trave
Alge
Zelene alge, cijanobakterije
Cij
Cijanobakterije
b kt ij
Alge
Alge, cijanobakterije
Bakterijska dekompozicija cvetanja algi i trave
Cijanobakterije
Zelene alge
Alge
Alge
Anaerobni
b mikroorganizmi
k
u površinskoj
š k
vodi ili sulfati u podzemnoj
Komponente koje utiču na organoleptički kvalitet vode za piće ­ uzrokuju specifičan miris i ukus (eng. taste and odor compounds, T&O)
“T&O” komponente
Miris
Prag mirisa (ng/l)
Izvor
“T&O” komponente u distribucionom sistemu
2,4,6‐trihloranizol (TCA)
Ustajao
0,03
2,4,6‐tribromanizol (TBA)
Zemljani, ustajao
0,03
2,6‐di‐terc‐butil‐4‐metilfenol (BHT)
Benzotiazol
Plastika
Nije dostupno
Hemikalije
j
80
Metilacija 2,4,6‐trihlorfenola na biofilmu
Metilacija 2,4,6‐bromfenola mikroorganizmima
Curenjem iz polietilenskih cevi
Polietilen/polietilenske cevi visoke /p
gustine “T&O” komponente generisane tokom tretmana vode za piće
Aldehidi malih molekulskih masa (>heptanal)
2‐hlorfenol
f
2,6‐dibromfenol
Jodoform
Hloramini i preveliki rezidual hlora
Novi Sad 2‐5. septembar, 2014. Voće
>30 (undekanal)
Ozonizacija
Lekovi
Lekovi
Lekovi
Hlor
360
0,5
30
Hlorovanje fenola
f
Hlorovanje fenola u prisustvu Br‐
Hlorovanje u prisustvu I‐
Hlorisanje preko prevojne tačke
Cijanobakterije (plavo­zelene alge)
j
j (p
g )
•
•
•
•
•
•
Cijanobakterije poznate i kao plavo‐zelene alge ili cijanofite.
S biološkog
Sa
bi l šk aspekta,
kt one nisu
i alge
l (multićelijske
( ltić lij k biljke)
biljk ) većć bakterije.
b kt ij
Ovo nije bilo poznato sve do otkrića savremenih mikroskopa, tako da se
termin plavo‐zelene alge i dalje koristi.
Cij
Cijanobakterije
b kt ij su fotosintetske
f t i t t k bakterije;
b kt ij pored
d plavo‐zelene
l
l
neke
k vrste
t
mogu imati i drugu boju (crvena, braon ili žuta).
Najčešće su detektovane u eutrofnim vodama (visok sadržaj nutrijenata),
plitkim akumulacijama,
akumulacijama bentosu,
bentosu akvatičnom korovu.
korovu
Tokom 1960, i 1970.‐ih godina otkriveno je da cijanobakterije produkuju
geosmin i metilizoborneol,
metilizoborneol kao intracelularne nusprodukte.
Novi Sad 2‐5. septembar, 2014. Geosmin i MIB
•
•
•
•
•
•
Geosmin (1,2,7,7‐tetrametil‐2‐norborneol) i MIB su niskomolekularni volatilni
tercijarni alkoholi.
Prisustvo cijanobakterija i aktinomiceta (grupa gram pozitivnih bakterija),
bakterija) gljiva i
drugih mikroorganizama je generalno odgovorno za formiranje geosmina i MIB‐a,
mada ne dolazi u svim slučajevima do njihovog formiranja.
MIB se p
produkuje
j tokom životnogg ciklusa ovih bakterija.
j
Geosmin je obično “zarobljen” u ćelijama i oslobađa se prilikom izumiranja ovih
bakterija.
Generalno, kako cvetanje odmiče, bakterije izumiru, oslobađajući ove mirisne
komponente u najvećim koncentracijama u vodu.
Pored toga, ove komponente u vodu mogu dospeti i raspadom drveta, lišća i drugih
prirodno prisutnih organskih materija u površinskim vodama.
