Mikromuovin poistaminen vedestä
Haapala, Teemu (2020)
Kandidaatintyö
2020
School of Engineering Science, Kemiantekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2020060240158
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2020060240158
Tiivistelmä
Tämän kandidaatintyön teoriaosan tavoitteena oli selvittää mahdollisia erotusmenetelmiä mikromuovin poistamiseen vedestä. Monilla nykyaikaisilla vedenpuhdistusmenetelmillä pystytään erottamaan yli 95 prosenttia käsiteltävän veden sisältämistä mikromuovipartikkeleista. Lisäksi muiden aineiden, kuten kaoliinin, erotukseen suunniteltuja prosesseja pystytään potentiaalisesti hyödyntämään mikromuovin poistamisessa vedestä. Ongelmana ovat kuitenkin alle 20 mikrometrin kokoiset muovipartikkelit. Johtuen vedenpuhdistamoiden suurista käsittelykapasiteeteista, puhdistettuihin vesivirtoihin saattaa jäädä miljoonia mikromuovipartikkeleita päivittäin.
Etenkin membraanibioreaktori, hiekka- ja kiekkosuodatus sekä sähkökoagulaatio vaikuttavat potentiaaliselta erotusmenetelmiltä mikromuovin poistamiseen vedestä. Membraanibioreaktorilla on saatu poistettua 99,9 % käsiteltävän veden sisältämistä mikromuovipartikkeleista. Vastaavasti hiekkasuodatuksella partikkeleista on saatu erotettua 97,1 % ja kiekkosuodatuksella 98,5 %. Sähkökoagulaatiolla on päästy 99 massaprosentin erotustehokkuuteen. Johtopäätöksenä voidaan todeta, että vielä tarvitaan lisää tutkimuksia eri erotusmenetelmillä etenkin alle 20 mikrometrin kokoisten mikromuovipartikkelien poistamisessa vedestä.
Kokeellisen osan tavoite oli selvittää hiekkasuodatuksen potentiaali mikromuovin erotuksessa vedestä. Laboratoriokokeet suoritettiin soralla ja kvartsihiekalla täytetyllä laboratoriomittakaavan kolonnilaitteistolla, jonne kaadettiin savukkeiden filttereistä ja ionivaihdetusta vedestä synteettisesti valmistettu mikromuovisuspensio. Hiekkasuodatuksen erotustehokkuus laskettiin massaosuutena. Lopuksi tutkittiin hiekkasuodatettujen näytteiden sisältämää kiintoainetta pyyhkäisyelektronimikroskoopilla 0,2 mikrometrin ruiskusuodattimen pinnalta sekä syöttösuspension sisältämän muovin rakennetta valomikroskoopilla.
Hiekkasuodatetut vesinäytteet sisälsivät läpi päässeen mikromuovin lisäksi kiviainesta. Mikromuovista saatiin poistettua noin 99 massaprosenttia, kuitenkin approksimoiden epäpuhtauksien määrää ruiskusuodatuskokeista saatujen kiintoainepitoisuuksien avulla. Tulosten perusteella hiekkasuodatus toimii suurikokoisen (silmin havaittavissa olevan) mikromuovin poistamiseen vedestä.
Etenkin membraanibioreaktori, hiekka- ja kiekkosuodatus sekä sähkökoagulaatio vaikuttavat potentiaaliselta erotusmenetelmiltä mikromuovin poistamiseen vedestä. Membraanibioreaktorilla on saatu poistettua 99,9 % käsiteltävän veden sisältämistä mikromuovipartikkeleista. Vastaavasti hiekkasuodatuksella partikkeleista on saatu erotettua 97,1 % ja kiekkosuodatuksella 98,5 %. Sähkökoagulaatiolla on päästy 99 massaprosentin erotustehokkuuteen. Johtopäätöksenä voidaan todeta, että vielä tarvitaan lisää tutkimuksia eri erotusmenetelmillä etenkin alle 20 mikrometrin kokoisten mikromuovipartikkelien poistamisessa vedestä.
Kokeellisen osan tavoite oli selvittää hiekkasuodatuksen potentiaali mikromuovin erotuksessa vedestä. Laboratoriokokeet suoritettiin soralla ja kvartsihiekalla täytetyllä laboratoriomittakaavan kolonnilaitteistolla, jonne kaadettiin savukkeiden filttereistä ja ionivaihdetusta vedestä synteettisesti valmistettu mikromuovisuspensio. Hiekkasuodatuksen erotustehokkuus laskettiin massaosuutena. Lopuksi tutkittiin hiekkasuodatettujen näytteiden sisältämää kiintoainetta pyyhkäisyelektronimikroskoopilla 0,2 mikrometrin ruiskusuodattimen pinnalta sekä syöttösuspension sisältämän muovin rakennetta valomikroskoopilla.
Hiekkasuodatetut vesinäytteet sisälsivät läpi päässeen mikromuovin lisäksi kiviainesta. Mikromuovista saatiin poistettua noin 99 massaprosenttia, kuitenkin approksimoiden epäpuhtauksien määrää ruiskusuodatuskokeista saatujen kiintoainepitoisuuksien avulla. Tulosten perusteella hiekkasuodatus toimii suurikokoisen (silmin havaittavissa olevan) mikromuovin poistamiseen vedestä.