7/25/2019 Corina Iordachescu - STUDII I CERCETRI PRIVIND NIVELUL DE POLUARE A APELOR CU CONINUT DE METALE I

1/4

1

Investete n oameni!

FONDUL SOCIAL EUROPEAN

Proiect cofinanat din Fondul Social European prin Programul Operaional Sectorial pentru Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 2013Axa prioritar 1: Educaia i formarea profesional n sprijinul creterii economice i dezvoltrii societii bazate pe cunoatereDomeniul major de intervenie 1.5 "Programe doctorale i post-doctorale n sprijinul cercetrii"Titlul proiectului: Q-DOC- Creterea calitii studiilor doctorale n tiine inginereti pentru sprijinirea dezvoltrii societii bazate pecunoatereContract : POSDRU/107/1.5/S/78534Beneficiar: Universitatea Tehnic din Cluj-Napoca

Facultatea de Ingineria Materialelor i a Mediului

STUDII I CERCETRI PRIVIND NIVELUL DE POLUARE A APELOR CU CONINUT DE METALE

IMETODE DE DEPOLUARE A ACESTORA

Rezumatul tezei de doctorat

Autor: Drd. ing. Corina Ioana IORDCHESCU (cs. NEAMU)Conductor de doctorat: Prof. univ. dr. chim. Elena Maria PICInstituia: Universitea Tehnic din Cluj-Napoca

Cuvinte cheie: metale grele, ap de min, zeolit, crbune activ, ozonizare, voltametrie ciclic

C U P R I N S

List Figuri....................................................................................................................................................... 6List Tabele..................................................................................................................................................... 9Introducere .................................................................................................................................................... 11

PARTEA NTI: STADIUL ACTUAL AL CERCETRII N DOMENIU..................................................... 15

Capitolul 1. Studiu privind poluarea apelor i efectele acesteia asupra mediului i asntii umane......................................................................................................................... 15Capitolul 2. Metode de tratare a apelor uzate ............................................................................................. 31Capitolul 3. Caracterizarea fizico-chimic a apelor de min....................................................................... 57

PARTEA A DOUA: CERCETRI I CONTRIBUIIPERSONALE.......................................................... 67

Capitolul 4. Cercetri experimentale comparative privind utilizare tufuluivulcanic zeolitic i acrbunelui activ. (Studiu de caz I) ............................................................................................ 67

Capitolul 5. Cercetri experimentale privind utilizarea tufului vulcanic zeolitic n regim dinamic.(Studiu de caz II) ....................................................................................................................... 99

Capitolul 6. Cercetri experimentale privind reducerea concentraiei demetale grele din soluii,prin ozonizare. (Studiu de caz III) ........................................................................................... 107

7/25/2019 Corina Iordachescu - STUDII I CERCETRI PRIVIND NIVELUL DE POLUARE A APELOR CU CONINUT DE METALE I

2/4

2

Capitolul 7. Cercetri privind influena apelor poluate cu metale grele i nitrai asupra legumelor.(Studiu de caz IV) .................................................................................................................... 127

Capitolul 8. Concluzii generale, contribuiipersonale i direcii viitoare de cercetare ............................. 155Bibliografie ................................................................................................................................................... 161Anexa 1. Parametrii de adsorbie Freundlich iLangmuir pentru zeolit ................................................... 172Anexa 2. Parametrii de adsorbie Freundlich i Langmuir pentru carbune activ..................................... 173Anexa 3. List Abrevieri.............................................................................................................................. 174

Anexa 4. Glosar .......................................................................................................................................... 175Anexa 5. Lista Lucrrilor tiinifice ale autoarei......................................................................................... 176

Obiectivele tezei:

Teza de doctorat intitulat: Studii i cercetri privind nivelul de poluare a apelor cu coninutde metale imetode de tratare a acestora,ncearc s aduc mbuntiri i constatri referitoare la domeniul de doctoratIngineria mediului, cu o referire specific la poluarea apelor cu ioni metalici i metode de tratare a acestora, tema

de cercetare a tezei de doctorat.Misiunea acestui demers tiinific este de a-i aduce aportul la mbuntirea continu a metodelor dedepoluare a apelor uzate n general i de a oferi o imagine de ansamblu asupra a ceea ce nseamn poluare iefectele pe care le produce aceasta.