Nutrijenti
Visoke
i k
temperature
Novi Sad 2‐5. septembar, 2014. Cijanobakterije
Cvetanje
Biodegradacija
Oslobađanje
MIB-a i
geosmina u
vodu
Aktinomicete
•
•
•
•
•
Aktinomicete su bakterije koje formiraju spore čiji rast podseća na
grananje vlakna u vodi.
Imaju jednostavne ćelije; takođe žive i u zemljištu produkujući
geosmin.
Rastu akvatičnih aktinomiceta pogoduje aerobni mulj, raspad
vegetacije, a detektovane su i u izmetu nekih školjki.
Ove bakterije potpomažu degradaciju celuloze i drugih delova biljki i
napreduju zajedno sa cvetanjem algi.
Aktinomicete, kao i cijanobakterije produkuju geosmin i MIB.
MIB.
Novi Sad 2‐5. septembar, 2014. Druge alge i prirodni izvori
g
g p
•
•
•
•
Cvetanje plavo‐zelenih algi u akumulacijama može da produkuje miris
na travu ili ribu.
Znatno‐braon alge naročito vrsta Synura, može da produkuje miris na
krastavce, dinju ili ribu.
Tokom biološke aktivnosti u površinskim vodama može nastati 2,4‐
heptadienal i dekadienal,
dekadienal koji imaju užegao, miris na ribu.
Rastvoreni metali,
metali, kao npr.
p cink,, mangan,
g , bakar i ggvožđe mogu
g da
uzrokuju miris vode na metale.
Novi Sad 2‐5. septembar, 2014. Cvetanje algi i bakterija
•
•
•
•
•
•
Tačan mehanizam produkovanja geosmina i MIB, kao i
mnogi od njihovih bioloških izvora još uvek nisu poznati.
poznati
Poznato je da do cvetanja u površinskoj vodi dolazi kada su
uslovi svetlosti, temperature i sadržaja nutrijenata povoljniji
za prisustvo jedne vrste bakterija ili algi u odnosu na druge,
druge
čime jedna vrsta postaje dominantna.
Ovo predstavlja ekološku neravnotežu, što je obično
izazvano zagađenjem,
zagađenjem praćeno povećanjem sadržaja nitrata,
nitrata
organskog fosfora i amonijaka.
Cvetanje se najčešće odvija sezonski.
P l ć i zima
Proleće
i
k kt i tič i su za zlatno‐braon
karakteristični
l t b
alge,
l a leto
l t i
jesen za bakterije koje produkuju geosmin i MIB.
Generalno, septembar je mesec kada u najvećoj meri dolazi
d cvetanja.
do
t j
Novi Sad 2‐5. septembar, 2014. Problem zdravstveno bezbedne vode za piće
Problem GSM i MIB više estetskog karaktera; nije povezan sa ij
zdravstvenim efektima
Novi Sad 2‐5. septembar, 2014. Pri jako niskim koncentracijama (nekoliko ng/l)
(nekoliko ng/l) stvaraju problem T&O komponente i konvencionalne tehnologije
Tehnologije
Efikasnost
Literatura
K
Koagulacija
l ij
9 Primena
P i
Al ij fik
Al, nije efikasna za uklanjanje kl j j
geosmina i MIB
B
Bruce et al.
t l (2002)
Oksidacija sa KMnO4, Cl2, ClO2
9Mala efikasnost za KMnO4 čak i pri visokim dozama; 9rezidual hlora može da pojača ili maskira
9rezidual hlora može da pojača ili maskira miris pre nego da ga ukloni. 9Rezistentnost tercijarnih alkohola prema oksidantima.
Glaze et al. (1990); Song and O’Shea (2007); Qi et al (2010)
Qi et al. (2010)
PAC
9Uklanjanje
Uklanjanje GSM i MIB manje efikasno u GSM i MIB manje efikasno u
odnosu na druge kontaminante; 9prisustvo POM redukuje kapacitet PAC. 9Primena hlora i hloramina u predtretmanu ima negativan uticaj na adsorpciju MIB na PAC.
