Degradace triclosanu pomocí elektro-Fentonovského procesu za použití titanových elektrod s vrstvou směsných oxidů IrO₂/RuO₂

Jan PÉRKO^a, Hans Christian Bruun HANSEN^b, Tomáš WEIDLICH^a

^aÚstav environmentálního a chemického inženýrství, Fakulta chemicko-technologická, Univerzita Pardubice, Studentská 95, 532 10 Pardubice, Česká republika

^bKatedra rostlinných a environmentálních věd, Univerzita Kodaň, Thorvaldsensvej 40, DK-1871 Frederiksberg C, Dánsko

Tento článek popisuje degradaci široce využívaného antibakteriálního činidla triclosanu
(5-chlor-2-(2,4-dichlorfenoxy)fenol) pomocí elektro-Fentonovského procesu. Elektrolytická studie byla provedena v kontinuálním uspořádání za čerpání reakční směsi skrze elektrolytickou jednotku skládající se z titanových elektrod potažených vrstvou směsných oxidů iridia a ruthenia. Veškeré experimenty byly provedeny za koncentrace triclosanu 10 mg/l. Byly studovány různé koncentrace Fe²⁺ jakožto Fentonova reagentu, různé koncentrace Na₂SO₄ jakožto pomocného elektrolytu, různé hodnoty průtoku, proudové hustoty, různé hodnoty pH a jejich dopad na průběh degradačního procesu.

Bylo zjištěno, že triclosan se silně adsorbuje na plastové části elektrolytického zařízení (cela, hadice atd.) během experimentů a tato skutečnost byla kvantifikována a brána v potaz během výpočtů. Během 80 minut elektrolytického procesu bylo degradováno 30 – 50 % triclosanu. Optimální podmínky elektro-Fentonovské degradace triclosanu byly: proudová hustota 24 mA/cm², průtok 50 ml/min, pH 4, počáteční koncentrace Fe²⁺ iontů 5 mg/l a 2 mmol/l Na₂SO_4.

Klíčová slova: Degradace, elektro-Fenton proces, triclosan. pokročilé oxidační metody.

Chemické čištění teplosměnných ploch

Veronika BLAHŮŠKOVÁ, Barbora GRYCOVÁ, Adrian PRYSZCZ, Jozef VLČEK

Institut environmentálních technologií, VŠB TU Ostrava, 17. listopadu 15, 708 33 Ostrava

Neustálý vývoj, zvýšení poptávky a zaměření se na uspokojení požadavků klientů v oblasti udržování čistoty teplosměnných ploch spalovacích zařízení řadí dnes chemické čištění mezi nejdostupnější způsoby pro snížení množství úsad na teplosměnných plochách. Technologii nabízí francouzská společnost A. I. T. DRIVEX, která se již řadu let soustavně a systematicky zabývá problémy preventivního i periodického čištění spalovacích prostor veškerých energetických zařízení (především kotlů) na spalování všech druhů paliv, včetně zařízení na komunální i průmyslové odpady. Jsou respektovány všechny příslušné ekologické předpisy, platné v zemích Evropské unie. Technologie je již úspěšně zavedena v mnoha energetických zařízeních, tepelných elektrárnách a spalovacích zařízeních ve Francii. Metoda je založena na použití chemického reagentu injektovaného periodicky do spalovacího prostoru. Cílem použité technologie je omezení vzniku úsad na teplosměnných plochách a změna jejich fyzikálně-chemického charakteru, což následně vede k usnadnění jejich odstraňování při provozu i odstávce zařízení a optimálně fungující topné soustavě.  Díky komplexně řešené technologii je chemické čištění šetrné k životnímu prostředí. Cílem experimentu bylo ověřit její použití, což umožnil kontakt a spolupráce se společností A. I. T. DRIVEX a následné zapůjčení potřebného zařízení na nezbytnou dobu. V návaznosti na návštěvy řady energetických zařízení vč. spaloven komunálních i nebezpečných odpadů byl zvolen provoz spalovny nebezpečného odpadu spol. SITA CZ v Ostravě.

Klíčová slova: spalovací zařízení, chemické čištění, technologie, reagent

Metody odstraňování kyanidů z odpadních vod

Ivan KOUTNÍK, Martina VRÁBLOVÁ, Marcel ŠIHOR

VŠB-TU Ostrava, Institut environmentálních technologií, 17. listopadu 15, 708 33 Ostrava

Odpadní vody obsahující volný nebo v komplexech vázaný kyanid mohou být potenciálně nebezpečné pro životní prostředí. Kyanidy jako vysoce toxické látky proto musí být v odpadních vodách rozloženy nebo z nich odstraněny ještě před jejich vypuštěním. V laboratorních experimentech jsme testovali několik metod pro odstraňování kyanidů jak z modelové standardní vody, tak z průmyslové odpadní vody. Sorpce, srážení, oxidace a pokročilé oxidační procesy byly vybrány pro jejich potenciálně vysokou účinnost a snadnou přenositelnost do praxe. Jako nejúčinnější metoda odstraňování kyanidů se jeví využití pokročilých oxidačních procesů.

