Βελτίωση της ποιότητας του αρδευτικού νερού με χρήση ορυκτών αργίλων και τη μέθοδο της ιοντοανταλλαγής

Abstract

Με την ολοκλήρωσή του 20ου αιώνα και την τεχνολογική έκρηξη που συντελέστηκε και τη μετάβαση στον 21ο, ήρθαν στο φως πολλά προβλήματα τα οποία παρόλο που είχαν επισημανθεί από νωρίς στο τέλος γιγαντώθηκαν. Ένα από τα προβλήματα αυτά είναι η ρύπανση του περιβάλλοντος. Η επιστημονική κοινότητα στην προσπάθειά της να περιορίσει το πρόβλημα έχει στρέψει το ενδιαφέρον της σε διάφορους τρόπους και υλικά ένα εκ των οποίων είναι και οι ορυκτοί άργιλοι οι οποίοι βρίσκονται παντού στη φύση, είναι φιλικοί στο περιβάλλον και μη τοξικοί. Τα δύο βασικά χαρακτηριστικά που οδήγησαν στη χρήση τους είναι η ικανότητα ιοντοανταλλαγής και η μεγάλη ικανότητα προσρόφησης. Στην παρούσα πτυχιακή εργασία το αργιλικό ορυκτό που χρησιμοποιήθηκε είναι ο παλυγορσκίτης ο οποίος προήλθε από τα κοιτάσματα της λεκάνης των Βεντζίων στα Γρεβενά και δοκιμάστηκε η ικανότητά του στην ιοντοανταλλαγή όταν βρεθεί μέσα σε ένα διάλυμα ασβεστίου. Η εργασία αυτή εκτείνεται σε πέντε κεφάλαια. Αρχικά γίνεται αναφορά στην ιοντοανταλλαγή και πως αυτή λειτουργεί. Δηλαδή τι ακριβώς συμβαίνει όταν μία άργιλος βρεθεί μέσα σε ένα διάλυμα που περιέχει συγκεκριμένα στοιχεία με ποιον τρόπο θα γίνει η ανταλλαγή των ιόντων και από ποιους παράγοντες εξαρτάται. Στη συνέχεια περιγράφεται η έννοια της αργίλου από πού προέρχεται πώς δημιουργήθηκε και ποιες ήταν οι πρώτες χρήσεις της. Μετά αναφέρεται η δομή του παλυγορσκίτη Ξεκινώντας από το πώς είναι δομημένο το κρυσταλλικό του πλέγμα, το σχήμα των κρυστάλλων όπως φαίνονται στο μικροσκόπιο και η διάταξή τους στο χώρο. Στη συνέχεια γίνεται αναφορά στις ιδιότητες του παλυγορσκίτη. Εξηγείται η προσροφητική του ικανότητα για ποιο λόγο δηλαδή μπορεί και απορροφά μεγάλες ποσότητες νερού και ποιοι παράγοντες την επηρεάζουν καθώς επίσης και οι κολλοειδείς ιδιότητες. Κατόπιν γίνεται αναφορά στα βαρέα μέταλλα ποια είναι αυτά για ποιο λόγο βρίσκονται στα εδάφη και με ποιες διεργασίες η άργιλοι τα απορροφούν, τα δεσμεύουν στο εσωτερικό τους και τελικά τα απομακρύνουν από τα ρυπασμένα εδάφη. Μετά περιγράφεται το κοίτασμα της λεκάνης των Βεντζίων στα Γρεβενά με ποιον τρόπο σχηματίστηκε ποια είναι η σύσταση του και επίσης δίνονται χάρτες με τη γεωγραφία της περιοχής. Το δεύτερο κεφάλαιο ξεκινά αρχικά με τη λεπτομερή παρουσίαση της παρασκευής του διαλύματος χλωριούχου νατρίου και της διαδικασίας εμπλουτισμού του παλυγορσκίτη και τέλος τη διαδικασία παρασκευής του ασβεστούχου διαλύματος το οποίο χρησιμοποιήθηκε στα πειράματα. Συνεχίζοντας περιγράφονται αναλυτικά όλα τα πειράματα στα οποία χρησιμοποιήθηκε η άργιλος και τα οποία είναι το πείραμα μάζας όγκου, PH, ανταγωνιστικότητας των ιόντων, χρόνου, θερμοκρασίας και αρχικής συγκέντρωσης. Στο τρίτο κεφάλαιο παρουσιάζεται η διαδικασία των μετρήσεων αρχικά με την παρουσίαση της μεθόδου που ακολουθήθηκε για τις μετρήσεις παρασκευής των αντιδραστηρίων που χρησιμοποιήθηκαν του εξοπλισμού που ήταν απαραίτητος για τις μετρήσεις, την πορεία της μέτρησης και τέλος τον τρόπο υπολογισμού του αποτελέσματος. Στο τέταρτο κεφάλαιο αναγράφονται τα αποτελέσματα των μετρήσεων για κάθε για κάθε πείραμα ξεχωριστά και παρουσιάζονται σχετικοί πίνακες και γραφήματα των αποτελεσμάτων. Τέλος στο πέμπτο κεφάλαιο γίνεται συζήτηση των αποτελεσμάτων με αναφορά στα πειράματα και στις επιμέρους μετρήσεις που έφεραν το βέλτιστο αποτέλεσμα.