Nerenberg et al. (2000); Nerenberg
et al (2000);
Chestnutt et al. (2007)
Biofiltracija i termalna oksidacija na visokim temperaturama
9Uklanjanje sumpornih jedinjenja; 9visoki operativni troškovi i produkovanje velike količine otpada koji zahteva dodatni tretman
Sun et al. (2008)
Novi Sad 2‐5. septembar, 2014. GSM i MIB – GAC/PAC adsorpcija
/
p j
Efikasnost GAC/PAC tretmana
Literatura
9Simultana adsorpcija POM
9Simultana
adsorpcija POM i MIB na GAC zavisi od distribucije i i MIB na GAC zavisi od distribucije i
Newcombe et al
Newcombe et al. veličine pora;
(2002)
9Molekuli POM veličine kao MIB rezultuju glavnom kompeticijom
9Manji molekuli POM jako se adsorbuju na raspoloživa adsorpciona mesta
9Veći molekuli POM redukuju adsorpcioni kapacitet, usled blokiranja pora
9GSM se efikasnije adsorbuje u odnosu na MIB na PAC
9P i t POM
9Prisustvo POM značajno redukuje adsorpcioni kapacitet za č j
d k j d
i ik
it t
MIB/GSM
Cook et al. (2001; 2004)
9 razvijen model za predviđanje adsorpcije MIB/GSM na GAC
Pirbazari et al.
(1993)
Novi Sad 2‐5. septembar, 2014. Uklanjanje T&O primenom unapređenih oksidacionih procesa (AOPs)
Najčešće primenjivani AOPs za uklanjanje T&O komponenti i reaktivne vrste koje se formiraju tokom procesa
reaktivne vrste koje se formiraju tokom procesa
AOPs
Tretman ozonom, O3
Reaktivne vrste
•OH, HO •, HO •, O •‐, 2
3
2
•‐
O3
•OH, O •‐, O •‐
2
3
•OH, HO •
2
•OH
•OH, HO •/ O •‐, O •‐
2
2
3
O3/H2O2
Fenton proces, H2O2/Fe2+
Foto‐Fenton procesi
UV/O3, UV/H2O2 i UV/O3/H2O2
•OH, H+, e‐
V‐UV (λ<190 nm)
aq
Fotokatalitički tretman: •OH, h
OH h+, O
O2•‐, ee‐, 1O2, UV/VIS sa TiO2, ZnO itd. HO2•, HOO•, Tretman sa ultrazvukom •OH, •H
•OH, •H, e‐
γ‐radioliza
aq
Novi Sad 2‐5. septembar, 2014. •
•
•
•OH visoko reaktivne vrste koje vode degradaciji ciljanih polutanata
polutanata.
Velike brzine reakcija i neselektivna oksidacija, što omogućava efikasan tretman
omogućava efikasan tretman više različitih kontaminanata. Mogućnost generisanja •OH na mnogo različitih načina u
na mnogo različitih načina u skladu sa potrebama.
Mesta primene AOPs
p
•
•
•
Performanse AOPs tretmana mogu se unaprediti npr. simultanom ili
sekvencijalnom primenom više različitih AOPs.
Kombinacija AOPs sa konvencionalnim fizičko‐hemijskim procesima
može biti efikasno tehnološko rešenje za postizanje zdravstveno
bezbedne vode za piće.
Kuplovanje AOPs sa ekonomski isplativim biološkim procesima, pri
čemu se pored T&O mogu ukloniti i drugi u vodi prisutni perzistentni,
toksični i slabo biodegradabilni organski polutanti.
Publikacije vezane za primenu AOPs u T&O tretmanu tokom poslednje decenije
Novi Sad 2‐5. septembar, 2014. Uklanjanje GSM i MIB primenom O
j j
p
3 i AOPs
Početna koncentracija
Matriks
AOPs uslovi procesa
Efikasnost i kinetika
Literatura
Nije dostupna
Nije dostupna
Predtretirana rečna voda, Predtretirana
rečna voda
laboratorijski uslovi
1 mg O3/l
1 mg O
~ 70% uklanjanja za 20 min.