Prin studiile efectuale de numeroi cercettori au fost aduse multiple argumente, care justific demersulidentificrii de noi oportuniti de investigare a eficienei metodelor i materialelor utilizate n tratamentul apelor.Astfel, un prim argument se refer la faptul c la nivel mondial se manifest tendina de a pretinde fiecruiorganism guvernamental de a se implica permanent n sprijinireaproteciei mediului, prin mijloace de informare amembrilor societii, prin crearea de noi soluii de prevenire a polurii sau de identificare a oportunitilor deimplementare a unor soluii eficiente i avantajoase din punct de vedere economicde tratare a factorilor de mediu

afectai.Un alt element important care trebuie menionat, l reprezint evoluia din domeniul tehnologiei

informaiei,care a condus la elaborarea unor noi programe software, cu un rol deosebit n evoluia metodelor de

O1: Identificarea surselor de poluare, a potenialilor poluani din zonele studiate, dar i efectele pe care leau asupra sntii umane.

O2: Studierea a trei metode de tratare a apelor contaminate cu ioni metalici: schimbul ionic, adsorbia iozonizarea, precum i a dou materiale uzate n procesul de depoluare: tuful vulcanic zeolitic i

crbunele granular activ.O3: Studierea apelor de min caracteristici i metode de prevenire i de tratare.

O4: Studierea comparativ a reducerii concentraiei de ioni metalici din soluii n regim static, prinaplicarea proceselor de schimb ionic i de adsorbie, utiliznd dou materiale filtrante.

O5: Studierea reducerii concentraiei de ioni metalici din soluie n regim dinamic, prin filtrare pe tufvulcanic zeolitic.

O6: Investigarea procesului de reducere a concentraiei de metale grele din soluii, prin procesul deoxidaretratarea apei cu ozon.

O7: Abordarea unei cercetri experimentale prin investigarea rolului pe care l au tuful vulcanic zeolitic icrbunele granular activ n amendarea solurilor.

O8: Completarea literaturii de profil prin diseminarea rezultatelor tiinifice din domeniulpolurii apelor ningineria mediului.

7/25/2019 Corina Iordachescu - STUDII I CERCETRI PRIVIND NIVELUL DE POLUARE A APELOR CU CONINUT DE METALE I

3/4

3

identificare a problemelor de poluare, n oferirea de rspunsuri pertinente i de nlesnire a procesrii datelorobinute n practic.

Teza propus are trei trsturi caracteristice fundamentale. Prima dintre trsturi o reprezintinterdisciplinaritatea. Dei este o tez din cadrul domeniului Ingineriei Mediului, aceasta mbin elemente dindomenii conexe, cum sunt chimia, ing ineria materialelor i geologia. Cea de-a doua trstur const n caracterulinformatic i transferabil al rezultatelor obinute. Astfel, concluziile, recomandrile ce se vor forma la finele tezei,pot fi relevante pentru unele sectoare din domeniul proteciei mediului.Cea de-a treia trstur estefidelitatea

rezultatelor fa de meninerea unei continuiti, ceea ce d senzaie unui tot unitar, reprezentat de domeniile itematica abordate n tez.

Prezentare

Prima parte a tezei, intitulat Stadiul actual al cercetrilor n domeniu, reprezint un studiu bibliografic alliteraturii de specialitate, necesar pentru identificarea nivelului la care a ajuns cercetarea n domeniul vizat ipentru ndeplilnirea primelor trei obiective stabilite. Aceast prim parte cuprinde Capitolele 1, 2 i 3.

