INTRO ATMOSFERU dijelimo na: 1. homosferu- sloj atmosfere do 100
km visine - sastav zraka je konstantan - ozonosfera do 30km (najvea
koncentracija ozona) - mezosfera 50-80 km visine
2. heterosferu - sloj atmosfere iznad 100 km visine- dolazi do
gravitacijskog razdvajanja plinske smjese i upravo zbog djelovanja
zraenja nailazimo na ionizirane estice zato se naziva i
ionosferom
ZAGAENOST ZRAKA I METEOROLOKI PARAMETRIsudbina zagaivala u
atmosferi ovisi o: - temperaturi zraka - strujanju zraka -
oborinama - sunevom zraenju
1) TEMPERATURA ZRAKA (temp.inverzije)-
da li e neki plinovi ii gore ili dolje ovisi o stupnju
vertikalnog strujanja tj. o stvarnoj promjeni temperature zraka s
visinom (topli zrak ide gore jer je manje gust i ekspandira)1 2 3 4
5 n a s v p e d t a is r i s t ija b in z e a b i l b a t i ln a s
k a m n n a a s k a a t m in v a t e t m o s f e r a p r o m je n a
( n e o s f e r a e r z ija m p . in v e r z ija
4 2 3
5
d o la z i
d o
iz m
je
n e
t o
1
t e m
p e r a t u r a
NESTABILNA ATMOSFERA topli zrak koji se die sporo postie temp.
Okoline (sporo se hladi) i die se dok se god temperature ne
izjednae promjena temperature zraka s visinom manja je od 7C / km
visine povoljno za rasprostiranje polutanata visoko/daleko od
izvora emisije (povoljno za kvalitetu zraka) ADIJABATSKA PROMJENA
pri istom tlaku zraka, topli se zrak die iznad hladnijeg (zbog
manje gustoe), ali ne izmjenjuje toplinu sa okolinom, nego se rad
stvara iz unutranje energije sustava temperatura zraka pada za
iznos = utroenom radu STABILNA ATMOSFERA ako je T > od
adijabatske promjene, dolazi do smanjenja temperature zraka s
porastom visine (smanjenje je manje od 7C/km visine) zrak pri
dizanju vrlo brzo postaje hladniji i gui od okoline (pa e se
nastojati vratiti na prvobitan nivo) tako je sprijeeno rasprivanje
polutanata (poveanje njihove koncentracije) TEMPERATURNA INVERZIJA
temperatura zraka raste sa visinom - atmosfera se nalazi u
ekstremno stabilnim uvjetima nagomilavanje polutanata ispod
inverzijskog sloja - nepovoljno i za organizme i za okoli
1
2) STVARANJE INVERZIONOG SLOJA a) stvaranje inverzije zraenjem
zemljine povrine tokom noi-
po danu sunevo zraenje zagrijava povrinu zemlje, a po noi zemlja
zrai energiju natrag u svemir za vedrijih noi, zbog jaeg zraenja IR
zraka hlade se slojevi neposredno uz povrinu, pa inverzijski sloj
bre nastaje polutanti nastali tijekom noi nagomilat e se ispod
inverzijskog sloja = poveanje koncentracije polutanata pri tlu
inverzija temperature e openito nestati sljedeeg dana nakon izlaska
sunca
-
-
-
b) stvaranje inv. sloja u kotlinama-
zbog vee gustoe, hladniji zrak se sputa i istiskuje topli zrak
koji ide uvisi time stvara temperaturnu inverziju inverzija moe
obuhvatiti i dostii visinu i do nekoliko stotina metara ovakve
inverzije i promjene temperature zraka sa visinom su vaan imbenik
pri izgradnji novog objekta
-
c) frontalne inverzije-
javljaju se prilikom susreta dviju masa zraka razliitih
temperatura tada hladniji zrak tone ispod toplijeg na dodiru fronti
frontalne inverzije traju relativno dugo u odnosu na druge tipove
inverzija, odn. Dok se polutanti ne koncentriraju ispod
inverzijskog sloja
d) inverzije povezane sa anticiklonom-
pri anticikloni, gornji (hladni) slojevi zraka sputaju se prema
dolje i zagrijavaju se zagrijavanje je vee u gornjem, nego u
prizemnom sloju atmosfere i vjetrovi su slabi ili ih uope nema, pa
ne dolazi do razrjeivanja koncentracija polutanata rasprivanjem
izrazito nepogodne inverzije, ak i opasne za vrijeme maglovitih
dana (ako anticiklonalna aktivnost potraje nekoliko dana polutanti
e se nagomilavati i koncentrirati u cijelom tom periodu)
anticiklonalne promjene kod nas su vezane za zimski period godine
jer se tada javljaju i masa individualnih izvora emisije koji
potjeu od zagrijavanja
3) STRUJANJE ZRAKA-
svrha/funkcija zranih turbulencija = horizontalni transport
zagaivala uvijet za strujanje = razlike tlakova na pojedinim
mjestima na zemlji strujanja ovise o: vjetru, udaljenosti od
zemlje, koncentraciji terena, zranim turbulencijama i topografiji
promjenom konfiguracije moe doi do promjene pravca i brzine vjetra
bitno kod dobivanja dozvole za izgradnju nekog novog objekta / i
adaptacije i renoviranja starog potrebno je izraditi RUU VJETROVA =
viegodinja mjerenja brzine i smjera vjetra (barem 5 godina), a na
osnovu nje se moe dobiti podatak o prevladavajuem smjeru i
brzini
2
4) OBORINE-
mogu doprinijeti smanjenju zagaenosti zraka, ali i poveanju
zagaenosti voda smanjenje zagaenja pomou 2 mehanizma: iskinjavanje
i ispiranje ISKINJAVANJE - kada ve u oblaku prilikom formiranja
kapljica polutanti imaju ulogu kondenzacione jezgre ISPIRANJE -
kada oborina prolazi kroz zrak, moe pokupiti plinove koji su
topljivi u vodi (SO2, NO, NO2 ) i tako doprinijeti veoj kvaliteti
zraka - ispiranjem dolazi do smanjenja pH
-
efikasnost ispiranja e ovisiti o vrsti oborine, veliini kapljice
kie ili pahuljice snijega
5) SUNEVO ZRAENJE-
dio zraenja seapsorbira u atmosferi => O2 disocira na:(pod
utjecanjem h !!)