70% uklanjanja za 20 min
Meunier et al. Meunier
et al
(2006)
8,6‐40 ng/l
Rečna voda, laboratorijski uslovi
O3, O3/H2O2
0,5‐2,1 mg O3/l
Do 95% degradacije primenom 2 mg O3/l; dodatak H2O2 povećava stepen uklanjanja za oko 10%
Atasi et al. (1999)
15‐100 ng/l
Površinska voda, laboratorijski uslovi
3,75‐11,25 mg O3/l
> 95% uklanjanja za 20 min.
Westerhof et al. (2006)
500 ng/l
Površinska voda
O3/UV (LPUV na 254 nm), 5000‐6000 J/m2, 1,5‐3 mg O3/l
Potpuno uklanjanje za 2‐3 min.
Collivignarelli i Sorlini (2004)
59±13 ng/l
Predtretirana prirodna voda
UV/H2O2, 1100 mJ/cm2, 5,5 mg H2O2/l
93% uklanjanja
Modifi et al. (2002)
10 ng/l
Prirodna voda
UV/H2O2, (LPUV), 1000 mJ/cm2
Više od 70% uklanjanja
Rosenfeldt et al. (2005)
500 ng/l
500 ng/l
Ultračista voda, voda
laboratorijski uslovi
Imobilisani Degussa P25 Imobilisani
Degussa P25
TiO2/UV (UV lampa λmax na 365 nm), 0,039 g TiO2 film/60 ml
~ 80% uklanjanja za 60 min.
80% uklanjanja za 60 min
Tran et al (2009)
Tran et al. (2009)
10000ng/l
Ultračista voda, laboratorijski uslovi
Suspendovani TiO2/UV (400 W MP UV)
99,63% uklanjanja za 60 min.
Bamuza‐pemou and Chirwa (2010)
100 ng/l
Ultračista i rečna voda, laboratorijski uslovi
UV‐VUV (11W UV/VUV lampe 254 i 185 nm, odnos 4:1)
Kompletno uklanjanje za 30 s (4000 J/m2)
Kutschera et al. (2009)
Ultrazvuk na 640 kHz, 4 ⁰C
> 90% degradacije za 40 min.
Song and O’Shea (2007)
10 µg/l – 1 mg/l
Ultračista voda, Novi Sad 2‐5. septembar, 2014. laboratorijski uslovi
O3 ili •OH?
Novi Sad 2‐5. septembar, 2014. Peter and von Gunten (2007)
Novi Sad 2‐5. septembar, 2014. MIB u
uklanjanje (%
%)
Primeri
Doza ozona (mg/l)
Uklanjanje MIB primenom ozona za nekoliko tipova površinskih voda
(Kawamura, 2000)
Novi Sad 2‐5. septembar, 2014. Novi Sad 2‐5. septembar, 2014. Peter and von Gunten (2007)
Generalni zaključci
j
9 GSM se oksiduje brže od MIB.
9 Povećanje efikasnost GSM i MIB raste sa povećenjem doze ozona, pH,
temperature i dodatkom H2O2.
9 Visok sadržajj huminskih materija
j inhibira degradaciju
g
j MIB ozonom:
nizak sadržaj DOC promoviše formiranje •OH u reakcijama POM sa O3,
dok veći sadržaj DOC utiče na veću potrošnju • OH.
9 Katalitička ozonizacija sa različitim oksidama Al (γ‐AlOOH, γ‐Al
j
(γ
, γ 2O3 i α‐
Al2O3) značajno efikasnija u uklanjanju MIB u odnosu na O3.
9 Značajni faktori: pH, koncentracija O3 i katalizatora. 9 Fotokatalitički procesi: efikasnost uklanjanja MIB i GSM raste sa Fotokatalitički procesi: efikasnost uklanjanja MIB i GSM raste sa
povećanjem doze H2O2 i UV zračenja.
9 Solarni ili UVA/foto Fenton ‐ tehnologija sa mnogo prednosti za visok stepen degradacije; jednostavnost primene i mali troškovi
stepen degradacije; jednostavnost primene i mali troškovi.
