Eliminazione del vanadio con GEH: Pubblicato il modello scientifico per la previsione del punto di fuoriuscita del filtro
Nella progettazione dei filtri ad adsorbimento gioca un ruolo essenziale la capacità di adsorbimento raggiungibile in quanto questa ne determina la durata (vale a dire l’intervallo per la sostituzione) e quindi l’economicità. Dall’esperienza pratica è noto che le tre sostanze target arsenico, fosforo e vanadio, rispetto a GEH mostrano un adsorbimento comparabile in ragione della loro somiglianza chimica. Anche i silicati, presenti spesso nell’acqua, possono influenzare l’adsorbimento. Ciò comporta, in caso di presenza contemporanea di queste sostanze, il verificarsi di un adsorbimento concorrenziale riducendo così la capacità rispetto all’effettiva sostanza target. La previsione di questi effetti concorrenziali per le acque freatiche reali, da usare come modello, rappresenta una sfida di natura economica ed è molto importante per l’applicazione pratica.
Nell’ambito di una collaborazione con l’università di Magonza, Gruppo di lavoro di idrogeochimica, si è ora riusciti a realizzare un modello per il sistema multicomponente GEH-Vanadato-Arseniato-Fosfato-Silicato e a verificarlo con l’ausilio di esperimenti di laboratorio e di dati pratici. Attraverso la combinazione del modello di complessazione superficiale (CD-MUSIC) per la descrizione dell’equilibrio di adsorbimento con il modello di diffusione superficiale omogeneo (HSDM) per la dinamica di adsorbimento è possibile rappresentare le curve di rottura caratteristiche e quindi prevedere la durata dei filtri ad adsorbimento GEH. Ciò risulta particolarmente vantaggioso nei progetti per l’eliminazione del vanadio dall’acqua potabile poiché questa applicazione è ancora relativamente nuova e sono quindi disponibili solo pochi dati pratici.
I risultati sono stati ora pubblicati sulla rivista specializzata internazionale WATER RESEARCH X dal Prof. Dr.-Ing. Michael Kersten, dalla sua collaboratrice MSc Anna Dabizha e dal nostro direttore del dipartimento di ricerca Dr.-Ing. Carsten Bahr. Tra l’altro è stato appurato che il vanadato presenta un’intensità di adsorbimento maggiore rispetto all’arseniato e al fosfato e che nel filtro ad adsorbimento possono verificarsi effetti di trasferimento. Con l’ausilio del nuovo approccio è stato possibile simulare con successo l’andamento della presenza del vanadio in tre adsorbitori pilota GEH presso centrali idriche nella regione vulcanica dell’Eifel.
La pubblicazione intitolata “Predicting breakthrough of vanadium in fixed-bed absorbent columns with complex groundwater chemistries: A multi-component granular ferric hydroxide−vanadate−arsenate−phosphate−silicic acid system” è disponibile gratuitamente (open access) e può essere scaricata dalla banca dati online ScienceDirect dell’editore Elsevier:
https://doi.org/10.1016/j.wroa.2020.100061
Weiterführende Links:
Arbeitsgruppe Hydrogeochemie: https://www.geowiss.uni-mainz.de/hydrogeochemie/
ResearchGate: https://www.researchgate.net/lab/R-D-Lab-of-GEH-Wasserchemie-GmbH-Co-KG-Carsten-Bahr