Cea de-a doua parte a tezei, care cuprinde Capitolele 4, 5, 6 i 7se intituleaz Cercetri i contribuiipersonale, i coninecercetrile experimentale desfurate n vederea ndeplinirii obiectivelor patru, cinci, ase i

apte, permind evidenierea contribuiilor personale pe care le-am adus n plan aplicativ-experimental i caresunt conturate n Capitolul opt.nprimul capitol, intitulat Sursele de poluare a apelor i efectele pe care acestea le au asupra sntii

umanesunt prezentate noiunile generale cu privire la poluarea apelor, bazate pe cercetrile tiinificeactuale dela nivel naional i internaional.

Pe baza literaturii de specialitate, al doilea capitol, intitulat: Metode de tratare a apelor uzate i tipuri demateriale filtrante, prezint modaliti de eliminare a ionilor metalici din ape le contaminate, att din punct devedere al procesului n sine, ct i din punct de vedere al materialelor filtrante utilizate. Astfel, este descrisprocesul de schimb ionic pentru care s-a utilizat tuful vulcanic zeolitic, procesul de adsorbiei crbunele activcamaterial adsorbant, iar ultimul proces este oxidareacare s-a realizat cu ajutorul ozonului.

n cel de-al treilea capitol al tezei, intitulat Caracteristicile fizico-chimice a apelor de min, metode deprevenire i tratare, s-a urmrit descrierea noiunii de ap de min, ncadrarea ei n categoria poluanilorprovenii din exploatrile miniere, dar icaracteristicile i proprietile acesteia. Pe baza acestor caracteristici, s -au prezentat metodele de prevenire a formrii apei acide de min, ca i metode de prim intervenie n proteci amediului, dar i metodele de tratare a acestor ape uzate.

Capitolul patru, intitulat: Cercetri experimentale comparative privind utilizarea tufului vulcanic zeolitic ia crbunelui activ. Studiu de caz I, nfieazprimul studiu de caz din aceast tez, n care depoluarea unorprobe de ap de min este realizat comparativ , prin prezentarea a dou materiale filtrante des utilizate nprocesele de tratare a apelor uzate, zeolitul i crbunele granular activ. Experimentul urmrete eficiena acestor

materiale n reinerea concentraiei de ioni metalici, la timpi de expunere i temperaturi diferite, n regim inert.Capitolul cinci, se intituleaz Cercetri experimentale privind utilizarea tufului vulcanic zeolitic n

procesul de depoluare n regim dinamic. Studiu de caz IIi prezint un experiment de reinere a ionilor metalicipe zeolit, prin filtrare pe coloan cu frit i robinet. Acest experiment i propune evidenierea proprietilorspeciale ale zeolituluin cazul utilizrii sale la timpi de interaciune redui.

Al aselea capitol, intitulat: Cercetri experimentaleprivind reducerea concentraiei de metale grele dinsoluii, prin ozonizare. Studiu de caz III, prezint eficiena celei de-a treia metode de tratare a apelor cu con inutde metalen procesul de eliminare a ionilor metalici din soluiiozonizarea. Experimentele din acest capitol suntrealizate cu ajutorul unui echipament generator de ozon, msurtorile fiind efectuate utiliznd o metodelectroc

himicdes

ntlnitn investigarea soluiilor

voltametria ciclic

.Cel de-alaptelea capitol, intitulat Cercetri privind influena apelor poluatecu metale grele i nitrai

asupra legumelor. Studiu de caz IV,i propune un al patrulea studiu de caz, prezentnd un experiment de

7/25/2019 Corina Iordachescu - STUDII I CERCETRI PRIVIND NIVELUL DE POLUARE A APELOR CU CONINUT DE METALE I

4/4

4

cultivare a dou legume cu frunze verzi salata i spanacul, ntr-un sol amendat cu zeolit i crbune activi irigatcu ap cu coninut de ioni metalici.

