(Opinpolku 6.) Jäteveden puhdistus.

Tässä opinpolku tehtävässä puhdistamme jätevettä flokkuloimalla eri pH-alueilla eilaisilla flokkulointiaineilla ja selkeyttämällä. Lisäksi teemme edellämainittujen puhdistusmenetelmien jälkeen myös jatkopuhdistuksen  ioninvaihtohartsilla. Mittaamme ioninvaihdon tehokkuuden käyttämällä ioniselektiivistä elektrodimittausta.

Flokkulointi on käytännössä sitä että käyttäen flokkulointiaineita saamme näytteen liuenneet epäpuhtaudet pois saostamalla ne. Kun epäpuhtaudet saostuu ne laskeutuvat astian pohjalle jolloin puhdas osa voidaan dekantoida tai suodattaa pois.

Selkeytys tarkoittaa nesteen ja kiintoaineen erottamista toisistaan esimerkiksi suodattamalla. Teimme tämän työssä heti ensimmäisenä jotta näytteessä ei olisi kiinteitä epäpuhtauksia.

Ioninvaihto tarkoittaa prosessia jossa veteen liuenneet ionit, kationit tai anionit vaihdetaan ioninvaihtohartsin sisältämiin anioneihin tai kationeihin.

1. Työn suoritus

1.1. Flokkulointi

Otimme näytettä noin kaksi litraa jätevettä astiasta johon sitä oli säilötty. Näytteen alkuperä on harjoitustehtaan sellunkeittimen viereinen kanaali. Suodatimme näytteen kiinteiden epäpuhtauksien poistoa varten.

Jäteveden suodatus imupulloon.
 (Näytteen ilkeän tuoksun vuoksi teimme tämän vaiheen vetokaapissa.)

Kun olimme suodattaneet kaksi litraa jätevettä, jaoimme sen neljään 500ml dekantterilasiin. Tämän jälkeen pH-arvot piti säätää kahteen dekkaan pH-arvoon 5.8 ja toiseen kahteen piti pH-arvo saada tasan kymmeneen. Käytimme pH-arvon säätämiseen 1 molaarista rikkihappoa ja 2% itsetehtyä natriumhydroksidi-vesiliuosta.

pH-arvon säätö. Mittasimme jatkuvasti sekoittaen
 ja lisäämällä happoa / emästä pieniä määriä kerrallaan.

pH-arvojen värierot. (5.8 takana 10.0 edessä).

Kun pH-arvot olivat säädetty tarkasti annettuihin lukuihin, aloitimme flokkuloinnin. Valmistimme flokkulointiin käytetyt liuokset itse. Käytimme 2m-% alumiinisulfaattia sekä 2m-% alumiinikloridia.

Flokkulointiaineen lisääminen.

Käytimme flokkuloinnissa byrettiä joka oli kiinnitetty statiiviin. Lisäsimme flokkulointiainetta hissukseen jotta erottaisimme flokin muodostumisen. Tämä oli aika vaikeaa alussa koska meillä ei ollut mitään tietoa miltä tämä tulisi näyttämään ja saimme ristiriitaisia ohjeita opettajilta. Päätimme lopettaa lisäämisen kun flokkia alkoi muodostumaan. Käytimme alumiinisulfaattia näytteisiin joiden pH oli 5.8 ja alumiinikloridia näytteisiin joiden pH oli 10. Kun flokkulointi oli suoritettu kaikille näytteille kokeilimme erilaisia erotusmenetelmiä. Käytimme dekantointia pH 5.8 liuoksiin jotka olivat saanet laskeutua kolme päivää. Suodatimme liuokset joiden pH oli 10.

Flokin erotus nesteestä suodattamalla.

Dekantoidut oikealla ja suodatetut vasemmalla.

Tulimme tulokseen että dekantointi oli tässä kohtaa parempi erotusmenetelmä. Tosin liuokset jotka dekantoitiin olivat laskeutuneet kolme päivää kun taas suodatetut saivat laskeutua ja muodostaa flokkia muutaman kymmenen minuuttia.

1.2. Anioninvaihto

Anioninvaihtoa varten valmistimme 2M NaOH liuosta 100ml jota käytettiin hartsin aktivoimiseen. Totesimme opettajan kanssa että hartsissa oli liikaa ilmakuplia joten sen aktivoiminen nyt olisi tuhlausta. Irrotimme pumpulin hartsibyretin päästä ja veden kanssa huuhtelimme hartsit dekantterilasiin. Kun kaikki hartsi oli lasissa, pesimme sitä dekantoimalla tislatun veden kera. Kun hartsi oli pesty laitoimme pumpulin takaisin hartsibyretin päähän ja huuhtelimme hartsin veden avulla takaisin byrettiin.

Byretti jossa hartsi oli. Tässä kuvassa se on
 pesty ja asetettu uudelleen byrettiin.

Nyt kun hartsi on puhdas ilmakuplista aktivoimme sen kaatamalla 100ml 2M NaOH:ia sen läpi. Kun NaOH oli valunut aloimme lisätä jätevesi-näytettä (emme antaneet byretin koskaan tyhjentyä ali ensimmäisen pumpulin.) Annoimme näytteen valua muutama 100ml ennen kuin otimme sitä talteen mittapulloon, jottei NaOH:ia tulisi näytteeseen. Teimme tämän vaiheen molemman pH-alueen alumiinikloridilla flokatulle näytteelle.

1.3 Kloridipitoisuuden analysointi

Tässä työvaiheessa teimme 1M KNO3-liuoksen (ISAB-liuos) jota käytetään näytteidein mittaamiseen. Valmistimme myös kloridistandardiliuoksen natriumkloridista. Standardin Cl-pitoisuus on 1000ppm.

Näytteiden valmistus.

Tässä työvaiheessa siirryimme yläkerran laboratorioon missä mittaukseen käytettävä mittari sijaitsi. Valmistimme 1000ppm kloridi standardi-liuoksesta laimennokset 100ppm ja 10ppm ja 1ppm. Teimme standardi-liuoksista näytteet kalibrointimittausta varten ottamalla 50ml standardiliuosta ja lisäämällä siihen 1ml ISAB-liuosta. Mittasimme kalibrointiliuokset laimeimmasta vahvimpaan aina samalla tavalla. Käytimme magneettisekoittajaa mittauksessa, tämä tosin häiritsi hieman ja varsinaisen mittauksen ajaksi piti sekoittaja kytkeä pois päältä.

Kombinoitu kloridielektrodi jossa mV-skaala.

Puhdistettu jätevesi mitattiin sellaisenaan ja siitä tehtiin myös 1/10 laimennos. Suoritimme samat mittaukset anionivaihdetulle jätevedelle. Itse näytteen mittaamisessa lisäsimme myös 1000ppm kloridiliuosta 1ml ei-laimennettuun näytteeseen ja laimennettuun lisättiin 0.5ml 100ppm kloridiliuosta. Otimme lukemat ylös ja huuhtelimme elektrodin aina mittauksien välissä. 

Mittaustulokset ja muut tarkat lukemat näet raportistani.