Metallkatalyserad reduktion/deklorering
av klorerade alifater
Renare Mark, Malmö
2013-11-20
Maud Söderberg
Metallkatalyserad deklorering eller ZVI dechlorination
Basfakta
Metallen är järn
Järnet nollvärt – d.v.s. metalliskt järn F0
Järnet reagerar med klorerade lösningsmedel
och bildar icke-toxiska produkter
Insitu-metod
November 26, 2013
2
Varför järn vid deklorering?
ZVI = zero valent iron,
ZVI triggar och upprätthåller en
redoxprocess
Järnet fungerar som
elektrondonator och oxiderar i
kontakt med vatten och det
förorenande klorerade
lösningsmedlet
Därvid reduceras trikloreten eller
tetrakloreten så att
nedbrytningsprodukter bildas
ZVI kan användas med olika
partikelstorlek – ju mindre partikel
desto större specifik yta.
November 26, 2013
3
Hur fungerar det?
Ju mindre järnpartiklar – desto större möjlig distribution under markytan
– teoretiskt i alla fall
Kemiska processer
Fe2+
e-
Fe
Surface
RCl + H+
RH + Cl-
Half Reactions
Fe0 Fe2+ _+ 2eC2HCl3 + 2e- + H+ C2HCl2 + ClOverall Reaction (TCE to Ethene)
3Fe0 + C2HCl3 + 3H+ 3Fe2+ +
C2H4 + 3Cl-
Processen fungerar inte överallt, styrs av hydrologi, geokemiska
parametrar, mm
November 26, 2013
4
Mera kemi – redox-reaktioner
2Fe3+
RCl + H+
2Fe2+
RH + Cl-
2H2O
Half Reactions
2Fe2+ 2Fe3+ _+ 2eC2HCl3 + 2e- + H+ C2HCl2 + Cl-
Fe Surface
e-
2OH- + H2
November 26, 2013
5
Overall Reaction (TCE to Ethene)
6Fe2+ + C2HCl3 + 3H+ 6Fe3+ +
C2H4 + 3Cl-
Förutsättningar
Vad krävs för att redoxprocessen ska fungera?
Geokemiska parametrar – syrgashalt, redoxpotential, DOC, pågår
deklorering/nedbrytning naturligt
Anaeroba förhållanden – krävs för reduktionsprocessen
Hydrologi, permeabilitet avgör injektionshastighet och -strategi
Dosering bestäms huvudsakligen av elektronbehovet
November 26, 2013
6
Spridning av klorerade lösningsmedel
Nedträngning av fri fas (DNAPL)
Källa Hållbar Sanering NV 5663
Sanering av klorerade lösningsmedel
Källområde
• Höga koncentrationer, egen fas
• Sanering omfattar försök till
avlägsnande av föroreningsmängd, minskning av massflöde
Källa
Plym
• Utgör en reservoar för spridning
till grundvatten, ytvatten och/
eller luft som plym
Förorenat medium
DNAPL (egen fas)
Porgas
Jord
Grundvatten
Modifierat från Hållbar Sanering
NV 5663
8
Hur fungerar det i verkligheten?
Pilottest
Hydrogeologisk undersökning
Permeabilitet
Pumpkapacitet
Injekteringsbrunn
Kontrollbrunnar i
nedströmslägen
Provtagningar och
beräkningar
Ursprungshalter i
grundvattnet
Mängd järnfilspån
Uppföljning/Efterkontroller
9
Svårigheter och några resultat
Svårigheter att hålla järnet i lösning,
Flödet minskar i injektionsbrunnen med en diameter större än i
injekteringsslangen eller i formationen direkt utanför brunnen
När flödet minskar → sedimenterar järnet
Kan vara svårt att distribuera i jordmatrisen
Efter första injekteringen ser vi eventuellt en reduktion av halterna
Inom ett källområde är det vanligt att halterna av klorerade lösningsmedel
varierar stort
Reduktionen vi ser kan därför vara naturliga variationer inom källområdet
Arbetsmiljö
Damm
Mycket små partiklar
November 26, 2013
10
Exempel – ZVI i en reaktiv barriär
Bori ng
Ground Surface
Permeabel reaktiv barriär
(PRB)
Specifik yta ~500 m2/kg
Typisk kvantitet som
krävs innebär flera ton
Boring
Bori ng
See p
Groundwater
Containing
Chlorinated
Solvents
Clean
Groundwater
Installed Permeable
Iron Reactive Wall