Klíčová slova: kyanid, odpadní voda, pokročilé oxidační procesy, srážení, železan, adsorpce

Příprava anion-výměnné membrány

Lucie ZÁRYBNICKÁ ^1,2, Eliška STRÁNSKÁ ³, Jana MACHOTOVÁ ²

¹VŠPJ Jihlava, Katedra technických studií, Tolstého 1556/6, 586 01 Jihlava

²Ústav chemie a technologie makromolekulárních látek, Fakulta chemicko-technologická, Univerzita Pardubice, Studentská 573, 532 10 Pardubice
³MemBrain s.r.o., Pod Vinicí 87, 471 27 Stráž pod Ralskem

Předložená práce se zabývá přípravou hybridní anexové membrány, která spočívá v povrchové modifikaci komerčně dostupné polyethersulfonové (PES) membrány [1]. Jedná se o kovalentně vázanou vrstvu obsahující kopolymer poly(styren-co-divinylbenzen-co-4-vinylbenzylchlorid), která zlepšuje elektrochemické vlastnosti PES membrány. Připravené anexové membrány byly testovány pomocí stanovení iontovýměnné kapacity, specifického odporu, permselektivity. Studium morfologie připravených membrán bylo provedeno pomocí SEM analýzy a FT- IR spektroskopie. Připravené membrány mají potenciál ve využití např. v elektrodialyzačních procesech.

Klíčová slova: anexová membrána, PES membrána, elektrochemické procesy

Optimalizace armující textilie pro anionvýměnné membrány do kataforetických tubulárních boxů

Eliška STRÁNSKÁ, Kristýna WEINERTOVÁ, David NEDĚLA, Jan KŘIVČÍK

MemBrain s.r.o., Pod Vinicí 87, 471 27 Stráž pod Ralskem

Elektroforézní lakování je jednou z metod elektroforézní depozice. Kataforéza je metoda nanášení vodou ředitelných laků elektrochemickým způsobem, kdy je lakovaný předmět zapojen jako katoda ve stejnosměrném poli elektrolytu a jsou na něm vylučovány kationty laku. Jako protielektroda je zapojen tzv. elektroforézní box s anionvýměnnou membránou, který kromě funkce anody slouží zároveň k udržování koncentrační rovnováhy iontů v lakovací lázni. Do tubulárních boxů je možné využít lepené či svařované membrány či membrány s bezešvým designem.

Tato práce se věnuje právě svařované anionvýměnné membráně pro kataforetický box. Mezi důležité parametry anionvýměnné membrány patří mechanická odolnost, rozměrové změny při botnání hlavně do délky a šířky (průměru svařované trubky), elektrochemické vlastnosti, ale také vyrobitelnost, dobrá svařitelnost či tlaková odolnost. Cílem práce bylo optimalizovat armující textilii anionvýměnné membrány, aby byly zaručeny požadované výše uvedené vlastnosti anionvýměnné membrány. Celkem bylo zvoleno 8 typů armujících textilií, které se lišily druhem vazby (plátnová či keprová) a počtem vláken v dostavě (31/x a 16/x). U připravených vzorků byly testovány elektrochemické či fyzikální vlastnosti a také svařitelnost a tlaková odolnost svařených anionvýměnných membrán.

Jako nejvýhodnější alternativa k anionvýměnnýmh membránám s armující textilií s keprovou vazbou se jevila membrána s textilií s plátnovou vazbou a dostavou 31/31 či 31/28. Tyto membrány vykazovaly obdobné elektrochemické i fyzikální vlastnosti. U membrány s plátnovou vazbou textilie a dostavou 16/x byly naměřeny nižší odpory, ale botnání do délky bylo o 1,5 % vyšší než v případě membrány s keprovou vazbou textilie. Svařitelnost a tlaková odolnost u všech anionvýměnných membrán byla srovnatelná.

Klíčová slova: Armující textilie, heterogenní iontovýměnné membrány, kataforetické tubulární boxy.

Kationvýměnné heterogenní membrány a vliv armování PES textilií na jejich separační a elektrochemické vlastnosti

Jiří ŠKORŇOK¹, Jana MACHOTOVÁ¹, Eliška STRÁNSKÁ²

¹ÚChTML, Fakulta chemicko-technologická, Univerzita Pardubice, Studentská 573, 532 10 Pardubice

²MemBrain s.r.o., Pod Vinicí 87, 471 27 Stráž pod Ralskem

V současné době je většina komerčně dostupných iontovýměnných membrán připravována z iontovýměnné pryskyřice a polymerního pojiva. Cílem této práce je najít alternativní polymerní pojivo na bázi emulzních kopolymerů. Toto pojivo je výhodné především díky technologii přípravy membrán, a to proto, že polymerní pojivo není potřeba tavit, ale je možno pracovat za laboratorní teploty. Iontovýměnná pryskyřice se rozdisperguje v latexu s emulzními kopolymery do homogenního složení a poté je směs nanesena na silikonovou podložku tahem štěrbinovým pravítkem. Směs je poté ponechána zasychat po dobu 48 hodin při laboratorní teplotě. Po vysušení je možno testovat iontovýměnné, separační a fyzikálně-mechanické vlastnosti připravených membrán. Hlavními sledovanými parametry byly rozměrová stálost ve vodě, absorpce vody, iontovýměnná kapacita, permselektivita a specifický a plošný odpor membrán.

