| Forside | | Indhold | | Forrige | | Næste |

Sorptionsmaterialer til on-site rensning af MTBE-forurenet grundvand - screening

3 Undersøgte produkter

15 produkter

I det oprindelige oplæg til nærværende projekt var det hensigten at undersøge 4 forskellige produkter mht. sorptionskapaciteten for MTBE, men af forskellige veje er der gennem projektets udførelse fremskaffet yderligere 11 produkter, hvorfor der er foretaget en screening af sorptionskapaciteten mht. MTBE for i alt 15 forskellige kommercielt tilgængelige produkter; 6 typer aktiv-kul, 7 syntetiske produkter og 2 naturfibre.

Produktudvælgelse

Produkterne er udvalgt på baggrund af leverandørforespørgsler, studier afrapporteret i den internationale litteratur samt på baggrund af søgning på internettet. Seks af produkterne har været afprøvet i større eller mindre grad overfor MTBE, mens de øvrige primært er udvalgt på baggrund af lovende resultater for andre forureningskomponenter (typisk totalkulbrinter, BTEX’er og chlorerede opløsningsmidler) og/eller prisfordele i forhold til lignende produkter, der har været afprøvet overfor MTBE.

Aktiv-kul som reference

De aktive kul er primært udvalgt som referenceprodukter for en sammenligning med de syntetiske produkter og naturfibre.

3.1 Produktoversigt

De undersøgte produkter er opstillet i tabel 3.1, sammen med producent- og leverandøroplysninger.

Tabel 3.1:
Produkter undersøgt mht. sorptionskapacitet for MTBE.

* : Indeholder også aktiv-kul.
^# : Indeholder også en syntetisk komponent.

Produktgennemgang

I det følgende gennemgås de forskellige produktgrupper og -typer. I hvert afsnit gives en kort overordnet beskrivelse af produktet samt en gennemgang af batch- og kolonneresultater for produktet. Der vil blive lagt vægt på resultater for MTBE, hvis produktet har været afprøvet i forhold til MTBE. Endvidere gennemgås produkternes eventuelle dokumenterede egenskaber mht. andre forureningsstoffer.

Detaljeringsniveauet i beskrivelserne for de enkelte produkter bærer i nogen grad præg af det teknologiske udviklingsstade for produktet, eventuelle produktmæssige patentrettigheder samt tidspunktet og begrundelsen for inddragelse af produktet i projektet.

Produktoplysninger

Bilag A indeholder et billede af de screenede produkter og en samlet oversigt over dagspriser og fysisk-kemiske data for produkterne.

3.2 Aktiv-kul

Miljøstyrelsen (1998)

Der er i (Miljøstyrelsen, 1998) givet en udførlig gennemgang af aktiv-kul, hvorfor kun de væsentligste informationer ridses op her.

Råmateriale

De mest anvendte råmaterialer til de typer aktiv-kul, der anvendes i forbindelse med grundvandsrensning er træ, brunkul, kokosnøddeskaller og stenkul, hvoraf især de to sidste har fundet vid udbredelse. Af andre anvendte råmaterialer kan nævnes uld, tørv, olie og polyacrylonitril (Miljøstyrelsen, 1998). Det primære grundlag for valg af råmateriale er, at det skal have et højt indhold af kulstof.

Aktivering

Fremstillingsprocessen fra råmateriale til aktiv-kul sker over en neddeling/knusning og partikelstørrelsesopdeling af råmaterialet samt en bagnings- og aktiveringsproces, hvorunder kullenes porestruktur og høje overfladeareal dannes (Chemviron, 1992). Bagning og aktivering handler essentielt om at oxidere og strippe råmaterialerne for alle "flygtige" stoffer og efterlade et kulstof-skelet med en tilpas mængde og sammensætning af store og mellemstore transportporer samt små højaktive porer (Chemviron, 1992). Aktiveringen kan ske som en højtemperatur (800 - 1.000°C) dampaktivering eller en kemisk aktivering.

Egenskaber

Egenskaberne for det færdige produkt afhænger således dels af råmaterialet og dels af aktiveringsprocessen, idet kombinationen af disse faktorer er afgørende for kullenes kemiske og fysiske struktur.