O2(g) ---> 2O(g) O2(g) ---> O2(g)+ + eO(g) ---> O(g)+ +
e-
-
fotokemijske reakcije nastaju kada je sunce u svom zenitu
(maksimalna insolacija) sunevo zraenje prilino tono odgovara
zraenju crnog tijela, i da bi uslijedila kemijska promjena
utjecajem EMZ moraju biti ispunjena 2 uvjeta: 1) energija fotona
mora biti vea od energije kidanja kemijske veze 2) molekula mora
apsorbirati taj foton ( krae od 242 nm = dovoljno za disocijaciju
mol. kisika) i tako se veina kratkovalnog zraenja sa sunca
apsorbira u najviim dijelovima atmosfere
-
kratkovalna zraenja uzrokuju stvaranje atomarnog kisika
.... OZON O3 // nastajanje i raspad // reakcija O3 u
stratosferi:-
atomi O nastali disocijacijom u STRATOSFERI i MEZOSFERI sudaraju
se sa mol. kisika --> nastaje OZON O(g) + O2(g) ------->
O3(g)*( = molekula ima viak E)*
-
ta se molekula (O3) mora rijeiti vika E i to jako brzo, jer bi
dolo do povratne reakcije (raspadanja O3 na molekularni i atomarni
kisik) O3 se rjeava energije u sudaru sa nekom drugom molekulom
zraka = najee O2 ili N2 (odnosno M), pa ta molekula preuzima viak E
na sebe O3(g)* + M (g) -------> O3(g) + M (g)*
-
koliko e O3 nastati u pojedinim slojevima, ovisi o: 1) to je vie
sudara O3 i M, manje e se molekula O3 raspasti na O i O2
koncentracija O3 je vea na manjim visinama (jer broj molekula po
volumena raste smanjenjem visine) 2) veina zraenja se apsorbira u
visokim slojevima atmosfere, pa se u niim stvara manje kisika
-
konani rezultat tih utjecaja = najvie O3 nastaje na visinama
izmeu 20 i 30 km, ali ima ga i u troposferi nastale mol. O3 nisu
dugog vijeka jer mogu apsorbirati zraenja od cca 200-310 nm, pa i
325 i tada se raspadaju na O2 i O
3
CIKLIKI PROCES NASTAJANJA I RASPADANJA O3: nastajanje ozona: O2
+ H ( 2O O + O2 + M ------> O3 + M raspadanje ozona: O3 + H ( O2
+ O O + O3 ------> 2O2-
REZULTAT: tetna energija pretvara se u bezopasnu toplinu
pojedine vrste kao razliiti klorirani radikali, hidroksilni
radikali i dr. mogu kao katalizatori utjecati na reakciju
destrukcije ozona: opa jednadba: O3 + X ------> O2 + XO O + XO
------> O2 + Xto su reakcije u stratosferi koje smanjuju
koncentraciju O3
-
ZAGAIVALA U TROPOSFERIPODJELA POLUTANATA: s obzirom na nain kako
oni ulaze u atmosferu: primarne nalaze se na izvoru emisije, u
atmosferu ulaze direktno iz prirodnog / erupcije vulkana ili
antropogenog izvora / ispuni plinovi na autu) sekundarne nastaju iz
primarnog nekom od kemijskih ili fotokemijskih reakcija u atmosferi
razliitim oks. procesima e iz prirodnih polutanata nastati ketoni,
aldehidi, org.nitrati, org.sulfati, ozon.... prema podrijetlu:
antropogeni oni izvori koji su pod utjecajem ljudske aktivnosti
prirodni virusi, bakterije, praina iz pustinje prema agregatnom
stanju / fizikalnom obliku: plinovi faza koja se u normalnim
uvjetima ponaa po plinskim zakonima pare takoer se ponaa po
plinskim zakonima plinovi u stanju blizu ukapljavanja - kad nisu
grijani blizu vrelita (hlape pri obinoj temp. = org. otapala)
aerosoli nastaju rasprivanjem sitnih, krutih i tekuih estica u
zraku tekuina = sprej, praina (vea kapljica = OD 1 m), magla
(sitnija kapljica = DO 1 m) 90% polutanata pripada plinovima i
parama, a 10% aerosoli 50% aerosoli ulazi u atmosferu direktno kao
praina, a 50% kao kemijska reakcija prema trajanju uinka u
atmosferi: polutanti s lokalnim uinkom kratkotrajni uinak - ne
udaljuju se vie od 100 km od izvora polutanti s globalnim uinkom
promjena sastava zraka u veim podrujima, ak i globalno-
vrijeme ivota zagaivala u atmosferi ovisi o:
izvoru polucije meteorolokim uvjetima mehanizmima odvoda iz
atmosfere
-
mehanizmi odvoda u troposferi:
kemijske reakcije ispiranje oborinama (mokro taloenje)
gravitacijsko taloenje (suho)
4
-
mehanizmi odvoda u stratosferi: vijek zagaivanja je dulji, manje
mogunosti odvoda najbitniji mehanizmi su fotokemijske reakcije
SPOJEVI SUMPORA KAO POLUTANTI U ZRAKU-
-
PRIRODNI IZVORI SO2: vulkanske aktivnosti, bioloke aktivnosti,
vjetar iznad povrine mora biolokom razgradnjom org. tvari nastaje
sumporovodik (H2S) koji e se relativno brzo oksidirati u SO2
oksidacija se moe postii pomou O, O2 ili O3
(molekularni/monoatomarni/ozon) reakcija je: SPORA u sluaju suhe
plinske faze BRZA u prisustvu vlage i/ili estica // estice e
djelovati kao katalizator H2S se u atmosferi zadrava samo nekoliko
sati ANTROPOGENI IZVORI: najznaajniji izvori troposferskog SO2 SO2
= rezultat sagorjevanja fosilnih goriva koja sadre sumpor (ugljen i
nafta), zatim taljenja ruda u obliku sulfida (olova/Pb, cinka/Zn i
bakra/Cu)
-
spojevi sumpora emitiraju se i iz postupaka proizvodnje
celuloze:
a) SULFATNI POSTUPAK / kraft postupak***-
lug za kuhanje sastoji se od NaOH i Na2S (lug = gorivo - u kotlu
za regeneraciju) prvenstveno se emitiraju spojevi reducirajuih
karakteristika (H2S, CH3SH) oni su odgovorni za pojavu neugodnih
mirisa (problem: eliminacija) do emisije SO2 dolazi iz pei za
suenje krea dodatno moe doi do emisije SO3 ako je nafta pomono
gorivo na emisiju uglavnom utjeu: temperatura plamena koncentracija
kisika u plamenu org. spojevi bez sumpora nastaju od ekstrakcijskih
komponenti iz drveta (uglavnom smole, ali i terpeni) ta emisija
ugljikovodika je mala u usporedbi s konc. spojevima sa reducirajuim
karakteristikama, ali ti spojevi daju miris i mogu sudjelovati u
fotokem. reakcijama dimni plinovi iz pei za regeneraciju luga i pei
za suenje krea sadre kancerogene spojeve!!! poliaromatski
ugljikovodici (PAH)
-
-
b) SULFITNI POSTUPAK-
bazira se na nekoliko metoda kuhanja sa lugovima razliitih
sastava i pH vrijednosti gotovo da i nema spojeva sumpora
reducirajuih karakteristika koji bi stvarali problem mirisa i
emisije sulfitni postupci koji se baziraju na Mg - miris uzrokovan
