V okviru 92. doktorskega seminarja Grajeno okolje bo imel Matej Čehovin predstavitev doktorske disertacije pred zagovorom z naslovom:
Optimizacija naprednih oksidacijskih postopkov pri oksidaciji organskih spojin v postopkih priprave pitne in bazenske vode.
Doktorski seminar bo v četrtek, 6. julija 2017, ob 12. uri v svečani dvorani UL FGG (Jamova c. 2).
Vljudno vabljeni!
OPTIMIZACIJA NAPREDNIH OKSIDACIJSKIH POSTOPKOV PRI OKSIDACIJI ORGANSKIH SPOJIN V POSTOPKIH PRIPRAVE PITNE IN BAZENSKE VODE
Povzetek
Predmet obravnave doktorske disertacije je uporaba naprednih oksidacijskih postopkov na osnovi ozona, vodikovega peroksida in UV svetlobe ter hidrodinamične kavitacije za oksidacijo naravnih in sintetičnih organskih spojin v pitni in bazenski vodi. Že povsem naravno prisotne organske snovi, med njimi npr. huminske kisline, v virih pitne in polnilne bazenske vode lahko povzročajo nezaželene vplive na organoleptične in mikrobiološke lastnosti le-te, še posebej pa so lahko, zaradi nastanka škodljivih stranskih produktov oksidacije, problematične ob uporabi klora, ki je v svetovnem merilu še vedno najpogosteje uporabljeno dezinfekcijsko sredstvo. Sintetične organske spojine so v virih pitne vode še posebej nezaželene, saj že dokazanih dolgoročnih negativnih učinkov le-teh na zdravje ljudi in vodnih (mikro)organizmov (še) ne poznamo oz. razumemo dovolj dobro. Konvencionalni postopki priprave in čiščenja pitne in bazenske vode so za odstranjevanje nekaterih naravnih in umetnih organskih snovi le delno učinkoviti. Mnogo bolj učinkovito se odstranjujejo z napredno oksidacijo, ki poteka v prisotnosti hidroksilnih radikalov in jih smatramo za tehnično najmočnejši uporabni oksidant. Le-ti nastajajo tudi ob pojavih hidrodinamične kavitacije zaradi termičnega razpada molekul vode pri implozijskem sesedanju kavitacijskih mehurčkov, brez prisotnosti ostalih kemičnih oksidantov. Hidrodinamična kavitacija zato predvsem v zadnjih dveh desetletjih pridobiva na veljavi kot alternativni oz. hibridni postopek napredne oksidacije (predvsem v raziskovalnih sferah) in ne zgolj kot nezaželen pojav v hidravliki. Nadalje, močna turbulenca pri pojavu kavitacije povzroča večjo disperzijo snovi v toku in npr. lahko izboljša snovni prenos oksidantov pri pripravi in čiščenju vode. Vendar pa je za nastanek dovolj velike koncentracije hidroksilnih radikalov za namene oksidacije potrebna relativno zelo intenzivna hidrodinamična kavitacija z velikim številom kavitacijskih dogodkov (več deset, sto ali celo tisoč prehodov vzorca skozi mesto nastanka le-te). Ker je napredna oksidacija, tudi na osnovi ozona, vodikovega peroksida in UV svetlobe, zaradi narave procesa samega relativno zahteven postopek, raziskovalne in inženirske sredine praktično stalno vlagajo napore v iskanje možnosti optimizacije le-te. Eden od možnih pristopov je sklopitev (hibridizacija) s hidrodinamično kavitacijo. S tem namenom smo na polkuntinuirni testni napravi v povečanem merilu (prostornine 50–83 L) eksperimentalno raziskali učinke ozoniranja, H2O2/O3, O3/UV in H2O2/UV napredne oksidacije pri različnih dozah oksidantov na odstranjevanje huminske kisline (kot ustreznice naravnih organskih snovi), izbranih mikroonesnažil (pesticida metaldehid ter kontrastnih sredstev za rentgensko obsevanje diatrizojska kislina ter ioheksol) in na oksidacijo sintetično pripravljene bazenske vode. Naštete napredne oksidacijske postopke smo sklopili še s hibridno hidrodinamično kavitacijo pri relativno zelo nizkem številu prehodov (do 12). Posebno pozornost smo, v primerih oksidacije huminske kisline in sintetične bazenske vode, namenili potencialom tvorjenja stranskih produktov pri naknadnem kloriranju vzorcev.
V sklopu doktorskega seminarja podajamo osnovne lastnosti napredne oksidacije postopkov na osnovi ozona, vodikovega peroksida in UV svetlobe ter hidrodinamične kavitacije ter pomembne vplivne parametre na potek in učinkovitost naštetih. Predstavljamo tiste parametre, pogoje in produkte oksidacije, ki so najbolj bistveni pri uporabi naštetih postopkov pri pripravi in čiščenju pitne in bazenske vode. Podrobneje obravnavamo pomen ustreznega masnega prenosa oksidantov na celokupno učinkovitost obravnavanih naprednih oksidacijskih postopkov, tako s stališča odstranjevanja tarčnih onesnažil, kot porabe energije za doseganje določenih učinkov čiščenja. Za posamezne izbrane postopke napredne oksidacije podajamo tudi vplive sklopitve s hibridno hidrodinamično kavitacijo v različnih pogojih obratovanja in v vzorcih z različnimi lastnostmi, onesnažili ter koncentracijami le-teh ter obravnavamo možnosti tovrstne optimizacije.