Overfladeareal

Da sorptionen til aktiv-kul er relateret til kullenes ydre og indre overflader, er en væsentlig parameter kullenes samlede overfladeareal, der er meget højt. I litteraturen anføres det, at overfladearealerne for aktiv-kul ligger på mellem 400 og 1.800 m²/g, afhængigt af råmateriale og aktiveringsmetode (Miljøstyrelsen, 1998). Typiske værdier ligger på omkring 1.000 m²/g.

Porestørrelser

For aktiv-kul af typen Filtrasorb^® 400, med et totalt porehulrum på ca. 0,6 cm³/g, er fordelingen af porestørrelserne (makro-, meso- og mikroporer) på hhv. 7, 15 og 78% af det totale porehulrum (Parker, 1995).

Form

Aktiv-kul sælges i en række forskellige former, der egner sig til forskellige anvendelser: pulver, granulat, piller og fibre. Indenfor grundvandsrensning er det stort set udelukkende den granulerede form der anvendes. Den typisk anvendte forkortelse for granuleret aktiv-kul er GAC (Granular Activated Carbon).

Regenerering

Når kapaciteten af de aktive kul er blevet opbrugt er der mulighed for at regenerere dem, dvs. fjerne de adsorberede forureningskomponenter hvorved kullene genvinder deres sorptionskapacitet. Regenereringen sker typisk i en ovn ved mere end 800°C og kan i princippet foretages on-site.

On-site regenerering

On-site regenerering er ikke almindeligt forekommende, da de høje temperaturer stiller store krav til anlæggets konstruktion og da der stilles krav til effektiv og dokumenteret destruktion af forureningskomponenterne. I praksis sker regenereringen således ofte i store centrale anlæg. Hvis transportafstandene til regenereringsanlægget er for store bortskaffes de udtjente kul typisk ved forbrænding i centrale forbrændingsanlæg eller ved deponering, hvilket typisk er tilfældet under danske forhold.

Regenerering og MTBE

Da aktiv-kul typisk taber noget af deres sorptionskapacitet ved regenerering, og da kravene til f.eks. drikkevands indhold af forureningskomponenter typisk er meget stringente, er det tvivlsomt om regenerering kan benyttes når der er tale om svagt adsorberende stoffer som MTBE (NWRI, 2000).

3.2.1 Organosorb 10 (8x30) og (12x40)

Organosorb 10 (8x30) og (12x40)

Der er i dette studie testet to typer Organosorb 10 kul, hhv. Organosorb 10 (8x30) og Organosorb 10 (12x40), der produceres af Desotec, Belgien. Der er anvendt stenkul som råmateriale. Den primære forskel på de to kultyper er kornstørrelsen, som er angivet ved tallene i parentes (US sieve mesh sizes). Som det også fremgår af bilag A er Organosorb 10 (12x40) mere finkornet end Organosorb 10 (8x30).

Pris og egenskaber

Organosorb-kullene adskiller sig primært fra størsteparten af de øvrige kul ved at de er relativt billige, med en dagspris på omkring 60 – 65% af prisen for eksempelvis Filtrasorb^® 400, jf. tabel A.1 i bilag A. Øvrige data for Organosorb 10 er sammenlignelige med Filtrasorb^® 400.

Resultater for MTBE

Der er ikke fundet oplysninger om afprøvning af Organosorb 10 i forhold til sorption af MTBE.

Øvrige resultater

Ved sammenligning af tilgængelige isotermer for Organosorb 10 og Filtrasorb^® 400 kan det konstateres, at kullenes kapaciteter mht. benzen-sorption ligger på samme niveau, dog med en tendens til at Organosorb 10 har større kapacitet ved koncentrationer under ca. 0,1 - 1 mg/L, mens Filtrasorb^® 400 har større kapacitet ved højere koncentrationer (USEPA, 1998; Rotek, 2000).

3.2.2 Organosorb CO-10

Organosorb CO-10

Organosorb CO-10 produceres af Desotec, Belgien. Produktet er inddraget senest i projektforløbet og er primært medtaget for at undersøge en kultype baseret på kokosnøddeskaller. Organosorb CO-10 er således den eneste af de undersøgte kultyper, der er baseret på kokosnøddeskaller.