furfuril-merkaptanima i furfuril-metilfulfidima sulfitni postupci
na bazi amonija - miris po piridima (benzenska jezgra u koju je
ugraen duik) glavni polutant ovog procesa je SO2 ali i krute estice
RAFINERIJE NAFTE karakteristine kao izvor emisije SO2 i H2S u njima
se obino koristi postupak rekuperacije kojim se max. do 95% vlanog
S rekuperira, a ostatak izgori u SO2 = kvalitetniji postupak za
trite, ali daje veu lokalnu emisiju
MEHANIZMI ODVODA SO2 IZ ATMOSFERE: 1. HETEROGENA OKSIDACIJA
(suho taloenje)SO2 se brzo oksidira i prelazi u H2SO4 (sekundarni
polutant) i/ili njezin anhidrid (SO3)
5
HETEROGENA OKSIDACIJA: 2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g) HIDROLIZA // uz
prisustvo vode: SO3(g) + H2O(l) H2SO4(aq) REAKCIJA: - spora na
suhom i istom zraku na temp. troposfere - bra ako su estice plina
okruene filmom vode - katalizirati e se estice krutih tvari
(ae+lebdee estice)
2. HOMOGENA OKSIDACIJA PLINSKE FAZE (suho taloenje)-
reakcija izmeu hidroksilnog radikala i SO2 rezultat poetne
reakcije: HOSO2O = hidrogensulfitradikal OHO + SO2 + M* HOSO2 + M M
= neka trea tvar, molekula ili povrina koja preuzima energiju
dobivenu nastajanjem nove veze stabilizira reakciju HOSO2O - dalje
oksidira do H2SO4: HOSO2 + H2O HOSO2 H2O HOSO2 H2O + O2 H2SO4 + HO2
HO2O (peroksilni radikal) moe reagirati sa NO i dati hidroksilni
radikal: HO2 O + NO OH O + NO2
3. HOMOGENA OKSIDACIJA U VODENOJ FAZI - mokro taloenjerazni
troposferski oksidansi (peroksid, O3, NO2...) mogu transformirati u
vodenom mediju SO2 u H2SO4 SO2 se otapa u vodi: SO2 + H2O H2SO3
......................... (sulfitna kiselina)
......................... (sulfatna kiselina)
SO2 reagira sa oksidansom: H2O2 + SO2 H2SO4
reakcija je katalizirana prisustvom soli eljeza ili drugih
prelaznih metala
-
koji e od ovih mehanizama prevladati, ovisi o stanju atmosfere u
vrijeme oksidacije (1-10% SO2 oksidira u 1h = kratko zadravanje u
troposferi) produkti SO3 i H2SO4 se mogu izdvojiti OBORINAMA =
kisele kie SO2 i oks. produkti kratki boravak = posljedice
regionalnog karaktera SO3 i SO42- - mogu biti raspreni na velike
udaljenosti ISKINJAVANJEM
NEGATIVNO DJELOVANJE SO2: iritant dinih organa, uzrokuju
bronhitis, djeluje na vegetaciju izdravlje ivotinja (zbog SO2
londonski smog), izaziva koroziju metala, tetno djeluje na fasade,
beton i kamen
***USPOREDBA ALTERNATIVNIH IZVORA ENERGIJEA) HIDROELEKTRANE u
usporedbi sa termoelektranom iste instalacijske snage, treba 3100%
veu povrinu, a u usporedbi sa nuklearnom elektranom treba 7000% veu
povrinu tla B) TERMOELEKTRANE 1000 MW na ugalj velika potronja i
emisija SO2, NOX i CO2 na naftu neto manja a na plin srednja
potronja, ali mala emisija plina osim emisije polutanata od ugljena
zaostaje kruti otpad koji sadri kancerogene estice
6
C) NUKLEARNE ELEKTRANE problem otpada i termalne polucije
zagrijavanje vode teti akvatinim organizmima i utjee na poveanje
maglovitih dana u godini D) ENERGIJA PLIME I OSEKE slini problemi
kao kod hidroelektrana + devastacija okolia i mogunost
poplavljivanja E) ENERGIJA VJETRA mala iskoristivost potrebna 1300%
vea povrina od termoelektrane ili 3500% od nuklearne elektrane F)
ENERGIJA SUNCA potrebna 500% vea povrina u usporedbi sa
termoelektranom ili 1200% nuklearke
AEROSOLIaerosoli = suspendirane estice u zraku prirodni izvori:
- pustinjska praina - estice biolokod podrijetla (mikroorganizmi,
pelud) - estice nastale iz fotokemijskih reakcija u atmosferi
DJELOVANJE ESTICA NA OKOLI: fiziko: - smanjenje vidljivosti - vie
oblanih dana u godini - djelovanje na klimu (smanjen efekt sunevog
zraenja) kemijsko: - reakcije gdje estice mogu djelovati kao
katalizatori (oksidacija SO2 u SO3 ili sulfate) - estice djeluju
sinergistiki (pojaava se efekt djelovanja na zdravlje (sa SO2))
antropogeni izvori: - iz procesa sagorijevanja fosilnih goriva i
biomase - industrijski procesi - suhi toneri
AE-
sitne estice nastaju sagorijevanjem fosilnih goriva ili biomase
elementarni ugljik nosioc plinova i drugih organskih spojeva estice
promjera 0.25-10 m = RESPIRABILNA PRAINA (ulaze u donje dine
organe) estice promjera >10 m = zadravaju se u gornjim dinim
organima
tipini spojevi(djeluju kancerogeno)
TONERISUHI TONER - efekti u smislu kancerogenosti nisu istraeni
- vrijednost emisije C je ispod max dozvoljene koncentracije -
proizvodnja ekoloki prihvatljiva - smanjena koncentracija
NITROPIRENA koji je opasan jer uz njega dolazi do promjene kemijske
strukture DNK i RNK
7
TEKUI TONER - nepovoljan za okoli - teko ga je reciklirati /
dobiti dobro vlakno jer se toneri polimeriziraju za vlakanca -
sastoji se od estica pigmenata i danas u plitkim tropskim vodama
gdje nastaju koraljni grebeni kroz godine, veina je CO2 iz
atmosfere prela u stijene kao MgCO3 ili CaCO3 smanjenju CO2
pridonjele su i biljke troei ga za rast i isputajui kisik u
atmosferu koncentracija CO2 u atmosferi se poveava industrijskim
dobom dobro je topiv u vodi 60% vea koncentracija u oceanima
(fotosinteza morskih biljaka)
9
VANOSTI CO2: dugo se zadrava u atmosferi utjee na porast temp.
zraka (vezano uz efekt staklenika) odnos izmeu globalnog
zatopljenja i njegove koncentracije je kompleksan, utvrena su 2
mehanizma: POZITIVNI: - npr.- poveanje temp. moglo bi uzrokovati
smanjenje topljivosti CO2 u H2O, a zbog toga bi se moglo izdvajanje
tog plina iz oceana poveati uvodei pozitivni povratni efekt
NEGATIVNI: - s druge strane, pri povienim temp. i razinama CO2
moglo bi doi do poveanja fotosinteze i na taj nain odstranjivanja
CO2 proizvodei negativni povratni efekt MEHANIZMI ODVODA CO2:-
- fotosinteza - upijanje u tlo - apsorpcija u oceane utjecaj na
mehanizme odvoda ima intenzivna sjea uma neuravnoteena sa
poumljavanjem poremeaju ciklusa doprinosi i zagaenost oceana
(promjene u flori i fauni).
