Nanocząstkowe odpady z obróbki powierzchni
Nanocząstki o rozmiarach poniżej 100 nanometrów znajdują wiele różnych zastosowań, ale ich wpływ na środowisko i organizmy nie został jeszcze dokładnie opisany. Poważnym źródłem obaw są skutki zdrowotne wdychania nanocząstek. Możliwe też, że nanocząstki przedostające się do rzek są toksyczne dla organizmów żywych. Do niedawna jedynym skutecznym sposobem na usuwanie nanocząstek ze ścieków przemysłowych było stosowanie energochłonnych metod, takich jak odwrócona osmoza. Jest to technika oczyszczania wody wykorzystująca półprzepuszczalną membranę. W ramach projektu NANOFLOC (Electro-agglomeration and separation of engineered nanoparticles from process and waste water in the coating industry to minimise health and environmental risks), finansowanego ze środków UE, naukowcy opracowali nową technologię do skutecznego i niedrogiego usuwania nanocząstek. Nowy system łączy w sobie dwie techniki. Najpierw, naładowane nanocząstki w roztworze są aglomeryzowane przy pomocy pola elektrycznego, a potem nanozawiesina ta jest stabilizowana przy użyciu kłaczków wodorotlenkowych wytwarzanych metodą elektrochemiczną. Następnie kłaczki z nanocząstkami są oddzielane od wody ściekowej. Do zalet procesu elektrokoagulacji, zapewniających jej przewagę nad konwencjonalnym dozowaniem koagulantów, należy prostota wymaganej aparatury. Ponadto, bez dodawania chemikaliów możliwe jest łatwe kontrolowanie dozowania koagulantów przy pomocy zmiany prądu elektrycznego. Zaprojektowano i zbudowano pilotażowy zakład do elektrochemicznie indukowanej koagulacji i separacji tych aglomeratów, a także komorę reakcyjną i inteligentny moduł sterowania procesem. Aby ocenić te rozwiązania, uczeni zbadali różne nanocząstki i wybrali dwie z nich do dalszych testów: były to nanocząstki tlenku tytanu i płatki aluminiowe. Testy na syntetycznej wodzie ściekowej zawierającej wybrane nanocząstki wypadły obiecująco, wskazując na 98% zmniejszenie stężenia nanocząstek po oczyszczaniu. Opracowano również model matematyczny procesu aglomeracji i separacji, który pozwolił na zweryfikowanie wyników testów. Branże powlekania i barwienia, szeroko wykorzystujące nanocząstki, powinny bardzo skorzystać na takiej niedrogiej i przyjaznej środowisku technologii. Zapobiegając zanieczyszczeniu, technologia NANOFLOC przyczyni się do dalszego rozwoju innowacyjnych i bezpiecznych nanoproduktów.
Słowa kluczowe
Nanocząstki, farby i powłoki, ścieki przemysłowe, skutki zdrowotne, NANOFLOC, koagulacja indukowana elektrochemicznie, tlenek tytanu