Egenskaber

Som det fremgår af tabel A.1 i bilag A er Organosorb CO-10 den af de undersøgte aktiv-kultyper, der har de største partikler samt det største overfladeareal.

Resultater

Der er ikke fundet oplysninger om afprøvning af Organosorb CO-10 i forhold til sorption af MTBE. Det er dog flere steder i litteraturen anført, at kokosnøddebaseret aktiv-kul er blandt de mest effektive kultyper til rensning for MTBE (NWRI, 2000; Keller et al., 2000a).

3.2.3 Airpel 10-3

Airpel 10-3

Airpel 10-3 produceres ligeledes af Desotec, Belgien. Der er anvendt stenkul som råmateriale. Produktet er, ligesom Organosorb CO-10, inddraget sent i projektforløbet og er primært medtaget som et kuriosum, da produktet er på pilleform (såkaldt ekstruderet).

Egenskaber og pris

Airpel 10-3 er udviklet til luftrensning og har egenskaber der er sammenlignelige med de øvrige kultyper. Prisen er, som for Organosorb 10-kullene, ca. 60 – 65% af prisen for eksempelvis Filtrasorb^® 400, jf. tabel A.1 i bilag A.

3.2.4 Filtrasorb^® 400

Filtrasorb^® 400

Filtrasorb^® 400, produceres i Europa af Chemviron Carbon, et datterselskab af Calgon Carbon, USA. Der anvendes stenkul som råmateriale ved produktionen af Filtrasorb^® 400.

Referenceprodukt

Filtrasorb^® 400 er nok en af de mest anvendte typer aktiv-kul til rensning af grundvand, hvorfor produktet også indgår som referenceprodukt i mange sammenlignende studier af sorptionsprodukter; selv af producenter af alternative sorptionsmaterialer.

Produktion

I forhold til den generelle beskrivelse af fremstillingsmetoden for aktiv-kul kan det bemærkes, at Filtrasorb^® 400 ikke direkte nedknuses fra råmaterialet til den ønskede granulatstørrelse, men at råmaterialet først pulveriseres og agglomereres, hvorefter det behandles som angivet i den generelle beskrivelse (www.chemvironcarbon.com). Fordelen ved indføjelse af pulverisering og agglomerering i fremstillingsprocessen er dels, at der opnås større produkthomogenitet og dels, at der blotlægges nogle sorptionssites som ellers ville være utilgængelige (Zwicky, 2001).

Batchresultater (Davis og Powers, 2000)

Davis og Powers (2000) har foretaget en sammenligning mellem knust Filtrasorb^® 400 og 5 alternative sorptionsmaterialer overfor MTBE opløst i kunstigt grundvand. Davis og Powers (2000) opnåede følgende Freundlich-fit til deres måledata for Filtrasorb^® 400 (0,4 – 3.000 mg/L): K_F = 3,1 (mg/g)(L/mg)^1/n og 1/n = 0,59, svarende til sorptionskapaciteter på 3,1 mg/g (ved 1 mg/L) og 12 mg/g (ved 10 mg/L).

Batchresultater (Calgon, 2001a)

Calgon Carbon, USA har udført et detaljeret isotermstudie med knust Filtrasorb^® 400 i demineraliseret vand (Calgon, 2001a). Udfra data i (Calgon, 2001a) kan der opnås følgende Freundlich-fit (0,1 – 176 mg/L): K_F = 7,6 (mg/g)(L/mg)^1/n og 1/n = 0,59, svarende til sorptionskapaciteter på 7,6 mg/g (ved 1 mg/L) og 29 mg/g (ved 10 mg/L).

Sammenligning

Af ovenstående resultater ses det umiddelbart, at sorptionskapaciteten for det samme produkt og i de ovennævnte koncentrationsområder (1 – 10 mg/L) kan variere med en faktor 2 – 3 alt efter betingelserne under udførelsen af isotermforsøget.

3.2.5 Filtrasorb^® 600

Filtrasorb^® 600

Filtrasorb^® 600, der er stenkulsbaseret, produceres af Calgon Carbon, USA og blev introduceret i september 1999, som en kultype, der er specielt egnet til at rense MTBE-forurenet grundvand (Calgon, 1999).