EFEKT STAKLENIKA-
-
relativno hladna povrina Zemlje najintenzivnije emitira zraenje
u podruju oko 12 000nm dok u gornjem dijelu slike su obiljeena
podruje u kojima molekule CO2 i H2O apsorbiraju IR zraenje dakle:
atmosfera je PROZIRNA za vidljivi dio spektra i IR podruje, tj. za
toplinsko zraenje koje dospijeva na zemlju i zagrijava je, a zemlja
isijava tu toplinu, tj. emitira IR zrake atmosfera je NEPROZIRNA za
dugovalno IR podruje zbog prisustva CO2 i vodene pare, pa ono
ostaje zarobljeno u atmosferi i ne moe se emitirati u svemir
DJELOVANJE STAKLENIKA na isti nain staklo je prozirno za sunevo
zraenje, a neprozirno za dugovalno toplinsko zraenje koje emitira
zemlja i raslinje u stakleniku zato se kae da atmosfera pokazuje
efekt staklenika koliko e zraenja to ga emitira povrina zemlje
ostati u atmosferi, ovisi o njezinom sastavu openito, vodena para i
oblaci usporavaju hlaenje Zemljine povrine to rezultira da su
oblane noi toplije od hladnih
-
GLAVNE KOMPONENTE atmosfere koje uzrokuju efekt staklenika su:
CO2, CH4, N2O, freoni i ozon
-
raspodjela zraenja to ga emitira zemlja i maksimalne apsorpcije
IR zraenja za mol. CO2 i H2O
UGLJIKOVODICI METAN CH4prirodni izvori: nastaje uz pomo
mikroorganizama u anaerobnim uvjetima, emitira se u stoarskim
krajevima (zbog mikrobioloke dekompozicije organskog materijala)
antropogeni izvori: prvenstveno nastaje kao rezultat sagorjevanja
biomase odlaganog otpada (niske temp.) i prilikom eksploatacije
ugljena i nafte (rezultat uzgoja stoke) MEHANIZMI ODVODA CH4 IZ
ATMOSFERE: dio se apsorbira u TLO dio odlazi u STRATOSFERU gdje
oksidira (jer moe dugo boraviti u atmosferi 3god.) dio se
transformira u TROPOSFERI (reakcija CH4 sa hidroksil-radikalom)
metan spada u plinove koji uzrokuju GLOBALNI EFEKT ZATOPLJENJA
ATMOSFERE velike koliine CH4 se ugrauju u LED u obliku spojeva
KLATRATA
10
UGLJIKOVODICI (ne ukljuujui metan)(nastanak sekundarnih
polutanata)-
postoji oko 600 vrsta ugljikovodika koji se prenose zrakom, a
njihov broj stalno raste prirodni izvori: vegetacija antropogeni
izvori: transport, upotreba org. otapala - najei polutanti: toulen,
heksen i butanol
-
ugljikovodici isto utjeu na efekt staklenika, ali oksidacija
ugljikovodika je puno vanija nego u sluaju CH4, a rezultat te
reakcije je nastajanje velikog broja SEKUNDARNIH POLUTANATA
IZVORI EMISIJE UGLJIKOVODIKA U GRAF. TEHNOLOGIJI-
najvaniji izvori su: grafike boje, sredstva za pranje strojeva,
otopina za vlaenje u offsetnom tisku (ako se sastoji od
2-propanola)
a) BOJE NA BAZI ORGANSKIH OTAPALA fleksotisak i duboki
tisak-
otapala koja se koriste: ksilen, toluen, etilen-glikol, butil
glikol, cikloheksanon, butil-acetat ekoloki neprihvatljiva su
mineralna ulja i pigmenti isparavanje organskih otapala dovodi do
sekundarnih reakcija u atmosferi gdje e produkti biti po okoli
tetni spojevi iz grupe fotooksidansa (PAN, ozon i dr) osim
djelovanja u vanjskoj atmosferi spojevi koji ishlapljuju biti e
zdravstveno i sigurnosno rizini u radnoj atmosferi pogona MINERALNA
ULJA: otapaju vrste tvari veziva, osiguravaju reoloke
karakteristike boje, stabiliziraju bojilo na valjcima, apsorbiraju
bojilo na tiskovnu podlogu, isparavaju u vruem suilu kod rotacionog
ofseta (HEAT-SET boja) suenje se postie isparavanjem mineralnih
ulja u odreenom podruju tepm. od 240-300C u naftnoj krizi 70tih vea
primjena biljnog ulja povean udio BILJNOG ULJA: - mijenja
penetraciju sastojaka u papir - poveava iskoristivost pigmenta -
pospjeuje postizanje ravnotenog stanja u sustavu bojilo - voda
-
-
-
kemijska struktura BILJNOG ULJA utjee na proces suenja (jer se
film stvara polimerizacijom nezasienih ulja s kisikom) biljna ulja
slabije hlape od mineralnih, a sporije suenje utjee na kvalitetu
otiska biljna ulja koritena u pripremi heat set boja ne utjeu
znaajnije na efikasnost deinking procesa - proces uklanjanja bojila
s papira u procesima reciklacije starog papira PIGMENTI org. plavi
i zeleni pigmenti crveni bijeli sadre bakar sadri barij sadri cink
(Cu) (Ba) (Zn)
-
-
-
kobalt(Co) i mangan (Mn) slue kao sikativi u ofsetnim bojama
bronane boje sadre Cu i Zn problemi: - reciklaa - spaljivanje -
ekoloki neprikladno radi mogue emisije Cu i Zn u dimnim plinovima -
deponiranje - neprikladno radi mogunosti oneienja podzemnih
voda
11
b) BOJE U SITOTISKU-
razliite vrste boja: na bazi otapala, vode, UV-boje
komponente s ekolokog stajalita: PIGMENTI: ANORGANSKI:
titan.dioksid, titan-sulfid, aa, eljezo oksid, olovo.kromat, na
bazi kobalta (toksini su oni na bazi metala, olova i kadmija)
ORGANSKI: areni, azo, ftalocianin VEZIVA = smole loa (ekoloki
nepodobna) veziva na osnovi KLORIRANIH SPOJEVA mogu nastati org.
