Proiecte colaborative de cercetare aplicativa, programul Parteneriate Contract nr. 92/1.07.2014 Materiale şi procese inovative pentru îndepărtarea selectivă a metalelor grele din apele uzate (HAP-CHIT-MAG) Director: Conf.dr. Claudia Maria SIMONESCU Durata: 39 luni Valoarea totală a contractului: 1.442.550 lei Bugetul de stat: 1.250.000 lei Cofinantare: 192.550 lei
9
Embed
Proiecte colaborative de cercetare aplicativa, programul ...hapchitmag.chimie.upb.ro/8 raport_2014.pdf · ape reziduale cu conţinutde ioni metalici. - O parte din materialele sintetizate
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Proiecte colaborative de cercetare aplicativa,
programul Parteneriate
Contract nr. 92/1.07.2014
Materiale şi procese inovative pentru îndepărtarea selectivă a
metalelor grele din apele uzate
(HAP-CHIT-MAG)
Director: Conf.dr. Claudia Maria SIMONESCU
Durata: 39 luni
Valoarea totală a contractului: 1.442.550 lei
Bugetul de stat: 1.250.000 lei
Cofinantare: 192.550 lei
Rezumat
Proiectul intitulat Materiale şi procese inovative pentru îndepărtarea selectivă a metalelor grele din apele uzate se
înscrie în preocupările globale ale omenirii de a avea acces la resurse de apă potabilă în condiţiile în care sursele de
apă sunt din ce în ce mai intens poluate. Cele mai importante surse antropice de poluare cu metale grele sunt apele
reziduale provenite de la diverse industrii cum ar fi: depunerile galvanice, industria pielăriei, industria textilă,
industria coloranţilor, industria minieră. Deoarece metalele grele nu sunt biodegradabile şi se pot (bio)acumula în
ţesuturile vii ajungând direct sau prin intermediul lanţului trofic în organismele umane, majoritatea fiind toxice,
îndepărtarea acestora din apele uzate este în prezent impusă prin norme legislative. Tehnologiile de îndepărtare a
metalelor grele din apele uzate includ precipitarea, schimbul ionic, electrodepunerea, procese membranare, sorbţia,
sechestrarea prin cementare. Toate aceste tehnologii prezintă avantaje şi dezavantaje (costurile mari de operare, dar
şi faptul că unele dintre acestea conduc la obţinerea de nămoluri încărcate cu metale grele care fie vor fi depozitate
şi astfel poluarea apei se transformă într-o poluare a solului cu deşeuri, fie necesită o procesare ulterioară).
Prin proiectul propus se urmăreşte dezvoltarea unor materiale (la scară nano- şi micro) cu selectivitate mare pentru
îndepărtarea/reţinerea metalelor grele din apele uzate, prin reacţii de sinteză în fază solidă, precipitarea din soluţii
apoase şi respectiv, prin tehnici neconvenţionale precum sol-gel şi sinteza în câmp de microunde. Produşii vor fi atât
sub formă de pulbere, granule/microsfere (hidroxiapatită, magnetită şi chitosan), cât şi compuşi cu structură
complexă, compozite ale chitosanului, chitosan reticulat cu glutaraldehidă, magnetite/ferite funcţionalizate cu
organosilani. Se va urmări creşterea selectivităţii, capacităţii de sorbţie, durabilităţii şi stabilităţii în medii acide.
Materialele obţinute vor fi testate în procesul de îndepărtare/reţinere a metalelor grele (Pb(II), Cu(II), Ni(II) şi Zn(II)) din
soluţii sintetice şi ape uzate reale în scopul identificării materialului cu selectivitate şi capacitate de sorbţie mare. Se
vor face teste în regim static şi continuu pentru a se stabili influenţa unor factori (timp de contact, viteza de agitare,
pH-ul, dimensiunea materialului adsorbant, înălţimea patului de adsorbant, concentraţia ionului metalic în soluţia/apa
reziduală iniţială, prezenţa unor ioni metalici competitori) asupra procesului de sorbţie. Se vor realiza studii cinetice
şi termodinamice pentru stabilirea mecanismelor implicate în procesul de sorbţie pentru elaborarea unei tehnologii
cu aplicabilitate industrială.