9 TiO2 fotokataliza takođe efikasna za uklanjanja MIB i GSM.
Novi Sad 2‐5. septembar, 2014. Produkti oksidativne transformacije MIB i GSM Aldehidi (formaldehid, acetaldehid, propanal, butanal, glioksal i metilglioksal)
Ozon
Ketoni
Karboksilne kiseline
Biciklo transformacioni proizvodi: 4‐hidroksi‐, 1,7,7‐trimetilbiciklo[2.2.1]heptan‐2‐on, 1,7,7‐
trimetilbiciklo[2.2.1]heptan‐2,5‐dion itd; i
ilbi ikl [2 2 1]h
2 5 di i d
O3/H2O2
Nusprodukti oksidativne transformacije MIB i GSM
Karboksilne kiseline otvorenog prstena
Aldehidi i ketoni
Aldehidi (formaldehid, acetaldehid, propionaldehid, n‐butiraldehid, glioksal i metilglioksal)
Katalitička ozonizacija
Ketoni Karboksilne kiseline.
TiO2‐fotokataliza
3,5‐dimetilheksil‐1‐en, 2,4‐dimetilpentan‐3‐
on, 2‐metiletilpropanoat i 2‐heptanal.
Neki transformacioni produkti takođe predstavljaju T&O komponente; neophodnost post‐tretmana nakon AOPs.
Cepanje veze
Predloženi transformacioni mehanizam MIB­a primenom različitih AOPs (Antonopoulou et al 2014)
(Antonopoulou et al., 2014)
Premeštanje
Novi Sad 2‐5. septembar, 2014. Predloženi transformacioni mehanizam GSM­a primenom različitih AOPs (Antonopoulou et al., 2014)
Mogući
mehanizam
Novi Sad 2‐5. septembar, 2014. Uklanjanje benzotiazola primenom O3 i AOPs
Početna koncentracija
Matriks
AOPs uslovi procesa
Efikasnost i kinetika
Literatura
2‐merkaptobenzotiazol (MBT)
600 µm/l
Ultračista voda, laboratorijski uslovi
O3; pH 7
100 % uklanjanja za 6 min.
Fieh et al. (1998)
1 x 10‐5 mol/l
Ultračista voda, laboratorijski uslovi
Fe3+/H2O2/UV (125 W HPUV )5‐
1 x 10‐3 mol H2O2/l; [Fe(III)]0=3 x 10‐60,1‐1 mol/l; pH 2‐4
>80% degradacije za 15‐35 min. u zavisnosti od pH, najefikasnije na pH 2,7‐3,2
Andreozzi et al. (2001)
1 mM
Ultračista voda, laboratorijski uslovi
Suspendovani TiO2/UV (400W HPUV) 50 mg TiO2/15 ml, O2
fluks 1 ml/min, pH 9
98% degradacije za 8h
Habibi et al. (2001)
Ultračista voda, laboratorijski uslovi
H2O2/UV (17 W LPUV ) 5x 10‐3
mol H2O2/l; pH 4[Fe(III)]0=3 x 10‐60,1‐1 mol/l; pH 2‐4
,
/;p
>95% degradacije za 80‐170 min. u zavisnosti od pH, najefikasnije na pH 2,7‐3,2
j
j
p , ,
Andreozzi et al. (2001)
Fe3+/H2O2/UV (125 W HPUV ) 1x10‐3 mol H2O2/l; [Fe(III)]0=3x10‐6 mol/l; pH 2
mol/l; pH 2‐4
4
>90% degradacije za 25 min. (pH 2,7 i 3,2)
>80% degradacije za 55‐65
>80% degradacije za 55
65 min. min
(pH 2 i 4)
Andreozzi et al. (2001)
Benzotiazol 1 x 10‐5 ‐
5 x 10‐5 mol/l
2‐hidroksibenzotiazol (OBT)
1 x 10‐5 mol/l
Ultračista voda, laboratorijski uslovi