kloridi, posebno AOX spojevi (utjeu na oneienje voda, kemijska i
bioloka potronja kisika) ADITIVI oneienje voda (ukljuuju TEZIDE //
titanate i sulfanate) OMEKIVAI = kiseline SIKATIVI soli kobalta,
mangana i kroma jako nepogodan u oksidacijskom broju VI pa ak i
kancerogen SREDSTVA PROTIV PJENJENJA posebno nepovoljna za otpadne
vode - ulaze organske tvari OTAPALA alifatski i aromatski
ugljikovodici, alkoholi, glikoli, eteri, esteri, ketoni = bitni
polutanti koji zahtijevaju obradu zraka odreenim postupcima
*postupci proiavanja: sagorijevanje ugljenom, katalitiko
sagorjevanje, sagorjevanje
c) UV BOJE-
boje koje sue UV zraenjem glavna razlika od konvencionalnih = NE
sadre organska otapala sadre monomere, oligomere, pigmente, aditive
i fotoinicijatore monomeri - sue pomou UV zraka, odgovorni su za
viskoznost boje, po kem. sastavu su akrilesteri oligomeri - imaju
iritantni efekt na kou fotoinicijatori - apsorbiraju UV zraenje i
tako nastaju slobodni radikali koji dovode do polimerizacije izvori
UV zraenja mogu emitirati ozon koji je poznat po nadraujuem
djelovanju na gornje dine puteve
d) BOJE KOJE SUE SNOPOM ELEKTRONA-
sline bojama koje sue pomou UV zraenja, samo to NE SADRE
fotoinicijatore = posebno pogodno za tisak ambalae za pakiranje
ivenih namirnica komponente: VEZIVA = smole sa akril i metilakril
skupinama na osnovi poliestera, epoksida ili uretana AKRILATI =
iritirajue djeluju na kou SUENJE zasniva se na djelovanju E e- na
organske molekule nastaju slobodni radikali koji lananim reakcijama
dovode do polimerizacije problem - emitiranje x-zraka prilikom
suenja (kod ofsetnih rotacija je mogua zatita, meutim kod ofsetnog
tiska na arke hvataljke spreavaju dobru zatitu od tetnih
x-zraka)
-
12
-
PREDNOSTI PRED KONVENCIONALNIM TISKOM: znatno smanjenje emisije
VOC spojeva vrlo male koliine ekstrahirajuih komponenti dobra
otpornost i postojanost otisaka smanjena potronja energije nema
povienja temperature za vrijeme rada
Shematski prikaz suenja boja pomou snopa elektrona
+ BOJE ZA BRONCIRANJE-
uzorak LUXOTIP 100g/m2 papira u bronciranju ima koncentraciju
pigmenta u uzorku: Cu = 14850 mg/kg, Zn = 2425 mg/kg ekoloki
najpovoljnije zbrinjavanje: - reciklacija - kompostiranje -
spaljivanje kod spaljivanja je problem u izlaznim plinovima jer se
u njima nalaze estice tekih metala reciklacija 2 naina: -
samorazvlaknjivanje - estice se mogu odstraniti u dovoljnoj koliini
- deinking flotacija
-
-
SREDSTVA ZA PRANJE STROJEVA KAO MOGUI IZVORI UGLJIKOVODIKA-
znaajna fizikalna karakteristika = PLAMITE zapaljive tvari - one
koje imaju penetraciju veu od 300 jedinica penetracije (1/10nm) i
iji je tlak para manji od 300kPa kod 50C prema temp. plamita dijele
se na: 1) lakozapaljive (temp. pl. 38C) 2) nezapaljive koristei
temp. plamita podjela na tri klase: I. temp. plamita < 21C
II.temp. plamita 21-55C III.temp. plamita 55-100C slijedea znaajna
karakteristika je TLAK PARA org. supstance koje imaju tlak para
> 10Pa na 20C = hlapljivi organski spojevi - VOC (volativni)
konvencialna sredstva za pranje = mjeavina ugljikovodika, spadaju u
klase I i II (brzo hlape) KARAKTERISTIKE: I. klasa - laka
zapaljivost, ishlapljivost supstanci, zdravstveno rizine II. klasa
- sporije hlape, jo uvijek spadaju u kategoriju VOC spojeva, manje
zdravstveno rizini III. klasa - niska emisija VOC spojeva
-
-
-
-
13
-
-
ekoloki najpovoljnije je koristiti sredstva koja imaju PLAMITE
IZNAD 100C (ne spadaju u spojeve 3. klase ni u VOC spojeve), a po
kem. sastavu mogu biti biljna ulja dobro SZP treba zadovoljiti
kriterije: plamite iznad 55C ne smije sadravati terpene spojeve
aromatskih ugljikovodika u udjelu >0,1% ne smije sadravati
zdravstv. rizine tvari ne smije imati jodni broj vei od 20 s
ekolokog aspekta povoljnije je kada je ureaj za pranje integrirani
dio stroja prednost ureaja za automatsko pranje - precizno
doziranje sredstva uz zadovoljavajui efekt ienja npr. ROLAND 300 -
ureaj je konstruiran tako da omoguava koritenje SZP s
plamitem>55C i sastava na bazi biljnog ulja
TEKUINA ZA VLAENJE U OFFSETNOM TISKU (emisija C, reaktanti za
fotokem. smog)konvencionalna otopina za vlaenje sadri: 1) pufer (za
regulaciju pH) 2) soli za destabilizasciju 3) 2-propanol alkohol 4)
brocide 5) sredstva za poveanje viskoznosti (oneiavanje otpadnih
voda, nastoji se smanjiti upotreba***) 2-PROPANOL-
prednosti: smanjenje povrinske napetosti = bolje moenje valjaka
za vlaenje i tiskovne ploe, to vodi dosta brem uspostavljanju
ravnotee otopina - bojilo, otopina - tiskovna ploa zbog brzog
isparavanja 2-propanola - hladi se tiskovna ploa i jedinica za
bojenje = zadravaju se reoloke karakteristike boja, ne dospijeva
previe OZV u bojilo i u tiskovnu podlogu - dobro za suenje potisnut
je rast mikroorganizama ekoloki nepovoljno: alkohol hlapi za
vrijeme tiska i ispunjava radni okoli = primarni polutant -
zdravstveni rizik max dozvoljena koncentracija = 400ppm, a bioloka
tolerancija 50mg/l (vrijednost u krvi tj. urinu) mogua je opasnost
od poara i eksplozije ako se poveava konc. 2-propanola i VOC pod
utjecajem sumevog zraenja i uz prisutnost nekih polutanata u
vanjskoj atmosferi (NO2) i uz odreene meteoroloke uvjete =
fotokemijska reakcija pri kojoj nastaju FOTOOKSIDANSI (org. duikovi
spojevi, PAN, ozon...)
-
***mogua rjeenja: 1. uvoenje zamijenskih tvari u sastav OZV -
nema nadomjestaka za 2-propanol - zamjenske tvari: mjeavine:
vievalentnih alkohola, dugolananih aldehida, emulgatora, pufera,
biocida, sredstva za zatitu ploa - zamjensko sredstvo: SUBSTIFIX HD
koji se primjenjuje za kontrolu pH i temperature - prednost: nema
mirisa, zdr. rizika, komponente otpada su razgradive 2. promjena
materijala i karakt. valjaka za vlaenje - koritenje keramikih
valjaka - smanjuje se koliina 2-propanola - valjci su presvueni
slojem Ni-Cr/Ni-Al preko nehrajueg elika - takva povrina ima veu
hidrofilnost, ali bez 2-propanola nije mogue dobiti kvalitetan
otisak 3. intervencija u samoj tehnici (npr. bezvodni ofset)
HALOGENIZIRANI UGLJIKOVODICI (freoni)-
spojevi koji osim ugljika i vodika sadre i halogene elemente
(Klor, Fluor, Brom) vrlo inertni, netopljivi su u vodi, bioloki
nerazgradivi pa im je i vrijeme boravka u atmosferi due
14
-
najpoznatiji su FREON 11 (CCl3F) i FREON (CCl2F2) - koristili su
se kao tlani plinovi (boce za sprejeve), u rashladnim ureajima i u
nekim tehnolokim procesima
KARAKTERISTIKE: inertni, netoksini, nezapaljivi, bez mirisa dugo
vrijeme boravka u atmosferi (oko 100god.) njihov izvor emisije je
iskljuivo antropogenog porijekla mogu pridonijeti razgradnji
ozonskog sloja u stratosferi-
molekule freona odgovrone su za ozonske rupe (jer vrlo polako
difundiraju u STRATOSFERU, gdje apsorbiraju 190-225nm, pri emu veza
Cl i C puca i nastaje klor-radikal) CCl3F(g) (h) CCl2 F (g) +Cl
najpovoljniji uvjeti za reakciju: visina od 30km (podruje najvee
konc. O3) nastali atomi Cl reagiraju sa O3: ClO(g) + O3(g) ClOO (g)
+ O2(g) dolazi do niza reakcija koje se prekidaju ako se ClO i ClOO
veu za H ili eCl(g) + H(g) HCl(g) ClO(g) + NO2(g) ClONO2(g) na
povrini ledenih kristalia STRATOSFERSKIH OBLAKA dolazi do:
-
HCl + ClONO2 HNO3 + Cl2 nakon prestanka Antartike zime sunevo