Protože by mechanické a separační vlastnosti připravených membrán nemohly konkurovat komerčně dostupným membránám Ralex, především kvůli nízké permselektivitě, byly následně armovány, za teploty 130 – 140 °C, PES mikrovlákennou textilií. Následně byly testovány elektrochemické vlastnosti membrán – iontovýměnná kapacita, plošný a specifický odpor a separační vlastnosti – permselektivita. Tímto postupem byl vytvořen neporézní povrch membrán, což vedlo ke zlepšení separačních vlastností, přičemž také došlo ke zlepšení mechanických vlastností vzorků membrán. 

Klíčová slova: Armující textilie, heterogenní iontovýměnné membrány, emulzní kopolymery.

Úprava pH kyselé syrovátky pomocí elektrodialýzy s bipolárními membránami

Jiří EČER, Arthur MERKEL, Tomáš KOTALA

MemBrain s.r.o., Pod Vinicí 87, 471 27 Stráž pod Ralskem

Elektrodialýza s bipolárními membránami využívá skutečnosti, že uvnitř bipolární membrány dochází vlivem působení stejnosměrného elektrického pole k disociaci vody. Do komor sousedících s bipolární membránou se uvolňují H⁺ a OH^- ionty. Uvedený proces je možné využít ke změně pH zpracovávaných roztoků bez přídavku chemikálií.

Cílem práce bylo ověření funkčnosti dvouokruhového modulu s bipolárními membránami pro úpravu pH kyselých syrovátek na laboratorním elektrodialyzačním zařízení P EDR-Z/10-0,8 (MemBrain s.r.o.). Jako surovina byla použita nanofiltrovaná kyselá syrovátka o sušině 18,2 % (7,92 % popela v sušině), dále tato syrovátka předem částečně odsolená pomocí elektrodialýzy na obsah popela v sušině 2,79 % a 1,20 %. Testování probíhalo na dvou typech modulů s různým složením membránových svazků. První typ obsahoval konfiguraci anionaktivní membrána – bipolární membrána – anionaktivní membrána a druhý typ bipolární membrána – anionaktivní membrána – bipolární membrána.

Testy prokázaly, že úprava pH kyselých syrovátek pomocí elektrodialýzy s bipolárními membránami je možná. Čím více je kyselá syrovátka předem odsolená, tím je proces úpravy pH rychlejší.

Klíčová slova: bipolární membrány, elektrodialýza, úprava pH, kyselá syrovátka

Bipolární membrány v pilotním provozu zpracování síranu sodného

David NEDĚLA, Jan KINČL, Tomáš JIŘÍČEK

MemBrain s.r.o., Pod Vinicí 87, 471 27 Stráž pod Ralskem

V roce 2016 byl v rámci projektu „Výroba NaOH a H₂SO₄ z odpadního Na₂SO₄ pomocí elektrodialýzy s bipolární membránou“ sestaven pilotní svazek EDBM-Y a provozován od 2. 3. 2016 do 31. 1. 2017 v reálném provozu odštěpného závodu GEAM státní firmy DIAMO. V průběhu těchto testů byl sledován stav použitých membrán a chování svazku. V polovině roku (5/2016) byly membrány vyměněny z důvodu nedostatečných mechanických vlastností. Nově instalované membrány v průběhu půlročního provozu nejevily větší známky opotřebení. Na začátku ledna 2017 byl svazek odstaven a použité membrány byly analyzovány. Byla stanovena volt-ampérová charakteristika a iontovýměnná kapacita anexové i katexové části bipolárních membrán. Z naměřených dat je patrný mírný pokles selektivity vrstev i intenzity štěpení vody, který se však v procesu výrazněji neprojevil.

Klíčová slova: bipolární membrány, elektrodialýza

Využití membránových kontaktorů k absorpci těkavých organických látek z odpadního plynu

Václav DURĎÁK, Jiří KROUŽEK, Jiří HENDRYCH, Petra KUBÍNOVÁ

VŠCHT v Praze, Fakulta technologie ochrany prostředí, Technická 5, 166 28 Praha 6