Novi Sad 2‐5. septembar, 2014. Produkti oksidativne transformacije benzotiazola
2(3H)‐benzotiazolon i BZ‐2‐sulfit
Ozon
Male organske kiseline: format, oksalat, glioksalat, glikolat, fumarat
Nusprodukti oksidativne transformacije benzotiazola
TiO2‐fotokataliza
2(3H)‐benzotiazolon, BZ‐2‐sulfit benzotiazol‐2‐
sulfonat i anilin sulfonska kiselina. Predloženi transformacioni mehanizam MBT‐aa primenom mehanizam MBT
primenom
različitih AOPs (Antonopoulou et al., 2014)
Novi Sad 2‐5. septembar, 2014. Aromatične T&O komponente
p
Početna koncentracija
Matriks
AOPs uslovi procesa
Efikasnost i kinetika
Literatura
Fenilalanin
60‐240 µm/l
Ultračista voda, ,
laboratorijski uslovi
Suspendovani Degussa P25 p
g
TiO2/UV (125W HPUV λmax> 340 nm), 1,25 g TiO2l, pH=6,5
Kompletno uklanjanje za 20‐55 p
j j
min, 95% smanjenja TOC za 1h
Elsellami et al. (2010)
2,4,6‐trihlora‐
nizol 25 µ/l
Ultračista voda, laboratorijski uslovi
0,5 mg O3/l, pH=5,8; Al oksidi 200 mg/l
37,3% uklanjanja za 10 min. 60‐80% uklanjanja za 10 min. Qi et al. (2009)
2,4,6‐tribroma‐
b
nizol 12‐51 ng/l
Rečna
č voda, laboratorijski d l b
k
uslovi
O3, O3/H
/ 2O2, 0,5‐5,1 mg O3/l; /l
0,5 i 1 H2O2/O3 maseni odnos
d
d
75‐80% degradacije primenom 2 mg O3/l, dodatak H2O2 povećava efikasnost do ph 8
Atasi et al. (1999)
l (
)
Produkti oksidativne transformacije aromatičnih T&O komponenti
Nusprodukti oksidativne transformacije aromatičnih T&O komponenti
Novi Sad 2‐5. septembar, 2014. Katalitička ozonizacija
j
Alifatični amini: metilamin, etilamin, dimetilamin, n propilamin n metiletilamin dietilamin
n‐propilamin, n‐metiletilamin, dietilamin
TiO2‐fotokataliza
Male linearne kiseline: oksalna, acetatna, propanska
Uklanjanje merkaptana i sulfida primenom O3 i AOPs
Početna koncentracija
Matriks
AOPs uslovi procesa
Efikasnost i kinetika
Literatura
2
2‐merkaptobenzimidazol (MBI); para‐tolilmerkaptan (PTM); 2‐merkaptopiridin (MP); 2‐merkaptobenzoksazol (MBO)
k
b i id l (MBI)
lil
k
(PTM) 2
k
i idi (MP) 2
k
b
k
l (MBO)
1 mM MBI
1 mM PTM
1 mM MP
1 mM MBO
1 mM MBO
Ultračista voda, laboratorijski uslovi
Suspendovani TiO2 Degusa P25/UV (400W Hg lampa) 50 mg TiO2/15 ml, O2 fluks 1 ml/min pH 9
ml/min, pH 9
90% degradacije za 8h,
82% degradacije za 10h,
94% degradacije za 5h,
98% degradacije za 1h
98% degradacije za 1h,
Habibi et al. (2001)
Dimetil‐sulfoksid (DMSO)
10 mg/l
Ultračista voda, laboratorijski uslovi
O3 mikromehurići
0,25‐1,50 l O3/min; protok vode 15 l/min
50‐70% uklanjanja za 10‐20 min.