zraenje oslobaa klor radikale, a NO2 ostaje vezan kao nitratna
kiselina (HNO3) i tako vezan NO2 vie ne sudjeluje u prekidu lanane
reakcije razgradnje ozona to se vie poveava konc. klorovih radikala
dolazi do sve veeg razaranja ozonskog sloja, a nagaa se da je
nastajanje stratosferskog oblaka u vezi sa efektom staklenika
ograniava se emitiranje polutanata koji dovode do efekta
staklenika, ali i potronja FREONA (svoj utjecaj pokazuju tek nakon
20tak godina zbog male mol. mase)
-
UREAJI ZA SMANJENJE EMISIJE ESTICA KADA SU POLUTANTI U OBLIKU
KRUTIH ESTICAkoji postupak za proiavanje e se koristiti ovisi o: -
veliini estica - kemijskom sastavu estica - konc. estica po m3
zagaenog zraka - temperaturi zagaenog zraka 1. SEDIMENTACIJSKE
KOMORE-
estice iz zraka se uklanjaju pomou gravitacijske sile, a da bi
se omoguilo taloenje brzina zraka mora biti mala i strujanje
laminarno koristi se za izdvajanje estica dim.>50m efikasnost je
oko 50% pa se koriste kao predhodni odvajai prednosti: jednostavna
konstrukcija niski trokovi nedostaci: relativno mala efikasnost
uklanjanja estica zauzimaju veliki prostor
15
postoje razl. modifikacije, npr. HOWARDOVA sedimentacijska
komora:-
-
u Howardovoj sedimentacijskoj komori postoje horizontalno
postavljene ploe na kojima se taloe estice poveana je efikasnost, a
smanjena potrebna povrina nedostatak - relativno oteano daljnje
zbrinjavanje izdvojenih estica
VERTIKALNA GRAVITACIJSKA KOMORA-
bitan dio ureaja je prepreka za skretanje struje zraka koristi
se kad treba izdvojiti grube, velike estice jednostavan je i
jeftin
IMPAKTOR-
estice noene strujom zraka udaraju na prepreke, usporavaju se i
padaju na kolektore kao ploice moe sluiti kao ureaj za proiavanje
zraka, ali kao i ureaj za prikupljanje estica za analizu
-
2. CIKLONI / CIKLONSKI SEPARATORI-
cikloni rade na principu centrifugalne sile i vana je njihova
primjena u graf. teh. princip rada: zrak oneien kruno se giba,
brzina strujanja zraka poveava se prijelazom iz valjkastog dijela u
konusni pri samon vrhu konusa struje zraka naglo mijenjaju smjer i
opisujui zavojnicu odlaze u spremnik
prednosti: visoka efikasnost odjeljivanja velikih estica (od
50-90%); niska cijena ureaja nedosatatak: loe odjeljivanje malih
estica-
ureaj su nali veliku primjenu u razliitim granama industrije, a
u grafikoj tehnologiji koriste se za odvajanje pudera i estica
papirne praine
16
3. MOKRI SEPARATOR princip rada - pri kontaktu estica s
kapljicama tekuine, kapljice zadre estice-
ureaj koji omoguuje kontakt zagaenog zraka s esticama i tekuine
pri emu estice prelaze u suspenziju da bi se poveala povrina
kontakta izmeu estica i tekuine - tekuina se posebnim ureajem
dovodi u oblik kapljica odreene veliine ureaj se moe koristiti i za
proiavanje plinova iz zraka - mora se upotrebiti takva tekuina koja
apsorbira plinovite komponente prednost: velika efikasnost
(80-99%); agregat je veih dimenzija pa je izdvajanje iz struje
zraka lake i jednostavnije nedostatak: nastajanje suspenzije koju
je potrebno dalje zbrinjavati poboljati se moe s koritenjem
centrifugalne sile pa se dijele na 1) obine kolone sa punjenjem 2)
centrifugalne mokre separatore
4. ELEKTRINI PERCIPITATOR prema namjeni: 1) ureaj koji moe
posluiti za prikupljanje uzoraka estica iz zagaenog zraka za
daljnju kemijsku analizu 2) ureaj koji slui za proiavanje
zraka-
princip rada: zagaeni zrak provodi se kroz elektrino polje -
elektroda koja uvjetuje ionizaciju zraka=aktivna, a elektroda na
kojoj dolazi do taloenja estica naziva se pasivna (uzemljena)
aktivna moe biti +/-, pasivna je suprotnog naboja od aktivne
aktivna je u obliku ice malog presjeka, potrebna je jednosmjerna
struja visokog napona ovi ureaji imaju primjenu u skoro svim
granama ind., posebno u industriji celuloze, termoelektrane,
kemijskoj ind. prednost: moe odstraniti vrlo male estice sa
efikasnou i do 99% nedostatak: veliki utroak elektrine energije
5. TVORNIKI FILTER-
izraen je od vlakanaca krunog poprenog presjeka izdvajanje
estica se postie djelovanjem inercijske sile i difuzije za
izdvajanje estice < 1m koristi se filter papir efikasnost
izdvajanja je ovisna o brzini strujanja (poveanjem brzine, smanjuje
se propustljivost), raste s poveanjem temp. smanjenjem pritiska se
poveava efikasnost efikasnost pada sa starenjem filtera, opadanjem
relativne vlanosti, izlaganjem ionizacijskom zraenju na efikasnost
djeluju adheziona svojstva estica (adhezija ovisi o Van der
Waalsovim silama, obliku i veliini estica, karakteristikama
17
praine, vemenu kontakta, elektrostatskim silama)
KADA SU POLUTANTI U OBLIKU PLINOVA ILI PARAa) regenerativni
postupci: 1) ADSORPCIJSKI POSTUPAK 2) ABSORPCIJSKI POSTUPAK 3)
KONDENZACIJA 1) POSTUPAK TERMALNOG SPALJIVANJA -katalitiko
sagorjevanje 2) BIOLOKI POSTUPAK
b) neregenerativni postupci:
A) REGENERATIVNI POSTUPCI 1) ADSORPCIJSKI POSTUPAK
(BAKROTISAK)-
najee se primjenjuje u bakrotisku odnosno u sluajevima kada je
zrak optereen jednim otapalom u velikoj koncentraciji po m3 zraka
princip: zrak oneien toluenom u bakrotisku odsisava se pomou
ventilatora i tlai u adsorber koji je punjen aktivnim ugljenom
(koristi se radi svoje strukture i povrine -1g aktivnog ugljena ima
unutranju kontaktnu povrinu od 100-1200m2) vrlo je pogodan kad iz
struje zraka treba adsorbirati tvari nepolarnog karaktera dok zrak
s toluenom struji prema gore, toluen se adsorbira na aktivni ugljen
i zrak koji izlazi prosjeno sadrava ispod 150mg/m3 toluena kada je
adsorpcija zavrena, adsorber ide u postupak desorpcije - zbiva se u
protustruji s vodenom parom i dobiva se kondenzat koji se hladi u
hladnjaku - odtud smjesa toluena i H2O odlaze u odjeljiva dijeli se
smjesa tako da je gornja faza organska, a donja H2O za uklanjanje
otopljenog toluena iz odjeljivaa, odvodi se otpadna voda u spremnik
gdje se sakuplja i tlai otpadna voda kaplje odozgo prema dolje, a
odozdo prema gore struji zrak koji onda uklanja toluen iz otpadne
vode Rotacijski adsorber: proiavanje zraka s niim koncentracijama
zagaivala, u tisku ambalae i u postupcima kairanja rotor je
adsorber, u adsorberu se nalazi adsorbens aktivni ugljen i on se
nalazi u odjeljenim prostorima istodobno dolazi do adsorpcije
otapala i hlaenja te regeneracije adsorbensa to je kontinuirani
postupak
-
-
-
-
A1= adsorber u adsorpcijskom ciklusu A2= adsorber u
desorbcijskom ciklusu 2) ABSORPCIJSKI POSTUPAK (proizvodnja
celuloze)-
za dobar i efikasan postupak potrebna je to vea pov. kontakta
izmeu plinovite komponente i tekuine pa izbor ovisi o slijedeim
karakteristikama absorbensa: 1. absorpcijski kapacitet 2. njegova
selektivnost 3. mali tlak para 4. nezapaljivost 5. tehnika
stabilnost 6. mali viskozitet na temp. absorpcije
18
-
npr. kada bi polutant bio HCl, HBr ili openito HX, dobar
absorbens je voda, za SO2 NaOH / Na2SO3 / Ca(OH)2, organske
kiseline, za H2S, fenoli, za merkaptene luina primjena ovog
postupka je dobra za proiavanje plinova iz proizvodnje celuloze u
grafikoj industriji nema ba neku primjenu, eventualno kad bi
trebalo proistiti velike koliine otapala (700t godinje)
3) POSTUPAK KONDENZACIJE princip rada je povezan s 2 efekta: 1.