Unele dintre produsele secundare rezultate vor putea fi valorificate prin utilizarea în diferite sectoare industriale ca:
industria ceramică, industria materialelor de construcţie, iar celelalte vor fi supuse procesului de desorbţie şi
reutilizare. Materialele şi tehnologiile propuse pot fi considerate componente importante ale dezvoltării durabile a
societăţii, deoarece urmăresc îmbunătăţirea stării de sănătate a populaţiei, protejarea mediului, reutilizarea şi
reintegrarea apelor epurate în circuitul natural şi industrial, valorificarea produselor secundare reziduale prin
reutilizarea în sectoare industriale, crearea de noi locuri de muncă pentru cercetătorii tineri, dar şi pentru persoane
din zone urbane, în special cele poluate industrial.
Obiective majore
Optimizarea metodelor de preparare a nano/microparticulelor de hidroxiapatită, chitosan, chitosan reticulat cu
glutaraldehidă, compozite hidroxiapatită-chitosan, precum şi a nanoadsorbanţilor magnetici (magnetită,
magnetită funcţionalizată cu organosilani, ferite). In acest sens se vor utiliza metode tradiţionale şi
neconvenţionale de sinteză în scopul obţinerii de micro/nanoparticule de hidroxiapatită, chitosan, chitosan
reticulat cu glutaraldehidă, compozit hidroxiapatită-chitosan, nanoadsorbanţi magnetici cu capacitate de sorbţie
mare, cunoscut fiind faptul ca metoda de sinteză are un rol important asupra morfologiei, suprafeţei specifice,
stoechiometriei şi cristalinităţii materialului. Ca metode tradiţionale se vor utiliza precipitarea chimică şi reacţiile
în fază solidă. Ca metode neconventionale se vor utiliza: metoda precipitării chimice prin încălzirea în camp de
microunde, metoda feritizării pe cale umedă si metoda sol-gel. Metoda precipitării chimice prin încălzirea în
câmp de microunde este o metodă considerată durabilă ("verde"/curată) deoarece substanţele chimice utilizate
nu sunt toxice, condiţiile de lucru sunt relativ simple, nu implică utilizarea solvenţilor, iar timpul de reacţie este
redus. In cadrul acestei metode se va realiza un control strict al parametrilor de sinteză (concentraţia soluţiilor,
temperatura, pH-ul, timpul de reactie) pentru o bună reproductibilitate şi un control al proprietăţilor specifice ale
materialelor sintetizate. Prin aceste metode se urmăreşte obţinerea de pulberi ultrafine cu suprafaţă specifică
mare, reactivitate chimică crescută şi capacitate mare de sorbţie a metalelor grele din soluţii apoase şi ape uzate
industriale. Se va realiza un studiu sistematic privind factorii implicaţi în procesele de sinteză. Se vor optimiza şi
dezvolta acele metode de sinteză care să conducă la materiale (la scară nano şi micro) inovative cu aplicaţii în
remedierea mediilor contaminate.
Investigarea posibilităţii de utilizare a materialelor obţinute în procese de îndepărtare a metalelor grele din
soluţii sintetice cu compoziţii similare cu cele din apele uzate, în regim continuu şi discontinuu.
Testarea şi selectarea nano/microadsorbantilor obtinuţi, în procesele de indepartare a ionilor metalelor grele din
apele uzate din industria minieră şi ateliere de acoperiri galvanice. Materialele selectate vor fi testate în procesul
de îndepărtare a ionilor metalelor grele din soluţiile reale în regim continuu şi static pentru stabilirea celei mai
bune tehnologii de laborator de indepărtare a poluanţilor din medii contaminate. Se vor stabili parametrii cinetici
şi termodinamici ai procesului de sorbţie.
Dezvoltarea tehnologiei de laborator pentru îndepărtarea eficientă a metalelor grele din apele uzate ca o metodă
inovativă de reducere a nivelului poluării - principiu de bază al dezvoltării durabile.