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