smanjenje tlaka( polutanti=ugljikovodici-flexo izrada klieja)
2.smanjenje temperature
postoje 2 mogunosti: A) direktni kontakt izmeu medija za hlaenje
i para zagaivala B) indirektni gdje je kontakt izmeu tvari za
hlaenje i polutanata u obliku para tek nakon odjeljivanja para sa
neke povrine-
postoje manji ureaj odjeljivanja gdje se koristi princip hlaenja
zagaenog zraka koji se koristi u sluajevima kada konc. polutanata
ne prelazi 200mg/m2 postupci bazirani na smanjenju tlaka ponekad se
mogu primjenjivati u sluajevima kada su polutanti ugljikovodici
(izrada klieja za flexotisak)
B) NEREGENERATIVNI POSTUPCI offsetne rotacije = heat set boje
(spaljivanje org. tvari) Shema: 1.oneieni zrak 2.ventilator
3.izmjenjiva topline 4.plamenik 5.komora za spaljivanje 6.proieni
zrak 1) POSTUPAK TERMIKOG SPALJIVANJA-
karakteristike organskih tvari u zagaenom zraku su ovisne o
potronji boje, kao mjera za optereenje zagaenog zraka sa org.
spojevima uzima se sadraj vezanog ugljika (Cmg/ Nm3) ovakvi
postupci su obino dio offsetne rotacije uz koritenje heat set boja
zrak iz takve rotacije uz pomo ventilatora se uvodi u izmjenjiva
topline gdje se zagrijava na oko 500C, a prije ulaska u komoru za
spaljivanje im se temp. povisi na 650C pomou plamenika spaljivanjem
org. tvari temp. se poveava za 40-50C pa proieni zrak ima temp. od
340C kada ulazi u izmjenjiva topline
19
1.a) Katalitiko sagorjevanje (spaljivanje) SITOTISAK-
u postupku spaljivanja upotrebom katalizatora mogue je smanjiti
energiju aktivacije reakcije time da se reakcija zbiva na nioj
temperaturi kao katalizatori: vandij, Fe, plemeniti metali, Ir, Pt,
pri tome se mora paziti da tvari koje nastaju u sustavu ne djeluju
na katalizator i dovode do trovanja katalizatora (kao kod offseta u
proi. zraka) najvea primjena je u sitotisku princip: oneien zrak
prelazi preko izmjenjivaa topline pa preko katalizatora pa ulazi u
komoru za spaljivanje pa preko izmj, topline izlazi kao proien kao
katalizator se koristi SPINEL efikasnost je zadovoljavajua
2) Bioloki postupci bakrotiska (kombinacija s adsorpcijom)-
za proiavanje se koriste mikroorganizmi kojima je potreban kisik
(aeroban postupak obrade zraka) postupci: - kapajui filter (najee),
- aktivni mulj(rijetko)
-
filteri se koriste u bakrotisku u kombinaciji s adsorpcijskim
postupkom proiavanja (*regener. i neregener. postupci, svaki
postupak pojedinano) mikroorganizmi uzimaju hranjive tvari iz
okolia i koriste za asimulaciju tako rastu i pokrivaju gubitke
nastale usljed razgradnje stanice dio asimilirane hrane nagomilava
se u obliku razliitih rezervnih tvari, a ostali dio se razgrauje
oslobaajui E potrebnu za rast i potrebe metabolizma rezultat je
poveanje biomase i nastajanje produkta - to su: H2O, CO2 i biomasa
postupak proiavanja zraka u tisku je postupak biofiltera i
bioispiranja, a eksperimentalno se radi na biomembranskim
postupcima princip biofiltra: bioloka oksidacija aerobnih
mikroorganizama koji se razvijaju i rastu na povrini biofiltra
supstitut: o difundiraju u bioloku opnu gdje u metabolikim
procesima mikroorg. nastaje razgradnja zagaivala tj. organske
tvari, a razmjerna se ugradnja obavija makromolekularnom difuzijom
vano je da su zadovoljavajui: 1. koncentracija kisika 2.
