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

Filtrasorb® 400, aktiv kul til rensning af MTBE-forurenet grundvand - detailundersøgelse

Bilag B: Laboratorieprocedurer – batchforsøg

B.1 Generel procedure

Den benyttede procedure til bestemmelse af sorptionsisotermerne følger stort set den procedure, der generelt angives i aktiv-kul litteraturen (Miljøstyrelsen, 1998; Gyselinck, 1995):

1. Pulverisér en repræsentativ prøve af aktiv-kul, således at 95% kan passere en 45 m m sigte.
2. Udtag en repræsentativ prøve af den væske hvori kullene skal testes. Udfør om nødvendigt en pH-justering af væsken. Suspenderet materiale i test-væsken fjernes ved filtrering.
3. Opstil en række testflasker med forskellige afvejede mængder aktiv-kul og tilsæt en kendt mængde test-væske indeholdende forureningskomponenten til hver flaske, jf. figur B.1.
4. Der opstilles en flaske, der behandles på samme måde som de øvrige, men hvor der ikke er tilsat aktiv-kul.
5. Flaskerne sættes på et rystebord ved konstant temperatur. Hvis der er tale om flygtige forureningskomponenter bør der tages specielt hensyn under prøvehåndteringen for at forhindre tab af komponenterne.
6. Ryst/omrør blandingen i minimum fire timer, men helst natten over; i nogle tilfælde kan ligevægtstiden overstige 24 timer.
7. Efter opnåelse af ligevægt måles koncentrationen i væskefasen og den adsorberede mængde forureningskomponent bestemmes og sættes i forhold til den tilsatte mængde aktiv-kul (sorptionskapaciteten).
8. Der plottes sammenhørende værdier af sorptionskapacitet og væskefase ligevægtskoncentration.

Figur B.1:
Skematisk illustration af forsøgsprocedure.

B.2 Referenceisoterm (intern måling af MTBE)

Med udgangspunkt i beskrivelsen af den generelle forsøgsprocedure til fremstilling af sorptionsisotermer for aktiv-kul, som er angivet i foranstående afsnit, gives i dette afsnit en beskrivelse af den forsøgsprocedure, der er benyttet til fremstillingen af referenceisotermen. Afvigelser fra procedurebeskrivelsen i bilag B.1 er noteret og kommenteret.

Basisprocedure

Forsøgsproceduren der i dette bilag er beskrevet for referenceisotermen er benyttet som udgangspunkt ved alle øvrige forsøg. Kun afvigelser fra den her beskrevne procedure samt specielle forhold omkring forsøgenes udførelse er anført i de følgende procedurebeskrivelser for de udførte forsøg.

Intakte aktiv-kul

Referenceisotermen er bestemt på intakte granulerede aktiv-kul for bedst muligt at simulere den faktiske anvendelse af kullene i et on-site filter.

Hanevand

Til forsøgene er der benyttet Aalborg hanevand for i nogen grad at simulere den faktiske sammensætning af (en mulig type af) dansk grundvand samt af praktiske hensyn. Der er foretaget kemiske analyser af vandets sammensætning og den anvendte vandtype kan efter danske forhold karakteriseres som ungt oxideret, nitratpåvirket grundvand og kan betragtes som repræsentativ for vandtypen i ikke-forureningspåvirkede kalkmagasiner, jf. analyserapporten vedlagt i bilag A.

Vådtning

Der er til isotermforsøget opstillet en række 120 mL serumflasker, tilsat afvejede mængder af Filtrasorb^® 400 (ca. 2 g). Hver flaske er tilsat 60 mL Aalborg hanevand, hvorefter flaskerne er lukket med tætsluttende gummipropper. Efterfølgende er flaskerne henstillet på et rystebord i ca. 48 timer for at sikre en fuldstændig vådtning af materialet, dvs. fuldstændig kontakt mellem opløsning og sorptionsmateriale. Gyselinck (1995) angiver, at der for aktiv-kul opnås 100% vådtning efter ca. 48 timer ved stuetemperatur.

MTBE-tilsætning og henstilling på rystebord

Efter vådtning er der i hver serumflaske injiceret en kendt mængde MTBE, således at der for rækken af serumflasker opnås forskellige forhold mellem massen af aktiv-kul og den tilsatte masse af MTBE. Flaskerne er henstillet på rystebord til opnåelse af ligevægt. På baggrund af resultaterne for de udførte kinetikforsøg, jf. bilag C, er isotermforsøgene udført med 24 timers kontakttid.

Blindtest

Der er udført parallelle blindtest uden tilsætning af sorptionsmateriale til dokumentation af, at der ikke er sket en biologisk eller abiotisk fjernelse af MTBE fra serumflaskerne. Blindprøverne er behandlet som de øvrige prøver.

Temperatur

Forsøget er udført ved en temperatur på 20 – 23°C, svarende til temperaturen i det anvendte laboratorium.

Måling og kapacitetsbestemmelse

Efter den benyttede kontakttid er væskefasekoncentrationen af MTBE bestemt vha. head-space analyse og sorptionskapaciteten er bestemt udfra en massebalance opstillet over de tre faser i hver serumflaske (faststof, vand og luft). Beregningsmetoden ved bestemmelsen af sorptionskapaciteten er gennemgået i bilag D.