Produktion

Filtrasorb^® 600 fremstilles i store træk på samme måde som Filtrasorb^® 400, men er underlagt en strengere kvalitetskontrol under udvælgelsen af råmateriale samt under screeningen af de partikelstørrelser, der kommer til at indgå i det færdige produkt. Produktet er udviklet og produceres med henblik på, at opnå en optimal porestørrelsessammensætning samt en høj mikroporøsitet (et stort indhold af høj-energi sites) for at sikre høje sorptionskapaciteter for MTBE; vel at mærke kapaciteter, der er konsistent høje (McClure, 2001).

Pris

Prisen i USA ligger på niveau med prisen for Filtrasorb^® 400 (ca. 2,75 US$/kg), men ligger på et noget højere niveau i Danmark, da der endnu ikke er noget egentligt marked for produktet, og da det endnu kun produceres i USA. Det må dog forventes, at prisen på sigt kan komme ned omkring prisen for Filtrasorb^® 400.

Batchresultater (Calgon, 2001a)

Calgon Carbon, USA har udført et detaljeret isotermstudie med knust Filtrasorb^® 600 i demineraliseret vand (Calgon, 2001a). Udfra data i (Calgon, 2001a) kan der opnås følgende Freundlich-fit (0,1 – 11 mg/L): K_F = 9,9 (mg/g)(L/mg)^1/n og 1/n = 0,55, svarende til sorptionskapaciteter på 9,9 mg/g (ved 1 mg/L) og 35 mg/g (ved 10 mg/L).

Batchresultater (Calgon, 2001b)

Calgon (2001b) har udført endnu et studie under samme betingelser, med følgende resultat (0,1 – 8,2 mg/L): K_F = 8,8 (mg/g)(L/mg)^1/n og 1/n = 0,50, svarende til sorptionskapaciteter på 8,8 mg/g (ved 1 mg/L) og 35 mg/g (ved 10 mg/L).

Sammenligning

McClure (2001) oplyser, at Calgon Carbon udfra en række studier af Filtrasorb^® 600 skønner, at kapaciteten ved 1 mg/L for Filtrasorb^® 600 varierer med ca. ± 10% omkring værdien på 8,8 mg/L, hvilket svarer nogenlunde til, at kapaciteten fra (Calgon, 2001a) ligger i den høje ende af dette interval.

3.3 Syntetiske produkter

Produktion

Syntetiske sorptionsprodukter blev som alternativ til aktiv-kul tilgængeligt i 70’erne. Da produkterne bliver produceret under meget kontrollerede fysiske og kemiske forhold og ofte designes med specielle porestørrelser og porestørrelsesfordelinger og/eller specielle funktionelle grupper kan de fremstilles til meget specifikke anvendelser.

Pris og anvendelse

Produkterne har generelt en markant højere enhedspris (jf. tabel A1 i bilag A1) end aktiv-kul, hvilket har hæmmet deres udbredelse i forbindelse med rensning af grundvand. Derimod har mange af produkterne fundet anvendelse i specielle enhedsoperationer i den kemiske industri og fødevareindustrien, hvor de anvendes til f.eks. kemiske oprensning, lugtfjernelse og industriel spildevandsbehandling (NWRI, 2000).

Adsorption vs. absorption

De fleste syntetiske produkter virker ved adsorption og et mindre antal produkter virker ved absorption.

Absorptionsprodukter

De syntetiske absorptionsprodukter virker som tidligere beskrevet ved, at MTBE (og andre forureningsstoffer) optages i produktets molekylestruktur og bliver irreversibelt kemisk bundet heri. I modsætning til den stive, porøse struktur, der kendes fra f.eks. aktiv-kul og syntetiske adsorptionsprodukter er disse produkters polymerer ikke-porøse og fleksible/bløde (minder om findelt viskelæder). Ved optagelse af forureningsstofferne i den indre molekylestruktur svulmer produkterne op, og deres indre ændres til en gel (Winkler, 1999; NWRI, 2000). Grundet den ikke-porøse struktur og svelningen er der risiko for tilstopning af transportstrukturen i filtermaterialet, hvorfor aktiv-kul hyppigt tilsættes som en strukturskabende komponent. Den største fordel ved produkterne er antageligt deres meget høje sorptionskapacitet (op mod 4.000 mg/g for visse forureningsstoffer). I modsætning til de øvrige produkter kan de ikke regenereres.