Těkavé organické látky (VOCs) přítomné v emisích se po vypuštění do atmosféry účastní pro člověka rizikových fotochemických reakcí, je proto žádoucí co nejlépe čistit odpadní vzdušiny s jejich obsahem. Toho lze dosáhnout buď přímou destrukcí VOCs (oxidace/biofiltr), jejich adsorpcí na aktivním uhlí, nebo absorpcí do vhodného rozpouštědla. Některé VOCs však není žádoucí přímo destruovat (vznik nebezpečnějších forem, ztráta recyklovatelných chemikálií) a technologie adsorpce na AU je z fyzikálních důvodů limitována v případě horkých a/nebo vlhkých odpadních vzdušin. Absorpční technologie jsou na jedné straně účinné, ale jejich technické řešení spoléhá na kolonová zařízení (zkrápěné/výplňové), jejichž provoz provází některé technické potíže jako např. pěnění, přeplňování nebo vznik preferenčních proudů, díky čemuž není absorpce tak často aplikována. Kolonová zařízení však lze nahradit technologií membránových kontaktorů, což jsou zařízení umožňující styk dvou fází bez jejich vzájemného smíchání, díky čemuž se lze vyvarovat provozním komplikacím kolonových systémů. Příspěvek popisuje princip membránových kontaktorů ve vztahu k čištění odpadního plynu s obsahem těkavých organických látek a experimentální ověření tohoto principu na laboratorním zařízení, kde byl použit membránový modul tvořený svazkem polypropylenových dutých vláken. Experimenty byly realizovány pro favorizované organické rozpouštědlo bis(2-ethylhexyl) adipát a modelovým zástupcem VOCs byl toluen. V tomto uspořádání bylo dosaženo maximální účinnost absorpce 70 %.

Klíčová slova: Membránové kontaktory, dutá vlákna, absorpce VOCs, toluen,
bis(2-ethylhexyl)adipát, DEHA

Matematický model poloprovozního reaktoru pro odstranění VOC

Vladimír BRUMMER ¹, Pavel LEŠTINSKÝ ², David JECHA ¹

¹ Ústav procesního inženýrství, Vysoké učení technické v Brně, Technická 2896/2, 616 69 Brno, Česká republika;

² Institut environmentálních technologií, VŠB – TU Ostrava, 17. listopadu 15/2172, 708 00 Ostrava-Poruba, Česká republika

Pro poloprovozní experimentální jednotku na katalytickou oxidaci VOC byl vytvořen matematický model reaktoru uvažující změnu složení a vlastností plynu vlivem oxidačních reakcí, nárůst teploty vlivem oxidačních reakcí a její pokles vlivem tepelných ztrát a dále změnu tlaku vlivem tlakových ztrát na sypaném katalytickém loži. V případě dostupnosti informací o katalyzátoru a kinetických dat pro oxidaci VOC je možné použít tento model pro návrh množství katalyzátoru a technologický návrh katalytického lože.

Klíčová slova: VOC, katalytická oxidace, kinetika, katalyzátor, poloprovozní jednotka, model

Aplikace recyklovaného asfaltového betonu v konstrukci pražcového podloží

Vít LOJDA, Ondřej BRET, Martin LIDMILA

Katedra železničních staveb, Fakulta stavební, ČVUT v Praze, Thákurova 7, 166 29 Praha

Tento příspěvek se zabývá alternativním uplatněním vedlejšího produktu asfaltového recyklátu vzniklého převážně z konstrukčních vrstev asfaltového betonu, který se po přetřídění a případném předrcení označuje jako asfaltový R-materiál. Uvedené označení R-materiál pochází z terminologie silničního stavitelství, z jehož prostředí se vedlejší produkt, případně odpad, nejčastěji získává.

Příspěvek uvádí popis a možnosti aplikace R-materiálu v železničním stavitelství, shrnuje výhody a nevýhody jeho aplikace v konstrukci železniční trati. Referuje o použitých technických předpisech, na základě kterých k aplikaci R-materiálu došlo. Realizovaný výzkum byl v první části zahájen výrobou laboratorního modelu pražcového podloží železniční trati v měřítku 1:1. Konstrukce pražcového podloží byla v modelu tvořena vrstvou R-materiálu. Železniční svršek byl v modelu tvořen betonovým pražcem uloženým ve štěrkovém loži. Model byl podroben zatěžovacím cyklům simulujícím pojezd náprav železničních vozidel. Cílem sledování modelu bylo ověření receptury R-materiálu založené na měření únosnosti asfaltové vrstvy a sledování trvalých a dočasných deformací vlivem zatěžování.

Ve druhé části výzkumu došlo k aplikaci R-materiálu v konstrukci zkušebního úseku železniční tratě, zřízeném na jednokolejné železniční trati v obci Šťáhlavy v roce 2016. Zahrnuje železniční přejezd a přilehlou část trati o délce 80 m. Receptura směsi v konstrukční vrstvě se vyznačuje vysokým podílem R-materiálu. Sanace pomocí R-materiálu byla v tomto úseku železniční trati zvolena na základě dlouhodobých problémů s udržením geometrických parametrů koleje. Druhým opodstatněním této aplikace bylo opatření vyplývající z nepříznivého vodního režimu v podloží, při kterém bylo zemní těleso ohroženo nepříznivými účinky mrazu. Oba zmíněné problémy vedly k poškozování konstrukce železniční tratě. Zkušební úsek je nyní provozován a sledován pomocí zvolených měřících profilů.