Teza de doctorat se ncheie cu Capitolul opt, denumit Concluzii generale, contribuii personale i direciiviitoare de cercetare. Aici sunt expuse principalele concluzii, liniile i tendinele generale, limitele i nevoile n

ntmpinarea crora sunt necesare soluii i recomandri, direciile viitoare de cercetare, cont ribuiile autoarei idesigur aportul de noutatepe care l are cercetarea n ansamblul ei.

Lucrarea are un profund caracter de noutate dat de cercetarea practic pe care o are la baz, ns

suntem contieni c orice recomandare n scopul perfecionrii acesteia poate fi extrem de util.Din aceste motive, am considerat c tema aleas este una extrem de incitant i actual. Motivaiaalegerii temei a reprezentat-o, pe lng elementele anterioare i dorina de a avea un real aport la nelegereamai bun afenomenului de poluare i combaterea polurii.

Concluzii finale

Prin prezenta tez de doctorat am urmrit realizarea unei incursiuni n analizarea procesului de eliminarea ionilor de metale din apele uzate, prinprezentarea avantajelori dezavantajelor pe care le prezint trei metodediferite de tratare a apelor, dar i trei materiale diferitecu proprieti speciale n eliminarea ionilor de metale grele.

Caracterul de noutate ale tezeieste reprezentat n primul rnd de investigarea complet a drumuluimetalelor din stadiul de deeuri(industriale, ap de min, etc.), care prin poluarea apei i solului, sunt absorbitede plante, deschiznd n acest fel calea de intrare n organismul uman. Acest proces complex poate fi ntrerupt

ntr-o prim faz prin aplicarea unor metode de depoluare a apei, ntrerupnd acest parcurs. Dac depoluarea nureprezint un obiectiv care poate fi ndeplinit, al doilea mod n care se poate interveni este amendarea solurilor.

Ca i contribuii la domeniul de cercetare pot fi considerate urmtoarele aspecte: realizarea unuistudiu comparativntre dou materiale filtrante zeolitul i crbunele activ, pentru identificarea nivelului deeficien n reinerea ionilor metalici din apa de min, identificarea modelului matematic dup care decurgeprocesul de adsorbie n tratarea apei de min cu zeolit i respectiv crbune activ, investigarea eficienei ozonului

n procesul de tratare a unei soluii cu coninut de ioni metalici, utilizarea voltametriei ciclice ca metod de

analizare a reducerii concentraiei de metale grele din soluii.n ceea ce priveteperspectivele prezentei cercetri, pot fi menionate: crearea la nivel de proiect pilot,

a unui filtru pentru depoluarea apelor cu coninut de ioni metalici, care s conin ca material filtrant zeolitul;investigarea utilizrii acestui material n procesul de reinere a anionilor din ape (nitrai, cianuri, cloruri) i condiiileoptime de realizare a acestui proiect (soluii de tratare, nivel de pH i temperatur); amendarea solului cu zeoliisinteticipentru obinerea unei posibiliti de utilizare agricol n siguran a solurilor contaminate cu metale grele.

Ca irecomandri, pot fi menionate urmtoareledirecii: incercarea de prevenire a polurii apelor i asolului, elaborarea unor procese de tratare a apelor uzate economice, care s conin metode de depoluare uorde aplicat, ieftine i eficiente, elaborarea unui plan de informare a utilizatorilor i a productorilor agricoli asupra

riscurilor utilizrii apelor uzate n irigaii i obinerea celor mai bune informaii privind stadiul de poluare a zonelorde studiu.

Pe parcursul stagiului doctoral am realizat un numr de 7 articole de cercetare tiinific (dintre care unulISI Proceedings i unul n revist I.F., trei n reviste CNCSIS: B+), la 5 (cinci) ca i prim autor, respectiv la 2(dou) co-autor (dintre care unul n citat n Baze de Date Internaionale).

Am participat la 4 Conferine Internaionale organizate n ar, ca i autor sau coautor.Am participat la ProInvent Cluj-Napoca, Romnia, 2011, unde am primit ca premiu

Diplom de Excelen i Medalia de Bronz, ca i coautor.