Adsorptionsprodukter

Som nævnt ovenfor er de syntetiske adsorptionsprodukter opbygget med en stiv og porøs struktur, analogt til den der kendes fra aktiv-kul. For disse produkter anføres det ofte, at en fordel ved produkterne er, at de kan regenereres on-site (ved damp, kemisk ekstraktion eller mikrobølger), hvorimod en on-site regenerering af aktiv-kul stiller meget høje tekniske (og dermed økonomiske) krav til et evt. on-site regenereringsanlæg, jf. diskussionen i afsnit 3.2. Muligheden for en økonomisk realistisk on-site regenerering samt en potentielt højere sorptionskapacitet anføres at være de største fordele ved syntetiske adsorptionsprodukter (Hand et al., 1994; NWRI, 2000). Endvidere anføres det ofte, at disse syntetiske produkter er mindre følsomme overfor naturligt organisk stof (Hand et al., 1994).

Lav hydraulisk opholdstid

Samlet for de syntetiske produkter anføres det, at de ved on-site rensning for MTBE kan benyttes i filtre med lavere hydraulisk opholdstid end aktiv-kul. Således nævnes hydrauliske opholdstider (Empty Bed Contact Time, EBCT = volumen af filter [m³] divideret med den hydrauliske belastning [m³/t]) på ned til 5 minutter, hvilket skal ses i forhold til opholdstider på op til 20 minutter for aktiv-kul (NWRI, 2000; www.nochar.com).

3.3.1 PolyGuard^®

PolyGuard^®

PolyGuard^® produceres for Guardian Environmental Technologies (GET), Inc., USA, og er et polymerbaseret absorptionsmiddel. Om end den aktive polymer i produktet er beskyttet af patentrettigheder er det dog oplyst, at der er tale om en polymer af typen "hydrocarbon copolymer" (Litwin, 2001); aggregater af løst sammensatte sfæriske polymerer med relativt små overfladearealer (McKeon, 2001).

Tre produkter

Der er i alt testet tre forskellige typer PolyGuard^® i dette studie. Disse er navngivet hhv. PolyGuard^® I, II og III. Bemærk, at numrene tilknyttet produktnavnet ikke benyttes i markedsføringen af produktet.

Produktsammensætning

PolyGuard^® I og II består af en blanding af den aktive polymer og aktiv-kul, hvor aktiv-kul angiveligt er tilsat af struktur- og flowmæssige årsager. PolyGuard^® III består af en blanding af to polymerer, hvoraf den ene er aktiv i sorptionsprocessen, mens den anden yder den strukturmæssige stabilitet af produktet.

PolyGuard^® I

PolyGuard^® I var en mindre prøve af produktet, som blev leveret fra den danske forhandler ved projektets begyndelse; en prøve, som var blevet leveret til den danske forhandler nogle måneder i forvejen.

PolyGuard^® III

PolyGuard^® III blev leveret fra USA efter indgivelse af en bestilling på mere produkt til gennemførelse af den planlagte forsøgsrække. Det blev i forbindelse med leveringen af produktet anført, at GET omkring tidspunktet for igangsættelsen af dette projekt havde ændret på produktets sammensætning, således at der ikke længere var behov for tilsætning af aktiv-kul (Litwin, 2000). Der skulle efter sigende ikke være tale om væsentligt ændrede produktegenskaber (Litwin, 2000).

PolyGuard^® II

Efter gennemførelse af en indledende testrække, der viste, at PolyGuard^® I havde væsentligt bedre egenskaber mht. sorption af MTBE end PolyGuard^® III, blev der leveret yderligere et batch af produktet, der angiveligt skulle have den "gamle" produktsammensætning og dermed svare til sammensætningen af PolyGuard^® I. Produktet var dog visuelt forskelligt fra den først tilsendte prøve af PolyGuard^® I, jf. figur A.1 i bilag A, hvorfor det besluttedes at teste dette produkt særskilt.

