Aktivt kol från rötslam

Storlek: px

Starta visningen från sidan:

Download "Aktivt kol från rötslam"

Astrid Andreasson
för 5 år sedan
Visningar:

1 Aktivt kol från rötslam Potential som adsorbent i avloppsvatten och dagvatten Alexander Betsholtz VA-teknik, LTH

2 Bakgrund SLAM? Deponi/anläggningsjord Aktivt kol/biokol Åkermark Förbränning Extraktion av fosfor ur aska?

3 Innehåll Mål Aktivt kol vad är det? Produktion av aktivt kol från slam Labförsök Resultat från litteraturen Slutsats och framtida studier

4 Mål 1. Utvärdera litteratur kring produktion av slambaserat aktivt kol (SBAK) och dess potential som adsorbent i avloppsvatten och dagvatten (2). Producera SBAK i lab och (3). Jämföra dess egenskaper med ett kommersiellt aktivt kol (KAK)

5 Aktivt kol Poröst material bestående av aromatiska kolstrukturer Grafen-lager Grafit Som grafit, fast ej kompletta lager som ligger huller om buller Kan skapas från organiskt material (Ex. kokosnötskal, träflisor och stenkol) Aktivt kol

6 Aktivt kol egenskaper Porstorlek och distribution Ø Mikroporer (<2 nm) Ø Ansvarar för majoriteten av den fysiska adsorptionen ØMesoporer (2-50 nm) Ø Adsorption av stora molekyler Ø Viktiga för masstransporten Ø Makroporer (>50 nm) Ø Viktiga för masstransporten Specifik yta (m 2 /g) Ø Ø Proportionell mot andelen mikroporer Kan ge en indikation på adsorptionskapaciteten Aktivt kol Mikroporer Mesoporer Makroporer

7 Aktivt kol egenskaper Ytans kemiska karaktär ØFunktionella grupper på kanterna av det aktiva kolets aromatiska lager. Funktionella grupper ØKolets oorganiska innehåll ØViktiga för kemisk adsorption (via kemiska bindningar).

Produktion av aktivt kol Två steg: 1. Pyrolys Ø Upphettning av material till 500-1000 C i syrefri miljö. Ø Skapar grundstrukturen hos det aktiva kolet 2.

8 Produktion av aktivt kol Två steg: 1. Pyrolys Ø Upphettning av material till C i syrefri miljö. Ø Skapar grundstrukturen hos det aktiva kolet 2. Aktivering Ø Selektiv/försiktig oxidation med gas (CO 2, H 2 O) eller kemikalier (starka syror och baser) Ø Öppnar upp otillgängliga porer Ø Kan introducera funktionella grupper HO O

9 Produktion av SBAK genom aktivering med vattenånga SBAK Torkat rötslam Ugn C N 2 +H 2 0

10 Mål Utforska hur olika produktionsparametrar påverkar kolets porositet. Temperatur Närvaron av vattenånga Exponeringstid

11 Resultat Specifik yta Specifik Yta (m 2 /g) C + H 2 O (30 min) 800 C + H 2 O 800 C 550 C 550 C + H 2 O Sludge ash P_550_60 PA_550_60 P_800_60 PA_800_60 PA_800_30

12 Resultat Specifik yta Specifik yta (m 2 /g) Sludge ash P_550_60 PA_550_60 P_800_60 PA_800_60 PA_800_30 Commercial carbon

13 Adsorption av organiskt material (COD) % Avskiljning COD-adsorption Koncentration PAC [mg/l] SBAC CAC

14 Resultat från litteraturen SBAK innehåller en högre halt oorganiskt material än CAC, vilket ger SBAK mindre specifik yta (färre mikroporer) CAC är generellt bättre på att adsorbera små, organiska, hydrofoba, oladdade. Den oorganiskt delen är dock viktig för adsorption av laddade/hydrofila ämnen Kemiskt aktivering genererar SBAK med högre specifika ytor, högre utbyte och fler funktionella grupper, men kräver kemikalier... Material Askhalt (%) Rötslam SBAC Trä 0,3-1 KAK < 20

15 Resultat från litteraturen SBAK kan vara bra på att adsorbera: Tungmetaller (till exempel Cu 2+ och Cd 2+ ) Tackvare hög jonbytesförmåga från sura funktionella grupper eller andra oorganiska joner i kolet (ex. Ca 2+ ). Färgämnen SBAK har visat sig bra på att adsorbera stora organiska molekyler, tackvare deras generellt sett höga andel mesoporer Hydrofila organiska molekyler SBAK kan adsorbera vissa små, vattenlösliga ämnen bättre än än KAK.

16 Slutsatser SBAK är generellt sätt sämre än KAK på att adsorbera små, organiska, hydrofoba föroreningar men dess oorganiska innehåll kan möjliggöra en högre adsorption av hydrofila föroreningar, bland annat tungmetaller. Finns skäl att studera mer

17 Framtida studier Kemisk eller fysisk aktivering? Optimering och uppskalning av tillverkningsprocesser Testa adsorption av mikroföroreningar (läkemedelsrester, PFOS, mm) Hur värderar vi SBAK? Vad är alternativen för slammet (åkermark, förbränning, biokol mm?)

18 Tack!

19 Porstorleksdistribution med och utan vattenånga Porvolym (cm^3/g*å) 0,005 0,004 0,003 0,002 0,001 0 Porstorleksdistribution Med vattenånga J Utan vattenånga (endast! " ) L PA_800_60 P_800_ Porstorlek (Å)

20 Olika exponeringstid Porstorleksdistribution 0,01 Porvolym (cm^3/g*å) 0,008 0,006 0,004 0, min J 60 min L PA_800_60 PA_800_ Porstorlek (Å)

21 Jämförelse SBAK och KAK Porvolym (cm^3/g*å) 0,016 0,014 0,012 0,01 0,008 0,006 0,004 0,002 0 Porstorleksdistribution KAK J SBAK L Porstorlek (Å) Commercial carbon PA_800_30

22 Organiskt utbyte 0 % Carbon 10 % Carbon 30 % Carbon

Relevanta dokument

Lärare: Jimmy Pettersson. Kol och kolföreningar

Lärare: Jimmy Pettersson. Kol och kolföreningar Lärare: Jimmy Pettersson Kol och kolföreningar Rent kol Grafit Den vanligaste formen av rent kol. Bindningar mellan de olika lagerna är svaga. Slits lätt som spetsen på blyertspennor som består av grafit.