Ve zvolených měřících profilech jsou metodou jádrových vývrtů průběžně odebírány vzorky R-materiálu a jsou měřeny deformační charakteristiky. Na základě zkušeností a provedených měření ve zkušebním úseku budou vyhodnoceny možnosti budoucího rozšíření odpadního asfaltového betonu v železničním stavitelství. Vlastním přínosem tohoto příspěvku jsou výsledky a popis laboratorních zkoušek provedených na směsi R-materiálu uloženého ve zkušebním úseku. Dále byly provedeny laboratorní zkoušky na zkušebních tělesech odebraných z konstrukční vrstvy metodou jádrových vývrtů, na základě kterých byla vyhodnocena pevnost v prostém tlaku. Závěr článku se skládá z vyhodnocení provedených laboratorních zkoušek, ze souhrnu relevantních poznatků o aplikaci recyklovaného asfaltového betonu v konstrukci pražcového podloží a z informací o možném dalším rozšíření aplikace R-materiálu.

Klíčová slova: odpad, recyklace, asfaltový beton, pražcové podloží, železniční spodek, R-materiál.

Biodegradace směsí PLA/PHB ve vodném termofilním anaerobním prostředí

Marie DVOŘÁČKOVÁ, Michaela BARTUŇKOVÁ, Marek KOUTNÝ, Ludmila VAŇHAROVÁ

Ústav inženýrství ochrany životního prostředí, Fakulta technologická, Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně, Česká republika

V práci byla testována biodegradace směsné fólie kyseliny polymléčné (PLA) a polyhydroxybutyrátu (PHB) v mezofilním (37 °C) a termofilním (55 °C) anaerobním kalu. Termofilní anaerobní kal byl připraven z mezofilního anaerobního kalu z městské čistírny odpadních vod Zlín-Malenovice jednorázovým převedením do termofilních podmínek. Bylo potvrzeno, že PLA se za podmínek mezofilních nerozkládá, zatímco v prostředí termofilním dosáhla biodegradace více jak 80 %. Směsná fólie PLA/PHB byla za anaerobních termofilních podmínek téměř úplně rozložena, avšak za anaerobních mezofilních podmínek stupeň rozkladu přibližně odpovídal zastoupení PHB v této směsi. Během abiotické hydrolýzy směsi PLA/PHB bylo za 60 dnů dosaženo rozkladu 23,8 %, což prokazuje, že hydrolytické enzymy přítomné v termofilním anaerobním kalu mají vliv na stupeň biodegradace.

Klíčová slova: kyselina polymléčná, PLA, PHB, anaerobní biodegradace, termofilní, hydrolýza

Triclosan degradation by electro-Fenton process using electrolytic unit with titanium electrodes coated with mixed IrO₂/RuO₂

Jan PÉRKO^a, Hans Christian Bruun HANSEN^b, Tomáš WEIDLICH^a

^aInstitute of Environmental and Chemical Engineering, Faculty of Chemical Technology, University of Pardubice, Studentská 95, 532 10 Pardubice, Czech Republic

^bDepartment of Plant and Environmental Sciences, University of Copenhagen, Thorvaldsensvej 40, DK-1871 Frederiksberg C, Denmark

The paper focus on the degradation of a widely used antibacterial agent triclosan
(5-chloro-2-(2,4-dichlorophenoxy)phenol) by electro-Fenton process. The electrochemical process was conducted in recirculating setup by passing the reaction mixture through an electrolytic unit consisting of titanium electrodes coated with mixed iridium and ruthenium oxides. An initial triclosan concentration of 10 mg/L was used throughout. Different reaction conditions and their impact on triclosan degradation were studied such as different concentrations of added iron(II) as Fenton reagent, different concentrations of sodium sulfate electrolyte, different flow rates, current density values and different pH values. High triclosan sorption to plastic surfaces of the equipment (tubing, cells etc) was observed and this phenomenon was quantified and taken into account during calculations. About 30 – 50 % of triclosan was degraded after 80 minutes of electrolytic process. The optimum conditions for electro-Fenton degradation of triclosan were: current density 24 mA/cm², flow rate 50 ml/min, pH 4, initial concentration of iron(II) at 5 mg/l, and 2 mmol/l sodium sulfate.

Keywords: Degradation, electro-Fenton method, triclosan, advanced oxidation process

Chemical cleaning of the heating surfaces

Veronika BLAHUSKOVA, Barbora GRYCOVA, Adrian PRYSZCZ, Jozef VLCEK

Institute of Environmental Technology, VSB-TU Ostrava, 17. listopadu 15, 708 33 Ostrava, Czech Republic

The continuous development, increasing of demand and focusing on satisfaction of client requests in the area of the cleanliness maintaining of heat transfer surfaces of combustion plants nowadays indicates chemical cleaning between the most accessible methods to reduce the amount of deposits on heat transfer surfaces. This technology is offered by the French company A. I. T. DRIVEX, which has for many years consistently and systematically engaged in the problems of preventive and periodic cleaning of combustion chambers of energy equipment (especially of boilers) for the combustion of all types of fuels, including municipal and industrial wastes. The technology has already been successfully introduced in many energy installations, thermal power plants and combustion plants in France. The relevant environmental regulations in the countries of the European Union are respected. This method is based on the use of a chemical reagent periodically injected into the combustion chamber. The aim of the used technology is to reduce deposits formation on heat transfer surfaces and change their physico-chemical character, which consequently leads to facilitate their removal during operation and shutdown of equipment and to optimally working heating system. Due to complex technology chemical cleaning is environmentally friendly. The aim of this experiment was to verify its application; it was supported by contact and collaboration with A. I. T. DRIVEX and consequent renting of a required device for the necessary period. In connection with a number of visits to energy plants including combustion plants of municipal and hazardous wastes SITA Ostrava hazardous waste incineration plant was chosen.