Egenskaber

Da de aktive polymerer i PolyGuard^® er hydrofobe anføres det, at produktet er mest effektivt til rensning af grundvand for andre hydrofobe stoffer (Winkler, 1999); hvilket ikke umiddelbart inkluderer MTBE (se dog nedenfor). Det anføres endvidere, at produktet er mest cost-effektivt i forhold til eksempelvis aktiv-kul filtrering ved høje koncentrationer (> 100 mg/L), hvorfor produktet egner sig bedst som massefjernelsesenhed før en eventuel aktiv-kul poleringsenhed (Winkler, 1999). Det anføres dog ligeledes, at cost-effektivtiviteten for produktet skulle være på niveau med aktiv-kul ved lavere koncentrationer (Litwin, 2001). Producentens anbefalede opholdstid i praktiske anvendelser er mellem 15 og 20 min (GET, 1997; McKeon, 2001).

Regenerering

Sorptionen til PolyGuard^® foregår ved absorption, hvorfor produktet ikke kan regenereres. Det anføres af producenten, at produktet, efter absorption af forureningskomponenter ændrer kemiske egenskaber, således at produktet ligner de absorberede forbindelser. Ved absorption af olie- og benzinkomponenter skulle produktet således have en meget høj brændværdi, hvorfor afbrænding anføres at være en fordelagtig bortskaffelsesmetode.

Laboratorieresultater PolyGuard^® I

Ligevægtsforsøg ved koncentrationsniveauer på 10 – 200 mg/L har vist, at PolyGuard^® kan absorbere op til 2 gange sin egen vægt for visse kulbrinter, herunder TCE og BTEX’er (GET, 2000). I mini-kolonneforsøg med recirkulation og kontinuert flow er der for MTBE opnået en sorptionskapacitet på ca. 1.500 mg/g ved en koncentration på 465 mg MTBE/L (Winkler, 1999).

I gennemløbsforsøg med opholdstider på 10 min., og koncentrationer af enkeltkomponenter på 20 mg/L, oplyser producenten rensningseffektiviteter for MTBE på ca. 88% og for BTEX på ca. 99,8% (Winkler, 1999). McKeon (2001) oplyser, at effektiviteten for MTBE formentlig kan hæves ved at forøge opholdstiden i kolonnen.

Feltresultater PolyGuard^® I

Winkler (1999) refererer et feltstudie med afprøvning af tre forskellige opsætninger af kolonnegeometri samt hydraulisk og stofmæssig belastning. Der var tale om rensning af grundvand forurenet med både MTBE og BTEX’er. Der opnåedes kapaciteter for MTBE på hhv. 150, 40 og 10-70 mg/g for de tre testopsætninger. Det anføres, at produkterne ved afslutningen af testperioden endnu ikke var mættede med forureningskomponenter (Winkler, 1999).

3.3.2 Nochar A620

Nochar A620

Nochar A620 produceres og markedsføres af Nochar Inc., USA, og er et polymerbaseret absorptionsmiddel. Det oplyses, at produktet er opbygget af hydrofobe elastomere polymerer og GAC (www.nochar.com).

Produktsammensætning

Nochar A620 består, ligesom PolyGuard^® I og II, af en blanding af den aktive polymer og aktiv-kul, hvor aktiv-kul er tilsat for at undgå, at filteret tilstopper ved absorption af diverse forureningsstoffer.

Produktegenskaber

Da sorptionen til Nochar A620 foregår ved absorption kan produktet ikke regenereres. Produktet egner sig specielt til efterpolering, og dermed til oprensning til meget lave koncentrationsniveauer, men er dog også anvendelig som eneste filterløsning (www.nochar.com). Nochar A620 adskiller sig væsentligt fra f.eks. PolyGuard ved at den anbefalede opholdstid er så lav som 3-5 minutter, hvilket kan føre til meget kompakte filteranlæg.

Feltprojekter

Producenten henviser til 16 fuldskala projekter, hvor Nochar A620 anvendes til vandrensning (www.nochar.com). Der er ikke oplyst specifikke detaljer om projekterne, men nedenstående overordnede resultater relaterer sig formentlig til erfaringerne fra de nævnte feltprojekter.

