Tanniinipohjaisten kemikaalien käyttö vesienkäsittelyssä

Abstract

Opinnäytetyö käsittelee vesienkäsittelyssä käytettävien koagulanttien toimintaa. Koagulointi- ja flokkausprosessit ovat yleisiä menetelmiä veden puhdistamiseen ja epäpuhtauksien kustannustehokkaaseen poistamiseen. Nykyiset koagulantit, kuten epäorgaaniset metallikoagulantit ja synteettiset orgaaniset polymeerit, aiheuttavat terveydellisiä haittoja ja ongelmia jätteen käsittelyssä. Työssä tarkastellaan tanniinipohjaisten biopolymeerien hyödyntämistä vesienkäsittelyssä ja niiden potentiaalia korvata nykyiset koagulantit.

Tanniinit ovat luonnossa esiintyviä polymeerisiä fenolisia yhdisteitä, ja niitä pidetään mahdollisena vaihtoehtona ympäristöystävällisempään vedenkäsittelyyn, sillä ne ovat biohajoavia. Usein luonnon tanniinit on muokattava kationisiksi, mutta joissakin testeissä raakatanniineillakin on onnistuttu puhdistamaan vesinäytteitä.

Tutkimuksien perusteella tanniinit ovat toimineet erinomaisesti koagulointi- ja flokkulointiprosesseissa, ja niitä on käytetty joko primaarisena koagulanttina tai apuaineena flokkuloinnissa. Testeissä tanniinit vähensivät tehokkaasti sameutta, väriä ja metalleja vedestä ja edistivät laskeutumisnopeutta flokkuloinnissa. Työ osoittaa, että vaikka tanniinien käyttö on lupaavaa, se vaatii tarkkaa annostelua ja olosuhteiden optimointia. Ympäristönäkökulmasta tanniinien biohajoavuus ja uusiutuvuus tarjoavat merkittäviä etuja perinteisiin koagulantteihin verrattuna, vähentäen vedenkäsittelyn hiilijalanjälkeä ja parantaen vesiekosysteemin terveyttä.

Tanniinien käyttöönottoon liittyy myös haasteita niiden yrittäessä korvata jo vakiintuneita tuotteita. Lisäksi laboratoriotuloksia on vaikeaa skaalata täysimittaiseen prosessiin. Suurimpana esteenä tanniinien käyttöönotolle on niiden korkeampi hinta verrattuna nykyisiin koagulantteihin.

This thesis studied the operation of coagulants used in water treatment. Coagulation and flocculation processes are common methods for purifying water and cost-effectively removing impurities. The current coagulants, such as inorganic metal coagulants and synthetic organic polymers, cause health hazards and problems in waste management.

This work examined the utilization of tannin-based biopolymers in water treatment and their potential to replace existing coagulants. Tannins, naturally occurring polymeric phenolic compounds, are considered a potential alternative for more environmentally friendly water treatment because they are biodegradable.

According to the investigated reports, tannins have performed excellently in coagulation and flocculation processes, being used either as primary coagulants or as auxiliary agents in flocculation. Tests have shown that tannins effectively remove turbidity, color, and metals from water and enhance the settling speed during flocculation. The work demonstrated that while the use of tannins was promising, it required precise dosing and optimization of conditions. From the environmental perspective, the biodegradability and renewability of tannins offer significant advantages over traditional coagulants, reducing the carbon footprint of water treatment and improving the health of the water ecosystem.

The adoption of tannins faces challenges as they attempt to replace well-established products and it is often difficult to scale laboratory results to full-scale processes. The biggest barrier to their adoption is their higher cost compared to in-organic and synthetic polymer coagulants.