Rozwój przemysłu powoduje zwiększone ryzyko zanieczyszczenia środowiska naturalnego metalami ciężkimi. Problematyka zanieczyszczenia ścieków metalami ciężkimi obejmuje głównie zakłady stosujące procesy galwaniczne jak chromowanie, niklowanie czy ołowiowanie, jednakże może być również istotna podczas takich procesów jak trawienie stali, recykling akumulatorów ołowiowych, i innych. Zagrożenie bioakumulacji metali ciężkich w środowisku wodnym determinuje konieczność ich oczyszczania u źródła powstawania. Procesy oczyszczania ścieków z metali ciężkich obejmują zastosowanie układów technologicznych opartych o procesy sorpcji. Ze względu na wysoki stopień porowatości, sięgający do 3000 m²/g, jednym z najbardziej powszechnych materiałów sorpcyjnych jest węgiel aktywny, jednakże jego produkcja jest ograniczona dostępnością i kosztami surowca do jego wytworzenia. Uzasadnia to obniżanie kosztów poprzez wykorzystanie materiałów odpadowych do jego produkcji, bądź poszukiwanie alternatywnych materiałów sorpcyjnych. Pracownicy Katedry Biotechnologii w Ochronie Środowiska Uniwersytetu Warmińsko-Mazurskiego w Olsztynie, dr inż. Zygmunt Gusiatin oraz dr inż. Sławomir Kasiński, z powodzeniem wykorzystali do tego celu odpady żużli i popiołów po procesie gazyfikacji pierza. Instalacja gazyfikacji pierza firmy Qenergy Sp z o.o. jest jedną z nielicznych tego typu instalacji na świecie. Rocznie z prawie 12000 ton zgazowanego pierza indyczego powstaje około 1000 ton popiołu, który wymaga zagospodarowania.

Rys. 1 Układ technologiczny instalacji do zgazowywania pierza. Po prawej: odpady pierza skierowane do unieszkodliwiania. Źródło; www.qenergy.pl

Z analizy składu chemicznego popiołu wynika, że podstawowym składnikiem odpadu otrzymanego z procesu zgazowania piór jest tlenek fosforu P₂O₅ 17,47% oraz tlenek wapnia CaO 36,2%. Możliwość zastosowania popiołu do procesów unieszkodliwiania metali ze ścieków potwierdza wysoka alkaliczność materiału (odczyn na poziomie 12 pH). Badania przeprowadzono w warunkach laboratoryjnych w polietylenowych probówkach o objętości 50 cm³ z wykorzystaniem roztworu kadmu, cynku i miedzi w stężeniu powyżej 400 mg/dm³. Po dodaniu popiołu do każdych probówek analizowano stopień usunięcia metali z roztworu. W trakcie badań materiał wykazywał bardzo skuteczność usuwania metali z roztworu. Przy dawce 6,7 g/dm³ sprawność usuwania metali wyniosła 99,8%. W celu potwierdzenia skuteczności procesu sorpcji zastosowano zaawansowane techniki analityczne z wykorzystaniem Spektrometru dyspersji energii promieniowania rentgenowskiego- SEM EDX. Próbka popiołu po procesie sorpcji została zobrazowana mikroskopem elektronowym, co umożliwiło oznaczenie kolorami miejsc wiązania poszczególnych metali. Na rys 2. Miejsca wiązania kadmu oznaczono kolorem czerwonym, cynku niebieskim, a miedzi zielonym. Tym samym, badania potwierdziły, że wykorzystanie popiołu stanowiącego odpad wymagający zagospodarowania w jednym zakładzie, może być sposobem rozwiązaniu problemów wielu zakładów galwanizerskich.

Rys. 2 Wyniki Analizy SEM EDX próbki popiołu po sorpcji metali ciężkich. Źródło: zasoby własne

dr inż. Sławomir Kasiński
dr inż. Zygmunt Gusiatin