Resultater

Ifølge producenten egner Nochar A620 sig til oprensning af en lang række forskellige forureningsstoffer, herunder chlorerede forbindelser, pesticider, PCB’er, phenoler foruden olie- og benzinkomponenter, herunder BTEX’er (www.nochar.com). Det er ikke anført om Nochar A620 er testet i forhold til rensning af MTBE-forurenet grundvand. Den gennemsnitlige absorptionskapacitet for Nochar A620 oplyses til 4.000 mg/g (= 400%) (www.nochar.com); et tal der formentligt afhænger af koncentrationsniveauet.

3.3.3 Ambersorb^® 563 og 572

Ambersorb^® 563 og 572

Der er testet to Ambersorb^® produkter, hhv. Ambersorb^® 563 og Ambersorb^® 572, der produceres af Rohm and Haas, Philadelphia, USA.

Produkttype og fremstilling

Ambersorb^®-produkterne er karakteriseret som såkaldte "carbonaceous resins". De fremstilles udfra sulfonerede styren-divinylbenzen ion-byttermaterialer, med høj makroporøsitet, der gennem pyrolyse tillige opnår en kraftig stigning i mikroporøsitet og en mindre stigning i mesoporøsitet (Rohm and Haas, 1992). De færdige produkter besidder ikke længere ionbytter-egenskaber, da de mister deres funktionelle grupper ved pyrolysen (Davis og Powers, 2000). På grund af den kontrollerede kemiske fremstillingsproces har produkterne meget veldefinerede korn- og porestørrelsesfordelinger.

Egenskaber

Ambersorb^® 563 er relativt hydrofobt, mens Ambersorb^® 572 er relativt hydrofilt og har overfladeegenskaber, der minder om egenskaberne for aktiv-kul (Rohm and Haas, 1992). Begge produkter mere mekanisk stabile end aktiv-kul (USACE, 2001). Ifølge (Rohm and Haas, 1999a) og (USACE, 2001) er de hydrofobe egenskaber for Ambersorb^® 563 årsag til, at produktet, i forhold til øvrige filtermaterialer med anvendelse indenfor grundvandsrensning, er mindre følsomt overfor grundvandets indhold af naturligt organisk stof end f.eks. aktiv-kul. En af fordelene ved Ambersorb^®-produkterne er, at de er i stand til at rense grundvand ved hydrauliske opholdstider (EBCT) på ned til 5 minutter.

Regenerering

Sorptionen til Ambersorb^®-produkterne foregår ved adsorption, hvorfor Ambersorb^® 563 og 572 kan regenereres. Afhængigt af de kemiske egenskaber for de adsorberede forureningskomponenter kan regenereringen ske kemisk (f.eks. vha. methanol eller acetone), vha. damp (Rohm and Haas, 1992) eller ved mikrobølger (NWRI, 2000).

Batchresultater (Davis og Powers, 2000)

I et studie af (Davis og Powers, 2000) er der foretaget detaljerede isotermstudier for Ambersorb^® 563 og 572, med MTBE opløst i kunstigt grundvand. Davis og Powers (2000) fittede en Dubinin-Astakov isoterm til data, hvorudfra der kan beregnes kapaciteter for Ambersorb^® 563 på 15,6 mg/g (ved 1 mg/L) og 39 mg/g (ved 10 mg/L). For Ambersorb^® 572 opnås følgende kapaciteter: 8,9 mg/g (ved 1 mg/L) og 45 mg/g (ved 10 mg/L). Disse kapaciteter svarer til mellem ca. 3 og 5 gange kapaciteterne opnået for Filtrasorb^® 400 under samme forsøgsbetingelser, jf. afsnit 3.2.4.

Kolonneresultater (Malley et al., 1993)

I et kolonnestudie udført af (Malley et al., 1993) med syntetisk grundvand var kapaciteten af Ambersorb^® 563 under dynamiske forhold ca. 1,7 gange større end for Filtrasorb^® 400. Forsøgene blev udført med ca. 1,2 mg MTBE/L i indløbet.

Feltprojekter

(NWRI, 2000) henviser til tre feltprojekter, hvor der er opstillet pilotanlæg til rensning af grundvand forurenet med både MTBE og BTEX. Der er dog ikke oplyst specifikke detaljer om projekterne.

