Nanotechnológia
2010/9. lapszám | Elek Edina | 3322 |
Figylem! Ez a cikk 15 éve frissült utoljára. A benne szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).
Sajnos hazánkban nagy problémát okoz az ivóvizek arzénkoncentrációja. Több mint 400 település érintett e témában, főként az észak- és dél-alföldi régióban. Az arzén a legmérgezőbb hatású félfém, toxikus hatással bír az emberre és minden magasabb rendű élőlényre nézve.
Az országos ivóvízminőség-javító program keretében a településeknek alkalmuk nyílik pályázni, hogy megfelelő pénzforráshoz jussanak a tisztítóberendezések finanszírozáshoz. A program 90%-os támogatást biztosít, azonban a hátrányos helyzetű települések további 5-6%-os támogatást is igényelhetnek az EU önerőalapjából. Fontos megemlíteni, hogy célszerű mihamarabb pályázni, egyrészt azért, mert „a várakozások szerint 2013-tól ivóvízre Magyarország nem kap majd uniós forrást”, nyilatkozta anno Horváth Lászlóné, a KvVM főosztályvezető helyettese, másrészt pedig a zacskós vizek biztosítása a lakosság számára óriási költséggel jár az önkormányzatokra nézve. Megoldásként egy olyan új nanotechnológiát mutatok be az olvasónak, ami merőben más, az önkormányzatok részére költséghatékony ivóvíztisztító technológia. Az ivóvíz kezelése során nanoanyagot (nanorészecskéket), illetve nanotechnológiát használnak. Ez a technológia a vizet gyorsan és hatásosan megtisztítja a nagymolekulás, organikus és anorganikus vegyületektől, ugyanúgy, mint a nehézfémek elemeitől és vegyületeitől. A víztömeg tisztítási hatásfoka a felsorolt elemekre nézve a következő: 89-99%-os az arzén, bór, urán, vas, króm, réz, cink, nikkel és mangán esetében, 96%-os a foszforra nézve, 95%-os a vinilklorid, 86%-os a diklór-etilén esetében, miközben a KOIMn 94%-os.
Nanotechnológia működési diagramja
Miben más ez az ivótisztító technológia?
A nanotechnológia és nanorészecskék használata lehetővé teszi, hogy az ivóvízkezelés és az élelmiszeripar számára történő vízkezelés elkerülje a manapság elterjedt drága, hagyományos folyamatot. A jelenlegi technológiák drága berendezéseket, filtereket, ionos cserélőket és alapanyagokat használnak, így az e típusú berendezések működtetése nagy anyagi ráfordítást igényel. A nanotechnológia beszerzési kiadásai kb. 20-25%-kal alacsonyabbak, mint a klasszikus technológiák esetében, az üzemeltetési kiadások pedig 25-30%-kal. A nanotechnológiás vízkezelés és az eredményezett víz minősége megfelel a WHO normáinak, ugyanúgy, mint a német ivóvíz standardnak.
Az 1. táblázat a klasszikus és a nanotechnológiás vízkezelési technológialáncok összehasonlítását reprezentálja:
Hagyományos módszer Nanotechnológiás vízkezelés Nyers víz Felszíni víztartályokból vagy folyókból Föld alatti és kútvíz Ivóvízkezelés Ivóvízkezelés A reaktorban lejátszódik: Flokuláció Flokuláció, kondenzáció, adszorbció, Kondenzáció mangán, vas, arzén, bór stb. eltávolítása Filtráció és adszorbció Vas és mangán eltávolítása Továbbá lejátszódik: Lágyítás és stabilizálás Lágyítás és stabilizálás Mikrofiltráció és ultrafiltráció Mikrofiltráció és ultrafiltráció Sótalanítás Sótalanítás Megerősítés Megerősítés Savtalanítás és a pH-érték módosítása Savtalanítás és a pH-érték módosítása Oxidáció Oxidáció Egészségügyi kezelés (különböző fertőtlenítések) Egészségügyi kezelés
2. táblázat: tisztítási hatásfok a különböző anyagokra nézve
BE (mg/l) KI (mg/l) hatékonyság (%) Uránium 4,90 0,021 99,0 Vas 60,80 0,010 99,0 Mangán 1,10 0,200 82,0 Króm 0,70 0,010 86,0 Réz 0,13 0,010 93,0 Nikkel 0,15 0,050 67,0 Cink 0,84 0,020 98,0 Foszfor teljes 8,40 0,300 96,0 Foszfát 33,80 18,300 46,0 Arzén 4,80 0,071 98,8 Vinil-klorid 1600,00 80,700 95,0 1,1-dichlorethylenes 9,80 0,300 97,0 1,2-trans-dichlorethylenes 2,20 0,300 86,0 Ammónium 12,50 0,050 99,0 Fluoridok 21,20 0,270 98,0 Szilícium-dioxid 183,00 9,410 95,0 Kalcium 499,00 65,300 88,0 Nátrium 80,10 31,100 62,0
3. táblázat Főbb műszaki paraméterek
Teljesítmény m³/óra 1 2 5 10 Helyszükséglet m 3×4 3×4 7×4 9×5 Max. felvett teljesítmény kW 2 4,5 7,5 12
A legújabb fejlesztésű technológia
A technológia a „turbulens-labirintus” reaktor ivóvízkezelésén alapul, mégpedig 20-1000 nm méretű nanorészecskék felhasználásával, amelyeknek egyszerre szorbeáló (felszívó), adszorbeáló és flokkulációs tulajdonságai vannak, és atomszinten reagálnak a különböző elemekkel és vegyületekkel. A gyors és hatékony vízkezelés főleg a nanorészecskék ezen tulajdonságainak köszönhető. Az ivóvízkezeléshez 20-280 nm méretű nanorészecskéket használnak, amelyek kémiai öszszetétele 98-99% Fe + Fe2O3 és 1-2% Ti, speciális Fe° felüleű TiO23, 45 m²/g-ban, amelyek koncentrációja 0,5-20 g/m³ között mozog. Ez az anyag semmilyen toxikus vagy káros anyagot nem tartalmaz, és minden, ivóvízkezelésre vonatkozó higiéniai normának megfelel.
