Università degli Studi di Napoli Federico II
Scuola Politecnica e delle Scienze di Base
Dipartimento di Ingegneria Civile, Edile e Ambientale
Stevens Institute of Technology
DEPARTMENT OF CIVIL, ENVIRONMENTAL & OCEAN ENGINEERING
Master thesis in Environmental Engineering
Column filtration with Granular Zero Valent iron (GZVI):
Investigation of techniques to regenerate exhausted ZVI from treatment of different contaminants
Supervisors:
Prof. Massimiliano Fabbricino
Prof. Xiaoguang Meng Author
Ing. Amalia Terracciano Alessia Cacciapuoti
M67000342 ACADEMIC YEAR 2016/2017
ABSTRACT
Lo scopo del seguente lavoro di tesi è stato valutare l’efficienza del Ferro Zero Valente Granulare nel trattamento di bonifica dalle acque di falda contaminate.
Si è studiato il comportamento di una seria di contaminanti con il Ferro Zero Valente Granulare, ma i dati più interessanti hanno permesso di focalizzare l’attenzione solo su alcuni di questi come Cromo Esavalente (Cr(VI)), Arsenato (As(V)) e 2,4- dinitroanisole (DNAN).
Sono stati effettuati esperimenti in Batch in fase preliminare per accertarsi dell’efficienza di rimozione dei singoli contaminanti e per lo studio della cinetica di reazione tra il Ferro Zero Valente Granulare e i contaminanti e per la ricerca del pH ottimale che garantisca una buona efficienza di rimozione.
Successivamente, mantenendo le stesse condizioni, sono stati implementati anche esperimenti in colonna
Infine, l’ultima parte del lavoro dei tesi è stato dedicato all’investigazione di alcune tecniche di rigenerazione del ZVI esausto e valutate, in base alle analisi effettuate, quale tra queste fosse la più efficiente.
I risultati degli esperimenti in Batch sono mostrati in Fig. 1.1:
Fig. 1.1: Batch: Cr, As, DNAN concentrations vs Time;
0 10 20 30 40 50
0 50 100 150 200
Cr, As, DNAN (mg/L)
Time (min)
Cr As DNAN
Grazie alla determinazione del valore di K, coefficiente di reazione e R2, coefficiente di determinazione è stato possibile affermare che Arsenato e DNAN seguono una cinetica di Primo Ordine mentre il Cromo Esavalente è ben approssimato da una cinetica di Ordine Zero.
Ulteriori risultati batch, per la ricerca del pH ottimale, dimostrano (Fig.1.2, Fig.1.3, Fig.1.4) :
Fig. 1.2: Batch, As(V) vs Time; Fig. 1.3: Batch, Cr(VI) vs Time;
Fig. 1.4: Batch, DNAN vs Time;
Per l’Arsenato la rimozione più veloce risulta essere a pH 5, invece il Cromo
Esavalente subisce una rapida rimozione a pH=3, mentre per il DNAN, l’andamento delle concentrazioni a differente pH, risulta essere all’incirca uguale ma con una maggiore efficienza di rimozione per pH 3 e 5.
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
0 50 100 150 200
Cr (mg/L)
Time (min) pH 3 pH 5 pH 7
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
0 50 100 150 200
As (16-40 mesh) (mg/L)
Time (min)
pH 3 pH 5 pH 7
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
0 50 100 150 200
DNAN (mg/L)
Time (min)
pH 3 pH 5 pH 7
Per i tests in colonna i risultati evidenziati sono: concentrazione di ciascun
contaminante, concentrazione del Ferro e andamento del pH, tutti in funzione del Bed Volume (numero di volte che l’acqua passa attraverso il mezzo filtrante).
I risultati per ogni colonna sono mostrati in Figura 1.5, 1.6, 1.7:
Fig. 1.5: Cr(VI) vs Bed Volume; Fig. 1.6: As(V) vs Bed Volume;
Fig 1.7: DNAN vs Bed Volume
Tra tutte le tecniche di rigenerazione investigate, quella con la candeggina è stata la più efficiente (Fig. 1.8, 1.9, 1.10):
0 2 4 6 8 10
0 100 200 300 400 500 600
Cr (VI) (mg/L)
Bed Volume
Bleach Regeneration (5%) Bleach Regeneration 2 (10%) Bleach regeneration 3 (10%)
0 2 4 6 8 10
0 250 500 750 1.000
As (V) (mg/L)
Bed Volume Origin
Acid Regeneration Bleach Regeneration (10%)
0 2 4 6 8 10
0 200 400 600 800 1000 1200
DNAN (mg/L)
Bed Volume Origin
Acid Regeneration
Fig 1.8: Rigenerazione, Cr(VI), DNAN vs Time Fig. 1.9: Rigenerazione, Ferro Totale vs Time
Fig. 1.10: Rigenerazione, pH vs Time
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
0 50 100 150 200 250 300
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120
DNAN (mg/L)
Cr (VI) (mg/L)
Time (min)
Cr DNAN
0 5 10 15 20 25 30 35
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120
Ferro tot, DNAN (mg/L)
Ferro tot, Cr(VI) (mg/L)
Time (min)
Ferro totale, Cr Ferro Totale, DNAN
6 8 10 12
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120
pH
Time (min)
pH, Cr pH, DNAN