Analyseudstyr

Til head-space analyserne er der benyttet en gaschromatograf af mærket Packard GC model 438S Chromopack med GC-FID detektor. Der er benyttet en 30 meter silica-kolonne (0,53 mm i.d.), af mærket WCOT Fused Silica, med en 5 meter forkolonne. Der er kørt med en kolonnetemperatur på 60°C og en detektortemperatur på 250°C.

Detektionsgrænsen

Detektionsgrænsen ved den benyttede head-space analyse er ca. 0,2 – 0,3 mg MTBE/L.

B.3 Temperatur

Forsøg ved 10 og 30°C

Til sammenligning med referenceisotermen er der for at afklare temperaturens betydning for MTBE-sorptionskapaciteten for Filtrasorb^® 400 udført isotermforsøg ved 10 og 30°C.

Klimaskab

Forsøgene er udført ved konstant temperatur i klimaskab, og der er i forhold til beregningen af sorptionskapaciteten udfra måledata, jf. bilag D, fremstillet standardkurver ved hhv. 10 og 30°C.

K_H ved 10 og 30°C

Ved fremstilling af standardkurver og tolkning af resultaterne er der ved hhv. 10 og 30°C benyttet K_H-værdier for MTBE på 0,016 [Johansen et al., 2001] og 0,048 [Robbins et al., 1993].

B.4 Granuleret vs. knust kul

Knuste kul

Til sammenligning med referenceisotermen er der for at afklare den eventuelle betydning af om sorptionsisotermen er udført på intakte, granulerede kul eller knuste kul, er der udført isotermforsøg for knust kul.

Knusning

Knusningen af de aktive kul benyttet til forsøget er foretaget over 4 timer i en mekanisk kuglemølle, svarende til at der visuelt er opnået en total pulverisering af kullene.

B.5 Desorption

Der er udført forsøg med desorption for at undersøge i hvor stor grad Filtrasorb^® 400 har tendens til at frigive allerede adsorberet MTBE til væskestrømmen ved et eventuelt fald eller fluktuerende koncentrationer. Forsøget er udført ved tre forskellige koncentrationsniveauer, svarende til de niveauer, hvorpå der ligeledes er bestemt adsorptionskinetik, jf. bilag C.

Udskiftning af vandfase

Der er indledningsvist udført et adsorptionsforsøg for hvert af de tre koncentrationsniveauer, svarende til at adsorptionen er forløbet over 24 timer. Efterfølgende er der udført en række desorptionstrin, hvor der, efter sedimentation, er udtaget 70% af vandfasen, incl. opløst MTBE. Det er sikret, at der ikke er kulsvæv i det fjernede vand. Det udtagne vandvolumen er erstattet af et tilsvarende volumen rent Aalborg hanevand, og MTBE-koncentrationen er målt efter opnåelse af ligevægt.

5 desorptiontrin

Der er foretaget vandudskiftning i alt fem gange, svarende til at der opnås fem punkter på desorptionsisotermen ved hvert koncentrationsniveau.

Kontakttid

Christensen et al. (2001) konstaterede, at der var opnået ligevægt efter ca. 2 timer, hvorfor hvert desorptionstrin er udført ved en ligevægtstid på 2 timer.

B.6 Referenceisoterm (ekstern måling af MTBE)

Standardbetingelser

Forsøget er udført som anført i bilag B.2 mht. benyttelse af intakte kul og Aalborg hanevand. Ligesom for det interne referenceforsøg er der foretaget vådtning af kullene i 48 timer inden tilsætning af MTBE og de benyttede serumflasker er henstillet ved en temperatur på 20 – 23°C (laboratorietemperatur).

Prøvehåndtering

Forsøgene er udført i 300 mL serumflasker uden head-space med tilsætning af 10 g Filtrasorb^® 400 og forskellige mængder MTBE, svarende til forskellige forhold mellem kul og den tilsatte masse af MTBE. Da der ikke var rystebordskapacitet til det benyttede antal flasker med det benyttede volumen er forsøgene udført ved en ligevægtstid på 4 dage. Flaskerne er over de første tre døgn rystet manuelt med mellemrum. Det sidste døgn er flaskerne henstillet til sedimentation, for at få en god adskillelse mellem supernatant og aktiv-kul. Efterfølgende er der fra hver serumflaske udtaget ca. 135 mL supernatant uden kulsvæv til Red-Cap glas (ingen head-space), der er indsendt til kemisk analyse hos A/S AnalyCen, Fredericia. Prøverne er i tidsrummet mellem udtagning til Red-Cap glas og ekstraktion ved A/S AnalyCen opbevaret på køl ved ca. 4°C.

Dobbeltbestemmelse

Der er udført dobbeltbestemmelse af hvert af 16 isotermpunkter ved tilsætning af MTBE fra to forskellige stamopløsninger fremstillet efter samme procedure.

Analysemetode og detektionsgrænse

Analyserne er udført efter akkrediteret metode KG.21 og er baseret på ekstraktion med toluen og analyse af ekstraktet på GC/MS-SIM. Detektionsgrænsen ved benyttelse af Red-Cap glas er ca. 0,5 µg/L med en relativ analyse-usikkerhed på 5 – 10%.

Databehandling

Analyseresultaterne er efterfølgende behandlet som beskrevet i bilag D.

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