Li et al. (2009)
Dimetilsulfid
10 mg/l
Ultračista voda, laboratorijski uslovi
Fe2+/H2O2, 5‐50 mg H
g 2O2/l; 0,1‐
2+
1 mg Fe /l; T=25‐60°C, pH 3
Maksimalna degradacija (100%) g
j (
)
za 10 min. 50 mg H2O2/l; 1 mg Fe2+/l; T=60°C, pH 3
Kruger et al. (2009)
g
(
)
Novi Sad 2‐5. septembar, 2014. Uklanjanje još nekih T&O komponenti primenom O3 i AOPs
Početna koncentracija
Matriks
AOPs uslovi procesa
Efikasnost i kinetika
Literatura
Kamfor 50 mg/l
Ultračista voda, laboratorijski uslovi
P25 TiO2/UV (MPUV, λmax na 254 nm), 50 mg/250 ml, O2, 45 ml/min, pH 5,2
k=0,115 min‐1, t1/2=6,02 min
Sirtori et al. (2006)
Trans‐2,‐cis‐6‐
nonadienal 6 µg/l; o ad e a 6 µg/ ;
Trans‐2,‐trans‐4‐
dekadienal 100 µg/l;
Trans‐2,‐trans‐4‐
heptadienal 58 µg/l;
Ultračista voda, laboratorijski uslovi
abo ato js us o
H2O2/UV (UV lampa na 254 nm), 6 mg H
), 6 g 2O2//l
100% uklanjanja primenom 4320 mJ/cm
3 0 J/c 2;; 90% uklanjanja primenom 2160 mJ/cm2; 85% uklanjanja primenom 2160 mJ/cm2; Jo and Dietrich ((2009)
009)
Trans 2,‐cis‐6‐
Trans‐2
cis 6
nonadienal 0,5 µM; Jezerska voda, Jezerska
voda
laboratorijski uslovi
1 mg O3/l, 0,5 µM p
1 mg O
/l 0 5 µM p‐CBA
CBA
>98% oksidacije za 10 min
>98% oksidacije za 10 min.
Peter and von Peter
and von
Gunten (2007)
1‐penten‐3‐on
Jezerska voda, laboratorijski uslovi
1 mg O3/l, 0,5 µM p‐CBA
>98% oksidacije za 10 min.
Peter and von Gunten (2007)
Novi Sad 2‐5. septembar, 2014. Novi Sad 2‐5. septembar, 2014. Od nauke do primene
•
•
•
•
TrojanUVSwift™ECT primenjen u Cornwall, Ontario
((2004)) za dezinfekciju
j i uklanjanje
j j T&O komponenti.
p
Sistem postavljen nakon filtracije
Dezinfekcioni (UV mod), za uklanjanje mikroorganizama
uključujući rezistentne na hlor (Cryptosporidium and
Giardia);
Za uklanjanje T&O komponenti promena moda;
uvođenje novih lampi i dodatak oksidanta H2O2
Novi Sad 2‐5. septembar, 2014. Novi Sad 2‐5. septembar, 2014. Packaged Ozone UV AOP with Ozone UV AOP with
Controls and On‐Line TOC Analyzer
Novi Sad 2‐5. septembar, 2014. Novi Sad 2‐5. septembar, 2014. Umesto zaključka
j
9 Poslednje decenije porast interesovanja za primenu AOPs u uklanjanju T&O komponenti. Glavni cilj je uklanjanje T&O komponenti ispod praga mirisa.
i i
• GSM i MIB najviše doprinose neprijatnom mirisu u vodi za piće.
• MIB perzistentniji na oksidaciju u odnosu na GSM.
• UV – AOPs naročito pogodni za tretman T&O u vodi, brza kinetika, visok stepen mineralizacije.
• Problem: formiranje transformacionih , odn. oksidacionih nusprodukata.
j
,
p
• Još uvek nema dostupnih podataka vezanih za njihovu toksičnost i kvalitet AOPs tretirane vode; u nekim slučajevima su i nusprodukti oksidativne transformacije T&O komponente.
j
p
Neophodno poznavanje strukture produkata oksidacije, praćenje njihove toksičnosti i kvaliteta tretirane vode za optimizaciju procesa i njihov
toksičnosti i kvaliteta tretirane vode za optimizaciju procesa i njihov odabir za primenu na realnim postrojenjima za pripremu vode za piće. Novi Sad 2‐5. septembar, 2014. 
Download

poreklo i kontrola sadržaja (ozonizacijom/AOPs