Zespół
prof. UJK dr hab. Piotr M. Słomkiewicz - kierownik zespołu, dr Beata Szczepanik, mgr Magdalena Garnuszek, mgr Kamil Czech

Istota wynalazku

Prezentowany wynalazek dotyczy rozwiązania problemu związanego z gromadzeniem się dużej ilości komunalnych osadów ściekowych, które są odpadem powstającym w wyniku mechaniczno – biologicznego oczyszczania ścieków.

4-chloroanilina jest pestycydem, który znajduje się w ściekach. Pestycydy są używane w formie proszków, roztworów, emulsji lub aerozoli. Środowisko wodne może być zanieczyszczone pestycydami obszarowo lub punktowo.

Już w latach siedemdziesiątych XX w. zwrócono uwagę na toksyczność, dużą trwałość w środowisku oraz zdolności kumulowania się pestycydów w organizmach żywych.
Jednym z głównych źródeł zanieczyszczeń pestycydowych wód są ścieki miejskie, dlatego też niniejszy wynalazek jest elementem technologii dekontaminacji, stabilizacji, higienizacji komunalnych osadów pościekowych w formie bezpiecznego produktu nawozowego oraz innych produktów, które będą stabilizowały osad i dawały możliwość ponownego jego wykorzystania w bezpiecznej formie.

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania adsorbentu haloizytowego ze zwietrzeliny haloizytowej do usuwania 4-chloroaniliny z fazy wodnej. 4-Chloroanilina jest stosowana jako półprodukt w produkcji herbicydów i środków owadobójczych (np. monuronu, diflubenzuronu, monolinuronu), barwników azowych i pigmentów oraz produktów farmaceutycznych i kosmetycznych. Jest uwalniana do środowiska (wód powierzchniowych i podziemnych, gleby i powietrza) z wielu źródeł przemysłowych. Łatwo ulega bioakumulacji w glebie i wodzie. Wśród monochloroanilin, 4-chloroanilina wykazuje się największą toksycznością. Jest rozpuszczalna w wodzie i w obecności światła i powietrza ulega degradacji, co powoduje, że do środowiska dostają się produkty degradacji, często o nieznanym oddziaływaniu na organizmy żywe. Działa toksycznie przez drogi oddechowe, w kontakcie ze skórą i po połknięciu. Powtarzający się kontakt z tym związkiem prowadzi u ludzi do sinicy i uszkodzeń krwi, wątroby, śledziony oraz nerek.

Opis technologii produktu:
Sposób wytwarzania adsorbentu haloizytowego do usuwania 4-chloroaniliny z fazy wodnej polega na dodawaniu 3 części roztworu wodnego kwasu solnego o stężeniu 15% wagowych do 8 części wagowych jednorodnej masy składającej się z 5 części wagowych zwietrzeliny haloizytowej i z 3 części wody destylowanej i całość miesza się, ogrzewając do temperatury 333 K przez 180 min., a po oddzieleniu ługu poreakcyjnego do preparatu haloizytowego zawierającego związki żelaza poniżej 9,1% wagowych i następnie do 5 części wagowych preparatu haloizytowego dodaje się 6 części wagowych technicznego kwasu siarkowego (VI) o stężeniu 50% wagowych i miesza się ogrzewając przez 180 min. w temperaturze 383 K, a po oddzieleniu cieczy poreakcyjnej, otrzymany adsorbent przemywa się wodą do pH = 4,0-5,0.

Zaletą wynalazku jest zastosowanie zwietrzeliny haloizytowej do adsorpcji 4-chloroaniliny z fazy wodnej. Za pomocą kwasu solnego usuwa się ze zwietrzeliny haloizytowej zanieczyszczenia związkami żelaza do poziomu, w którym jest możliwe przeprowadzenie aktywacji technicznym kwasem siarkowym. W wyniku trawienia tym kwasem, zmniejsza się stosunek równoważników atomowych Si/Al z ok. 1:1 (charakteryzującej surowy haloizyt) do ok. 3:1 (co przypisuje się usunięciu jonów Al3+), i w rezultacie doprowadza się do wytworzenia aktywnej powierzchni adsorbentu. Jako adsorbent aktywowana zwietrzelina haloizytowa wykazuje znacząco lepsze właściwości adsorpcyjne w stosunku do 4-chloroaniliny w porównaniu do adsorbentów węglowych.

Potencjał komercjalizacji

Stając przed wyzwaniem większej produkcji osadów ściekowych, które są skumulowanym źródłem zanieczyszczeń środowiska pestycydami proponowana technologia ma szerokie możliwości zastosowania.

Po pierwsze może być wdrożona w ostatnim etapie oczyszczania ścieków w oczyszczalniach komunalnych.

Po drugie może być zastosowana do pochłaniania pestycydów z produktów, które mogą być wytworzone z podstawowego składnika osadu pościekowego tj. nawóz, maty do nasadzeń terenów wokół budowanych autostrad i innych.

Zaletą wynalazku jest to, że aktywowana zwietrzelina haloizytowa, jako adsorbent, może usuwać zanieczyszczenia organiczne, takie jak 4-chloroanilina w sposób trwały (bardzo mały procent desorpcji), co pozwala stosować tańszy adsorbent haloizytowy do bezpiecznego i trwałego usuwania jej ze ścieków wodnych.