Orgaanisen hiilen liukeneminen natriumbentoniitista
Ahola, Suvi (2018)
Ahola, Suvi
Tampereen ammattikorkeakoulu
2018
All rights reserved
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2018101015853
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2018101015853
Tiivistelmä
Opinnäytetyön käytännön osuus suoritettiin Tampereen teknillisen yliopiston kemian ja biotekniikan laboratoriossa, Formation and Transportation of Sulphides in Backfill and Buffer (FaTSu) -projektissa. Projektissa tutkitaan sulfaattia pelkistävien bakteerien kykyä käyttää savien sisältämää orgaanista ainesta sulfidin muodostuksessa. Opinnäytetyön tavoitteena oli määrittää liukoisen orgaanisen hiilen kokonaismäärä Na-bentoniitista. Tarkoituksena oli tehdä staattiset uutot (parametreina redox-potentiaali ja neste/kiinteä (L/S) -suhde) sekä toistouutto, ja analysoida uutteet TOC (Total Organic Carbon) -analysaattorilla. Uuttoliuos kuvasi laimeaa pohjavettä.
Redox-uutossa eniten orgaanista hiiltä liukeni hapettomassa sarjassa ja vähiten täysin hapellisessa sarjassa. Hapettomassa sarjassa orgaanista hiiltä liukeni 9 % vertailusarjaa ja 17 % hapellista sarjaa enemmän. L/S-uuton avulla menetelmä todettiin käyttökelpoiseksi L/S-suhteilla 15–150. Pienemmillä suhteilla näytteen tasalaatuisuus kärsi, eikä näytettä TOC-analyysiin saatu kerättyä riittävästi. Suuremmilla suhteilla taustan vaikutus ylikorostui. Toistouutossa saven liukoisen orgaanisen hiilen pitoisuudeksi määritettiin 79,3 µg/g. Tulos saatiin, kun kumulatiivinen L/S-suhde oli 718 l/kg.
Hapetus-pelkistyspotentiaalin vaikutusta orgaanisen hiilen liukenemiseen ei pystytty käytetyllä menetelmällä täysin todentamaan, sillä uuton olosuhteet eivät pysyneet kokeen aikana pelkistyneinä. Myös redox-potentiaalin säätämiseen käytettävän pelkistimen tai pelkistysmenetelmän kokonaisvaikutusten ja saven deoksygenointimenetelmän tehokkuuden selvittäminen olisi tärkeää. TOC-analyysissä uuttoliuoksen aiheuttaman taustan vaikutus kasvaa näytteen L/S-suhteen kasvaessa, mikä vaikuttaa suhteellisesti enemmän suurten L/S-suhteiden tuloksiin. Tästä johtuen menetelmä soveltuu paremmin käytettäväksi matalilla L/S-suhteilla. Toistouuton tulosten perusteella myös staattisten uuttojen uuttoaikaa voisi lyhentää, sillä jo yhden vuorokauden aikana toistouutossa liuenneen orgaanisen hiilen pitoisuus ylitti staattisissa uutoissa saavutetut pitoisuudet. Liukoisen hiilen kokonaismäärää ei opinnäytetyön aikana pystytty määrittämään, sillä uutto kesti huomattavasti oletettua kauemmin. Liuenneen orgaanisen hiilen kertymässä ei vielä lopetettaessa ollut havaittavissa tasaantumista, joten on oletettavaa, että saven todellinen liukoisen orgaanisen hiilen pitoisuus on määritettyä korkeampi. Toistouutto suoritettiin loppuun FaTSu-projektin toimesta.
Redox-uutossa eniten orgaanista hiiltä liukeni hapettomassa sarjassa ja vähiten täysin hapellisessa sarjassa. Hapettomassa sarjassa orgaanista hiiltä liukeni 9 % vertailusarjaa ja 17 % hapellista sarjaa enemmän. L/S-uuton avulla menetelmä todettiin käyttökelpoiseksi L/S-suhteilla 15–150. Pienemmillä suhteilla näytteen tasalaatuisuus kärsi, eikä näytettä TOC-analyysiin saatu kerättyä riittävästi. Suuremmilla suhteilla taustan vaikutus ylikorostui. Toistouutossa saven liukoisen orgaanisen hiilen pitoisuudeksi määritettiin 79,3 µg/g. Tulos saatiin, kun kumulatiivinen L/S-suhde oli 718 l/kg.
Hapetus-pelkistyspotentiaalin vaikutusta orgaanisen hiilen liukenemiseen ei pystytty käytetyllä menetelmällä täysin todentamaan, sillä uuton olosuhteet eivät pysyneet kokeen aikana pelkistyneinä. Myös redox-potentiaalin säätämiseen käytettävän pelkistimen tai pelkistysmenetelmän kokonaisvaikutusten ja saven deoksygenointimenetelmän tehokkuuden selvittäminen olisi tärkeää. TOC-analyysissä uuttoliuoksen aiheuttaman taustan vaikutus kasvaa näytteen L/S-suhteen kasvaessa, mikä vaikuttaa suhteellisesti enemmän suurten L/S-suhteiden tuloksiin. Tästä johtuen menetelmä soveltuu paremmin käytettäväksi matalilla L/S-suhteilla. Toistouuton tulosten perusteella myös staattisten uuttojen uuttoaikaa voisi lyhentää, sillä jo yhden vuorokauden aikana toistouutossa liuenneen orgaanisen hiilen pitoisuus ylitti staattisissa uutoissa saavutetut pitoisuudet. Liukoisen hiilen kokonaismäärää ei opinnäytetyön aikana pystytty määrittämään, sillä uutto kesti huomattavasti oletettua kauemmin. Liuenneen orgaanisen hiilen kertymässä ei vielä lopetettaessa ollut havaittavissa tasaantumista, joten on oletettavaa, että saven todellinen liukoisen orgaanisen hiilen pitoisuus on määritettyä korkeampi. Toistouutto suoritettiin loppuun FaTSu-projektin toimesta.