Afprøvning af elektrokemisk reaktor til rensning af grundvand indeholdende klorerede opløsningsmidler
8 Testning af kombineret anvendelse af elektrokemi og ultralyd
- 8.1 Forsøgsprincip og forsøgsbetingelser
- 8.2 Resultater af kombineret anvendelse af elektrokemi og ultralyd
8.1 Forsøgsprincip og forsøgsbetingelser
Som tidligere nævnt er to af de hyppigste problemer i forbindelse med elektrokemisk nedbrydning:
- For tykt diffusionslag på elektroderne og dermed for langsom reaktionshastighed
- Udfældningerne på elektroderne
En mulig løsning på disse problemer kan være at kombinere den elektrokemiske proces med anvendelse af ultralyd også kaldet sonoelektrokemi, idet det umiddelbart vurderes, at ultralyd dels vil mindske risikoen for eller decideret hindre udfældninger på elektrodeoverfladerne og dels vil reducere diffusionslaget på elektroderne. Dette blev testet i et indledende forsøg i laboratorieskala, hvor anvendelsen af elektrokemi og ultralyd blev kombineret.
Som ultralydskilde blev der anvendt en Branson ultralydssonde (Sonifier® II Ultrasonic Cell disruptor model 250). Som procesvand blev der anvendt forurenet grundvand fra Greve, der var tilsat TCE og PCE i koncentrationer svarende til 5 mg TCE/l og 5 mg PCE/l.
Som i de øvrige forsøg ekvilibrerede procesvandet i laboratoriereaktoren i en time inden forsøget blev påbegyndt. Der blev udtaget en startprøve til bestemmelse af initialkoncentrationen, hvorefter ultralyd og strøm blev tilsluttet. Der blev langsomt skruet op for strømmen indtil den ønskede bobledannelse blev opnået. Strømstyrken blev således valgt ud fra, hvornår bobledannelsen rent visuelt vurderet svarede til bobledannelsen i de øvrigt gennemførte forsøg. Der blev anvendt en strømstyrke på 1,3-1,8 A (svarende til 1,6-2,3 mA/cm²). Efter 3 timers reaktionstid blev strømstyrken øget til 2,8-3,2 A (svarende til 3,5-4,0 mA/cm²), for at se om en øget strømstyrke ville have nogen effekt på nedbrydningen. Gennem hele forsøget blev der anvendt en pulslængde på 7 min. Under forsøget, der strakte sig over 6 timer, blev der løbende udtaget vandprøver til analyse for TCE og PCE.
8.2 Resultater af kombineret anvendelse af elektrokemi og ultralyd
Som nævnt i kap. 8 blev der gennemført et indledende forsøg i laboratorieskala, til vurdering af hvilken effekt anvendelsen af ultralyd har på den elektrokemiske proces. En visuel vurdering viste, at de dannede bobler var større end de bobler, der normalt er blevet dannet under forsøgene. Dette indikerer, at anvendelsen af ultralyd ”samler” boblerne og dermed sandsynligvis hurtigere får dem væk fra elektrodeoverfladerne. En anden effekt af anvendelsen af ultralyd ses i Tabel 8.1, hvor anvendt strømstyrke og opnået potentiale er vist for to forsøg i laboratorieskala med forurenet grundvand fra Greve. Af tabellen fremgår det, at anvendelsen af ultralyd betyder, at der skal anvendes en væsentlig lavere strømstyrke for at opnå samme elektrodepotentiale. Strømforbruget til den elektrokemiske proces vil således være betydelig lavere ved samtidig anvendelse af ultralyd.
Tabel 8.1 Anvendt strømstyrke og opnået potentiale ved forsøg i laboratorieskala med og uden anvendelse af ultralyd.
| Forsøg | Potentiale | Strømstyrke |
| Grevevand i laboratorieskala 26.03.03 |
+ 1100-1200 mV | 3,8-4,3 A |
| Grevevand + ultralyd i laboratorieskala 17.06.03 |
+1200-1300 mV | 1,3-1,8 A |
De opnåede nedbrydningskurver for forsøget med anvendelse af ultralyd er vist i Figur 8.1. Til sammenligning er vist resultaterne af et tilsvarende forsøg uden anvendelse af ultralyd. Resultaterne af begge forsøg kan endvidere findes i bilag L. Anvendelsen af ultralyd øgede nedbrydningshastigheden af TCE med 2,9 gange og nedbrydningshastigheden af PCE med 2,7 gange. De opnåede resultater i dette indledende forsøg med ultralyd er således meget positive, og kombinationen af ultralyd og elektrokemi (sonoelektrokemi) bør undersøges nærmere.
Figur 8.1 Nedbrydningskurve for TCE og PCE med og uden anvendelse af ultralyd. Nedbrydningskurven er vist som relativ koncentration (C/C0) som funktion af reaktionstiden. Startkoncentrationen (C0) af TCE og PCE var 5 mg/l.
Version 1.0 Juli 2007, © Miljøstyrelsen.