Keywords: Combustion plants, chemical cleaning, technology, reagent

Methods for cyanide removal from wastewater

Ivan KOUTNÍK, Martina VRÁBLOVÁ, Marcel ŠIHOR

Institute of Environmental Technology, VSB-TU Ostrava, 17. listopadu 15, 70833 Ostrava, Czech Republic

Hazardous wastewater containing free or complex cyanides brings potential risk to the environment. Therefore, cyanides as highly toxic compounds must be destroyed or removed from wastewater prior to its discharge. We tested several methods for cyanides removal from standard water and industrial wastewater in laboratory experiments. Sorption, precipitation, oxidation and advanced oxidation processes were selected for their potentially high efficiency and ease of transfer into practice. Advanced oxidation processes yielded the most promising results.

Keywords: Cyanide, Wastewater, Advanced oxidation processes, Precipitation, Ferrate, Adsorption

The preparation of anion-exchange membráně (in Czech)

Lucie ZÁRYBNICKÁ ^1,2, Eliška STRÁNSKÁ ³, Jana MACHOTOVÁ ²

¹ Department of Technical Studies, VSPJ, Tolsteho 16, 586 01 Jihlava, Czech Republic

²Institute of Chemistry and Technology of Macromolecular Materials, Faculty of Chemical Technology, University of Pardubice, Studentska 573, 532 10 Pardubice, Czech Republic

³MemBrain s.r.o., Pod Vinici 87, 471 27 Straz pod Ralskem, Czech Republic

This paper deals with the preparation of hybrid anion-exchange membrane which consists in the surface modification of commercially polyethersulfonic (PES) membrane [1]. It is a covalently bonded layer comprising poly (styrene-co-divinylbenzene-co-4-vinylbenzyl chloride) copolymer which improves the electro-chemical properties of the PES membrane. The prepared anion-exchange membranes were tested by determining ion-exchange capacity, specific resistance, permselectivity. Study of morphology of prepared membranes was performed by SEM analysis and FT-IR spectroscopy. The prepared membranes have potential in use for example in electrodialysis processes.

Keywords: anion-exchange membrane, PES membrane, electro-chemical process

Optimization of reinforcing fabric for anion exchange membrane into cataphoretic tubular boxes (in Czech)

Eliška STRÁNSKÁ, Kristýna WEINERTOVÁ, David NEDĚLA, Jan KŘIVČÍK

MemBrain s.r.o., Pod Vinici 87, 471 27 Stráž pod Ralskem, Czech Republic

Electrophoresis coating is one of the methods of electrophoresis deposition. Cataphoresis is the method of applying water-soluble lacquers in an electrochemical manner, where the coated object is connected as a cathode in the DC electrolyte field and the cation of the paint is excreted thereon. The so-called electrophoresis box with an anion-exchange membrane is connected as a counter-electrode, which in addition to the anode function serves to maintain the concentration equilibrium of the ions in the varnishing bath. It is possible to use glued or welded diaphragm or membrane with seamless design in tubular boxes.

This paper deals with the welded anion exchange membrane for the cataphoretic box. Important parameters of the anion exchange membrane include mechanical resistance, dimensional changes during the swelling mainly to length and width (diameter of the welded tubular membrane), electrochemical properties, but also manufacturing, good weldability or pressure resistance. The aim of this work was to optimize the reinforcing fabric of the anion exchange membrane to guarantee the desired properties of the anion exchange membrane. Altogether, 8 types of reinforcing fabrics were selected, differing in the type of threads interlacing (plain or twill) and the number of threads in the warp and weft direction (31/x and 16/x). The electrochemical or physical properties, as well as the weldability and pressure resistance of welded membrane, were tested on the samples.

As the most advantageous alternative to the anion exchange membrane with the reinforcing fabric – twill interlacing, the membrane appeared with plain interlacing and warp/ weft – 31/31 or 31/28. These membranes exhibited similar electrochemical and physical properties. For the membrane with plain interlacing 16/x threads, lower resistances were measured, but the swelling to length was 1.5 % higher than for the membrane with the twill reinforcing fabric. The weldability and pressure resistance of all anion exchange membranes were comparable.

Keywords: Reinforcing fabric, heterogeneous ion exchange membrane, cataphoretic tubular boxes.