A technológia bemutatása
A tisztítandó vizet a „turbulens-labirintus” reaktorba vezetik, amelybe az adagolópumpa a nanorészecskés keveréket adagolja. A reaktorban olyan fizikális körülmények vannak kialakítva, amelyek a nanorészecskék és az eltávolítandó molekulák intenzív és sokszor ismételt összeütközését váltják ki. Ezután a víz, együtt a nanorészecskékkel, az ülepítő tartályba vezetődik, ahol a gravitációs erőknek köszönhetően a nanorészecskék a felvett anyagokkal együtt a fenékre ülepednek. A kitisztított víz ezután továbbhalad a klasszikus kezelésre, a leülepedett nanorészecskéket és szennyeződést pedig regeneráció vagy likvidáció várja. A reaktor minden mai alacsony teljesítményű vízkezelő rendszerbe beszerelhető, és szükség szerint betelepíthető a már létező technológialáncba. A reaktor nem igényel kezelőszemélyzetet, nem használ elektromos energiát! Minden fizikális folyamat itt a vízáram szivattyú által szolgáltatott kinetikai energiájának köszönhető, valamint a reaktor speciális szerkezetének. A berendezés élettartama 25-30 év. A nanotechnológiát az EGGIS technológia teszi kompletté, ami a víz előkezelésére szolgál. Az EGGIS alapelve a vízáram által okozott elektromágneses erőtér-változáson alapul. Az EGGIS modulban levő elektromágneses mező számos elektrokémiai folyamatot vált ki. Eközben a reaktor elektródái buborékok formájában hidrogént, oxigént és klórt termelnek, amelyek aktívan részt vesznek az elektrokémiai reakcióban. A szilárd szennyezőanyagok maradékát az elektródákról leváló fémionok kötik meg, és a felszálló vízzel, valamint a buborékokkal a felszínre kerül, majd az iszaptartályba ürül. Az EGGIS technológia használata lehetővé teszi a nanotechnológiás rendszer hatékonyságának növelését, valamint az adagoló nanorészecskék mennyiségének optimalizálását. A teljes technológialánc egy vagy több standard 20 lábas konténerben elhelyezhető! A konténer akár acél tartószerkezetre is elhelyezhető. A rendszer minden esetben sík betonalapra helyezhető. A technológialáncot iszappréssel lehet kompletté tenni.
A nanotechnológia bölcsője Jászivány
2010. június 21. a nagy változás kezdete Jászivány településen. Ez az a nap, amikor a számos vezető szakmérnökből álló csapat együttműködésével megkezdődött a nanotechnológiás arzénmentesítő reaktor tesztelése a határértéket meghaladó ivóvíz tisztítása céljából. A reaktor négynapos folyamatos működése mellett a szakemberek három egymást követő napon mintavételezték a befolyó arzéndús és a kifolyó tisztított ivóvizet, a mintákat a szolnoki Techno-Víz Kft. vizsgálta be arzénkoncentrációra nézve. A három egymást követő napon mért koncentrációk a következők voltak: 29 µg/l, 23 µg/l, 25 µg/l. Ezek a koncentrációk jóval meghaladják az új EU direktíva (98/83/EC) által megengedett 10 µg/l-es határértéket. A nanotechnológiás tisztítás célja a magas arzénkoncentráció határérték alá való csökkentése. Ahogy a mérési eredmények is bizonyítják, a reaktor az elvárások szerint működik. Mindhárom kifolyási, tisztított ivóvízminta arzénkoncentrációja kisebb volt, mint 1, azaz méréshatár alatti értéket értek el a tisztítás során.
A jövő
Első számú prioritásként természetesen a minél több ivóvízproblémával küszködő település lajtoskocsiból való ivóvízmegoldásának a kiküszöbölése szerepel. Fontos kiemelni, hogy bárki előzetes egyeztetés alapján megtekintheti a tesztberendezést. Összességében elmondható, hogy a fentiekben bemutatott új nanotechnológia mérföldkőnek számít az ivóvízkezelésben, hatásfokát tekintve a leghatékonyabb technológia az iparágban. A pályázati lehetőség kihasználásával pedig a lakosság tiszta ivóvízzel való ellátása – oly hosszú idő után – végre megoldhatónak tűnik.
