Ammoniumin, fosfaatin ja nitraatin poisto adsorption avulla

Kiinnostus ravinneionien ammoniumin, fosfaatin ja nitraatin poistoon liittyy niiden ne-gatiivisiin ympäristövaikutuksiin ja niiden poistoon jätevesistä on olemassa erilaisia tekniikoita. Tässä työssä ionien poistoa tutkittiin adsorptiotekniikan avulla. Siinä perus-ajatuksena on ionin kiinnittyminen adsorbentin pintaan, jolloin sen poistaminen käsitel-tävästä vedestä on mahdollista. Tässä diplomityössä tutkittiin eri adsorbentteja ammoniumin, fosfaatin ja nitraatin poistoon, ja päämääränä oli niiden yhtäaikainen poistaminen. Kokeita tehtiin niin laboratoriossa valmistetuille ravinneliuoksille kuin Yara Suomi Oy:n Siilinjärven (Yara) toimipaikalta toimitetuille vesille. Yaran vesien osalta pääpaino oli ammoniumin poistossa. Tutkimuksen haasteina olivat ionien erilaiset varaukset, jolloin esimerkiksi positiivisesti varautunut ammoniumioni kiinnittyi negatiivisesti varautuneen adsorbentin pintaan hel-poiten. Toisaalta negatiivisesti varautuneet anionit fosfaatti ja nitraatti suosivat positiivi-sesti varautuneita adsorbentteja. Myös muiden ionin läsnäolo joko edisti tai esti adsorboitumista ja joissain tapauksissa pH:lla oli suuri merkitys prosessin onnistumiseen. Saatuja tuloksia tarkasteltiin tutkittujen ionien poistoprosenttien ja isotermimallinnuksien kautta unohtamatta muita esille tulleita seikkoja. Saatujen tulosten mukaan etenkin kalsinoitu hydrotalsiitti poisti fosfaattia ja nitraattia, mutta se ei mainittavasti toiminut ammoniumille. Ammoniumille sen sijaan toimi par-haiten zeoliitit ja bentoniitti, jotka vähensivät myös Yaran vesien ammoniumpitoisuutta. Ionien yhtäaikainen poistaminen oli haastavaa ja sen parempi ymmärtäminen edellyttää jatkotutkimuksia. Yksi jatkotutkimuskohde voisi olla eri adsorbenttien yhdistäminen keskenään, ja tästä saatiin jo alustavia, rohkaisevia tuloksia.

The interest in removing ammonium, phosphate and nitrate ions is related to the negative environmental impacts that they possess. There are different methods to remove these ions from wastewaters and this master´s thesis concentrates on the technique of adsorption. With this technique ions become attached to the surface of the adsorbent and they are removed from the treated liquid. In this thesis different adsorbents were examined for the removal of ammonium, phosphate and nitrate, their coincidental removal in mind. Tests were done both to nutrient liquids made in the laboratory and to waters from Yara Suomi ltd. Siilinjärvi (Yara). The main purpose of these waters was the removal of ammonium. One of the challenges of this work was different electric charges of the examined ions. This meant that positively charged ammonium preferred certain adsorbents, but the ad-sorbent did not have the same effect on negatively charged phosphate and nitrate. On the other hand, other ions either prevented or enhanced ion adsorption and in some cas-es pH value had a significant role in the process. The results from the adsorption tests were evaluated by the removal efficiency and three isotherm models. Other observations which came up during the making of the master´s thesis are mentioned as well. The results showed that calcined hydrotalcite removed phosphate and nitrate but did not have a great effect on ammonium. Zeolites and bentonite were the ones which removed ammonium, and they also reduced the amount of ammonium from the water samples received from Yara. The coincidental removal of the three ions mentioned was a challenging task and a better understanding of the process requires more research. One of the possible objects for further research is mixing different adsorbents together, and this was also tested in this work. The preliminary results were encouraging.