Cation exchange membrane and influence of reinforcing fabric on their separation and electrochemical properties boxes (in Czech)

Jiří ŠKORŇOK¹, Jana MACHOTOVÁ¹, Eliška STRÁNSKÁ²

¹ÚChTML, Faculty of chemical-technology, University of Pardubice, Studentská 573, 532 10 Pardubice, Czech Republic

²MemBrain s.r.o., Pod Vinici 87, 471 27 Stráž pod Ralskem, Czech Republic

At present, most commercially available ion exchange membranes are prepared from an ion exchange resin and a polymeric binder. The aim of this work is to find an alternative polymeric binder based on emulsion copolymers. This binder is particularly advantageous due to the membrane preparation technology because the polymer binder is not needed to melt but can be operated at room temperature. The ion exchange resin is dispersed in the latex emulsion copolymer into a homogeneous composition, and then the mixture is applied to the silicone pad by a slit ruler. The mixture is then allowed to dry for 48 hours at room temperature. After drying, the ion exchange, separation and physical-mechanical properties of the prepared membranes can be tested. The main monitored parameters were dimensional water stability, water absorption, ion-exchange capacity, permselectivity and specific and surface resistance of the membranes.

Since the mechanical and separation properties of the prepared membranes could not compete with commercially available Ralex membranes, mainly because of low permselectivity, the membranes were subsequently laminated the polyester reinforcing fabrics at 130 – 140 ° C. Subsequently, the electrochemical properties of membranes were tested - ion exchange capacity, surface and specific resistance and separation property - permselectivity. This process created a non-porous surface of the membranes, which improved the separation properties, also improved the mechanical properties of the membrane samples.

Keywords: Reinforcing fabric, heterogeneous ion exchange membrane, emulsion copolymers.

pH Adjustment of Acid Whey by Electrodialysis with Bipolar Membranes boxes (in Czech)

Jiří EČER, Arthur MERKEL, Tomáš KOTALA

MemBrain s.r.o., Pod Vinicí 87, 471 27 Stráž pod Ralskem, Czech Republic

Electrodialysis with bipolar membranes takes advantage of the fact that a dissociation of water occurs within the bipolar membrane due to the influence of a DC electric field. H⁺ and OH^- ions are released into the chambers adjacent to the bipolar membrane. Said process can be utilized to change the pH of the processed solution without the addition of chemicals.

The aim of the work was to verify the functionality of the two-circuit module with bipolar membranes for the pH adjustment of acid whey. Laboratory scale electrodialysis apparatus P EDR-Z / 10-0.8 (producer MemBrain s.r.o.) was used for testing. The raw material used was nanofiltered acid whey with a dry matter content of 18.2% (7.92% ash in the dry matter), furthermore, this whey previously partially desalted by electrodialysis in ash content in the dry matter 2.79% and 1.20%. Testing was conducted on two types of modules with different compositions of membrane configurations. The first type module contained configuration anionic membrane – bipolar membrane – anionic membrane and second type module contained configuration bipolar membrane – anionic membrane – bipolar membrane.

Tests have shown that adjusting the pH of acid whey by means of electrodialysis with bipolar membranes is possible. The acid whey with higher demineralization degree will allow faster the pH adjustment process.

Keywords: bipolar membranes, electrodialysis, pH adjustment, acid whey.

Bipolar Membranes at Pilot Operation of Sodium Sulphate Processing boxes (in Czech)

David NEDĚLA, Jan KINČL, Tomáš JIŘÍČEK

MemBrain s.r.o., Pod Vinicí 87, 471 27 Stráž pod Ralskem, Czech Republic

In 2016 was built the pilot unit of electrodialysis with bipolar membranes EDBM-Y. The unit was operated from March 2, 2016 to January 31, 2017 in real conditions of sodium sulphate processing in the company GEAM. The stack and membranes were monitored during the process. In May the membranes were replaced due to insufficient mechanical properties. Newly installed membranes didn’t show any signs of wear during the half-year operation. At the beginning of January 2017, the stack was weaned and the membranes from the stack were analyzed. The volt-ampere characteristic and the ion-exchange capacity of the anionic and cation exchange layers of the bipolar membranes were determined. The measured data shows a slight decrease in the selectivity of the layers and a slight decrease of the intensity of the water splitting, which has not influence significantly on the process.

Keywords: bipolar membranes, electrodialysis

Membrane contactors for absorption of volatile organic compounds from a waste gas boxes (in Czech)

Václav DURĎÁK, Jiří KROUŽEK, Jiří HENDRYCH, Petra KUBÍNOVÁ

UCT Prague, Faculty of Environmental Technology, Technická 5, 166 28 Prague 6, Czech Republic

Volatile Organic Compounds (VOCs) are one of the main sources of photochemical reaction in the atmosphere which has impact on human health. Anthropogenic sources of VOCs are waste gases emitted especially from chemical, petrochemical, and allied industries. Therefore, these waste gases have to be effectively purified from VOCs. VOCs can be removed from waste gases by: a direct destruction (oxidation/biofiltration), an active carbon adsorption or an absorption into suitable solvent. Nevertheless, some of the VOCs are undesirable to destroy (formation of more dangerous forms/loss of expensive compounds) and active carbon technology is limited in the case of hot and/or wet gases. Hence, absorption technology is effective, but in the case of column devices (tricked/packed)it has limitation (foaming, overfulling, formatting of preferential flows), therefore this technology is not being used often. However, column devices can be replaced by membrane contactors (MC), which is technology of two phases in contact without mixing each other (non-dispersive), thus avoiding the operational complications of column systems. Accordingly, we used MC technology to purify a stream of nitrogen enriched with toluene. Toluene was absorbed into DEHA in laboratory apparatus consisted of polypropylene hollow fiber membrane module. In this arrangement, we have achieved a maximum absorption efficiency of 70 %.