Øvrige resultater (USEPA, 1995)

Ambersorb^® 563 er i et feltstudie blevet sammenlignet med Filtrasorb^® 400 i forhold til adsorption af chlorerede forbindelser (VC, 1,2-cis-DCE, trans-1,2-DCE og TCE). Konklusionerne fra studiet var, at Ambersorb^® 563 havde ca. 2-5 gange højere kapacitet end Filtrasorb^® 400 ved en hydraulisk opholdstid (EBCT) på kun 1,5 min; svarende til ca. 5 gange mindre end for Filtrasorb^® 400. Der blev med succes benyttet on-site damp-regenerering af Ambersorb^® 563. Etableringsomkostningerne i forbindelse med pilotanlægget for Ambersorb^® 563 var ca. 55% højere end for Filtrasorb^® 400, mens driftsomkostningerne kun udgjorde ca. 26% af omkostningerne for Filtrasorb^® 400. Det blev beregnet, at anlægget skulle køre i 2 år før Ambersorb^®-anlægget var mest økonomisk favorabelt.

3.3.4 Amberlite^® XAD4

Amberlite^® XAD4

Amberlite^® XAD4 produceres af Rohm and Haas, Philadelphia, USA og er ligesom Ambersorb^®-produkterne fremstillet udfra et pyrolyseret styren-divinylbenzen ion-byttermateriale. Produktet har ingen ion-bytteregenskaber.

Egenskaber

Amberlite^® XAD4 er udviklet specielt til oprensning af phenoler i den kemiske industri, men kan ligeledes benyttes til vandrensning af mange hydrofobe organiske stoffer, eksempelvis chlorerede opløsningsmidler og pesticider (Rohm and Haas, 1999b). Sorptionen til Amberlite^® XAD4 foregår ved adsorption og produktets egenskaber er i det store hele lig egenskaberne for Ambersorb^®-produkterne.

Laboratorieresultater (Annesini et al., 2000)

Annesini et al. (2000) har foretaget et detaljeret isoterm- og kolonnestudie for Amberlite^® XAD4 mht. sorption af både MTBE og TBA. Kun resultaterne for MTBE nævnes her. Sorptionsisotermen blev bestemt ved meget høje koncentrationer; mellem ca. 300 og 14.000 mg/L og kolonneforsøgene blev udført ved koncentrationer på mellem ca. 4.000 og 13.000 mg/L, hvorfor resultaterne fra studiet ikke kan bruges ved en direkte sammenligning med resultaterne for de øvrige refererede studier i dette projekt. Annesini et al. (2000) opnåede følgende Freundlich-fit til deres måledata (300 – 14.000 mg/L): K_F = 3,15 (mg/g)(L/mg)^1/n og 1/n = 0,48, der ved ekstrapolation svarer til sorptionskapaciteter på 3,15 mg/g (ved 1 mg/L) og 9,5 mg/g (ved 10 mg/L).

3.4 Naturfibre

3.4.1 Fibersorb A og B

Fibersorb A og B

Der er testet to produkter baseret på naturfibre, hhv. Fibersorb A og Fibersorb B, der begge produceres af S.E. Stålservice, Klarup. Hvor Fibersorb A kun består af naturfibre, er der til Fibersorb B endvidere tilsat en polymer. Polymeren i Fibersorb B er angiveligt tilsat af struktur- og strømningsmæssige hensyn, da naturfibrene i dette produkt er væsentlig finere end i Fibersorb A.

Egenskaber

Fibersorb A har, i indledende batchforsøg, angiveligt vist lovende resultater i forhold til chlorerede opløsningsmidler, f.eks. trichlorethylen, om end det ikke har været muligt at opnå indsigt i dokumentationsmaterialet. FiberSorb A skulle i disse tests have vist potentiale til at kunne operere ved opholdstider på ca. 5 minutter, hvor der for aktiv-kul filtre typisk anvendes opholdstider for chlorerede opløsningsmidler på 10-20 minutter i drikkevandsapplikationer (Chemviron, 1999) og ned til ca. 5 minutter ved afværgeprojekter i Danmark (Zwicky, 2001).

Wild cards

Produkterne er primært medtaget i studiet som "wild cards" da de er de eneste danskproducerede produkter, og da de formentlig har helt andre fysisk-kemiske egenskaber end de øvrige produkttyper.