Key words: Membrane contactors, hollow fibers, VOCs absorption, Toluene, Bis(2-ethylhexyl)adipate, DEHA

Mathematical model of a pilot plant for VOC removal boxes (in Czech)

Vladimir BRUMMER ¹, Pavel LESTINSKY ^1,2, David JECHA ¹

¹ Institute of Process Engineering, Brno University of Technology, Technicka 2896/2, 616 69 Brno, Czech Republic

² Institute of Environmental Technology, VSB-Technical University of Ostrava, 17. listopadu 15, 708 33 Ostrava-Poruba, Czech Republic

For a pilot scale experimental unit for VOC oxidation testing, a reactor model was created considering the change of gas composition and properties due to oxidation reactions, the temperature rise due to oxidation reactions and its fall due to heat loss and the change in pressure due to the pressure losses on bulk catalyst bed. In case of availability of information on catalyst and kinetic data oxygenated VOC, this model can be used for the design of amount of catalyst and technological design of catalytic bed.

Keywords: VOC, catalytic oxidation, kinetics, catalyst, pilot, model

Utilization of Recycled Asphalt Concrete in Railway Substructure boxes (in Czech)

Vít LOJDA, Ondřej BRET, Martin LIDMILA
Department of Railway Structures, Faculty of Civil Engineering, CTU in Prague, Thákurova 7, 166 29 Prague, Czech Republic

This paper aims to the alternative utilization of the by-product recycled asphalt concrete gained mostly from the structural layers of asphalt concrete, which is prospectively crushed, re-classified and named as R-material. A laboratory model of the railway substructure in the scale of 1:1 was made in the first phase of conducted research. The model was subjected to loading cycles simulating running railway axles. The goal of the first phase was to verify the proper mixture of R-material. In the second phase R-material was implemented in the trackbed of a railway track. This remediation using R-material was done due to the long-term observation of the track geometry parameters. Second reason for application of R-material in the trial section was the inappropriate water table conditions in the trackbed in which the subgrade is threatened by the unfavourable influence of freeze. The trial section is nowadays running and observed in appropriately chosen profiles. There was performed core-drilling sampling on the R-material layer and deformation characteristics were measured. The main contribution of this article is results and description of tests performed on R-material samples. The laboratory compression test for the purpose of the determination the compression strength was also performed. Conclusions are based on the evaluation of conducted test.

Keywords: waste, recycling, asphalt concrete, trackbed, railway substructure.

Biodegradation of blend PLA/PHB in thermophilic anaerobic aqueous conditions boxes (in Czech)

Marie DVOŘÁČKOVÁ, Michaela BARTUŇKOVÁ, Marek KOUTNÝ, Ludmila VAŇHAROVÁ

Department of Environmental Engineering, Faculty of Technology, Tomas Bata University in Zlín,
Czech Republic

This work investigates the biodegradation of PLA poly(lactid-acid) and blend PLA with polyhydroxybutyrate (PBH) in an environment of mesophilic (37 °C) and thermophilic (55 °C) anaerobic sludge. The thermophilic anaerobic sludge was prepared in a laboratory from mesophilic sludge sourced from a municipal waste water treatment plant and placed under thermophilic conditions. It was confirmed that PLA failed to decompose under mesophilic anaerobic conditions, while the degree of biodegradation achieved under thermophilic conditions more than 80 %. The blend of PLA / PHB was under anaerobic thermophilic conditions almost completely decomposed, but under anaerobic mesophilic conditions, the decomposition rate corresponded approximately representation of PHB in the mixture. Abiotic hydrolysis of blend PLA/PBH in an environment of phosphate buffer (pH 7) at 55 °C reached 23.8 %, leading to the conclusion that hydrolytic enzymes present in thermophilic anaerobic sludge are involved in the biodegradation process as well as abiotic hydrolysis.

Keywords: Poly(lactic acid), PLA, polyhydroxybutyrate, anaerobic sludge, thermophilic, biodegradation, hydrolysis

Autorská práva:

WASTE FORUM, jejímž autorem je CEMC - České ekologické manažerské centrum, podléhá licenci Creative Commons Uveďte autora-Neužívejte dílo komerčně 3.0 Česko. V případě převzetí článku vždy uvádějte WASTE FORUM jako zdroj s prolinkem, děkujeme.

WASTE FORUM, authored by CEMC - Czech Environmental Management Center, is licensed under a Creative Commons Attribution-Noncommercial 3.0 Czechia license. When taking over the article, always mention WASTE FORUM as a source with a link, thank you.

ISSN: 1804-0195