temperatura sustava 3. pH vrijednost
-
20
ZAGAENJE VODAizvori oneienja voda: a) atmosferske oborine b) tlo
(erozija tla) c) gradske i/ili komunalne vode d) industrijske
otpadne vode
a) ATMOSFERSKE OBORINE-
procesom iskinjavanja i ispiranja, atmosferska oborina prihvatit
e polutante iz atmosfere time e poveati koncentraciju prvenstveno
nitrata i sulfata, i smanjiti pH vrijednost ako pada u
industrijskom podruju poveati e koncentraciju Na, Ca, Mg, K,
klorida i sulfata ako pada u maritivnom podruju pH kie utjecati e
na oneienje podzemnih voda, ali i manjih jezera [ovisno o vrsti tla
i njegovom puferskom kapacitetu, pH oborine utjecati e na okside i
druge spojeve amfotermnih elemenata (Al)]
-
openito u naem podruju - poveana koncentracija iona Al, Cu, Fe,
Cd (kadmija) u podzemnim vodama koje su vrlo esto rezerve pitke
vode
b) TLO (EROZIJA TLA)-
erozijom tla u vodotoke esto dolaze spojevi duika i fosfora
(koji se koriste u poljoprivredi) oni dovode do eutrofizacije,
pojave kod koje: radi poveane koncentracije nitrata i fosfata
dolazi do naglog bujanja i rasta algi i ostalog akvatinog bilja
koje u nedostatku jednog od spojeva pone ugibati i taloiti se na
dno, to uzrokuje procese truljenja i emisiju H2S, NH3 i dr., kod
velikog poveanja tih spojeva dolazi do pomora zbog toksinih tvari i
nedostatka kisika = cvjetanje mora - potrebno je 5 godina da se
stanje vrati u normalu
c) GRADSKE OTPADNE VODE-
optereene su organskim tvarima kao to su bjelanevine, masti,
deterdenti, ugljikohidrati, povrinski aktivne tvari takve se vode
mogu proiavati biolokim postupcima
d) INDUSTRIJSKE OTPADNE VODE-
uz svaki tehnoloki proces vezani su odreeni polutanti u grafikoj
industriji, otpadne vode dijele se s obzirom na radne procese
unutar jedne tehnike tiska:
FOTOGRAFSKI PROCESI KUPKE ZA FIKSIRANJE: (amonijtiosulfat,
sulfati, amonij(duik), srebro)-
glavni sastojci su H2O i amonijtiosulfat (spada u reducense, to
znai da e u vodi troiti puno kisika) pri tome oksidiraju u sulfate,
koji uzrokuju koroziju
21
-
amonij (NH3) koji je prisutan u istroenim kupkama - podlijee
kemijskim procesima nitrifikacije i denitrifikacije, a spojevi
duika u vodotocima mogu uzrokovati pojavu eutrofizacije istroene
kupke - ne smiju se isputati direktno u kanalizaciju zbog
koncentriranog srebra (koje je u takvom obliku poznato po
baktericidnom sastavu) KUPKE ZA RAZVIJANJE: (kidrokinon, sulfiti,
sulf.hidrokinon, fosfati, karbonati)
-
-
aktivni sastojak je uglavnom hidrokinon i njemu slini spojevi
koji djeluju kao reducensi radi spreavanja oksidacije hidrokinona
za vrijeme razvijanja, otopini se dodaje sulfit (u samom procesu
razvijanja - regeneracija potroenog hidrokinona) - posljedica je
stvaranje sulfitiranog hidrokinona relativno otrovan hidrokinon se
moe u odreenim granicama bioloki razgraditi u ureaju za proiavanje
otpadnih voda, ali sulfitirani hidrokinon ne - tako onda te
nerazgradive supstance dou u vodotoke sulfiti se u takvim otpadnim
kupkama nalaze u velikim koncentracijama - oni troe dosta kisika, a
u ovim kupkama znaju se nai i fosfati i karbonati kao anioni KUPKE
ZA IZBJELJIVANJE-FIKSIRANJE: (EDTA, KELATA, ioni (tekih)
metala)
-
sa ekolokog aspekta, u otpadnim vodama biti e kompleksni spojevi
kao to su EDTA (vee metale i ione Ca i Mg, i na taj nain spreava
nastajanje mrlja) EDTA vee na sebe ione metala tako da nastaje
kemijski spoj KELATA - prstenaste molekularne grae koje teko
razgrauju mikroorganizmi u ureaju za proiavanje otpadnih voda
biolokim postupcima ioni metala u EDTA mogu se (taloenjem)
zamjeniti sa ionima tekih metala koji su u obliku teko topljivih
taloga odstranjeni iz otpadnih voda takve su reakcije povezane sa
uvjetim u datom sustavu, gdje kao vaan faktor djelovanja treba
istaknuti pH osnovno to se iz otpadnih voda iz fotokemijskih
procesa ne smije napraviti je pomijeati ih
PRIPREMA TF U BAKROTISKU-
postupci jetkanja upotrebljavaju se sve manje = ekoloki
povoljnije u konvencionalnom bakrotisku za izradu TF koriste se
pigmentni papiri, senzibilizirani dikromatima i oslojeni koloidnim
kopirnim slojem na bazi elatine pigmentni papir nakon
osvjetljavanja za razvijanje koristi H2O, a za jetkanje se
upotrebljava otopina FeCl3 u tom procesu polutanti u otopljenoj
vodi su estice elatine i ioni srebra i kromata iz postupka
desenzibilizacije u ovoj se reakciji koristi Cr(VI), koji je
toksiniji od Cr(III) otpadna voda e sadravati ione Fe, Cu i klorida
iz postupka jetkanja obrada otpadnih voda iz pojedinih faza treba
se obaviti prije zajednikog mijeanja
PRIPREMA TF U OFSETU kod izrade TF pozitivskim koloidnim
kopirnim postupkom: sastav kopirne otopine ine: gumiarabika i
polivinil-alkohol ot. za senzibilizaciju: amonij-kromat ot. za
razvijanje: otopina kalcij-klorida i mlijene kiseline, te H2O
ovisno o sloju ot. za jetkanje: FeCl3, kloridna/mlijena kiselina
otopljena u etanolu/konc.otopin CaCl2 ot. za uklanjanje preostalog
kopirnog sloja: rijea otopina H2SO4, otopina kalij-dikromata i
H2SO4 ot. za hidrofilizaciju: gumiarabika-
u otpadnim vodama posebno treba istaknuti kromate i ione Cr(III)
i Cr(VI)
22
-
prisutnost organskih spojeva koji se mogu prezentirati kemijskom
potronjom kisika najkarakteristiniji su i najvei u postupku
uklanjanja preostalog kopirnog sloja potronja razvijaa razliita je
pri strojnom i runom (vie) razvijanju razvijai predoslojenih
pozitivskih ploa sastoje se od: - soli alkalijskih metala -
silikatne kiseline - fosfatne kiseline - fenzida - H2O razvijai
negativskih ploa mogu biti na bazi alkohola i drugih organskih
otapala pokazatelji oneienja iskoritenih otopina razvijaa
predoslojenih pozitivskih i negativskih ploa su: silikati, fosfati,
alkalnost, alkoholi, aluminij, pH vrijednost
-
PRIPREMA TF ZA FLEKSOTISAK-
-
fotopolimerne ploe za fleksotisak sadre: polimere, monomere,
fotoinicijatore, pomona sredstva (omekivai i sl.) sa sapekta
rizinosti na zdravlje, posebno se istiu sljedei monomeri:
metaakril-ester, akril-ester, metaakril-amid, derivati akril-amida
koliina i sastav otpadne vode ovisi o postupku razvijanja i tekuine
za ispiranje do 90tih godina za ispiranje se koristila smjesa
tetraklor-etilena i butanola (80:20%) tetraklor-etilen je klorirani
ugljikovodik (=AOX spoj, a trgovaki naziv/skraenica je PER) najvei
nedostatak takve smjese je: kronina toksinost, oteenje jetre,
kancerogeno i mutageno djelovanje - spojevi tog tipa
(halogenizirani ugljikovodici) mogu biti odgovorni za destrukciju
ozonskog sloja pokazatelj oneienja otpadnih voda je prvenstveno
krom, u procesima ispiranja javlja se oneienje cinkom i nitratima,
a mogu biti prisutni i ioni mangana
PRIPREMA TF ZA SITOTISAK-
zagaenje otpadnih voda nastaje pri razvijanju: - koloidnih
kopirnih slojeva - elatine - senzibiliziranih dikromatima ili diazo
spojevima ablone koje se koriste za otiskivanje mogu se ponovo
koristiti nakon skidanja ostatka boje i kopirnog sloja - pritom se
koriste organska otapala procesi razvijanja ablone i odslojavanja
povezani su sa nastankom otpadnih voda, pa su otopine za
dekapiranje linate i mogu sadravati tenzide (povrinski aktivne
tvari) odslojava se otopinom jakih oskidacijskih sredstava kao to
su kalij-permanganat ili natrij-jodat otpadne vode mogu sadravati
ostatke boje, org. otapala, tvari kopirnog sloja i dr., a kada se
za razvijanje koriste perhalogenidi, oni mogu tvoriti apsorbirajue
organske halogenide (AOX) sa ekolokog aspekta prednost ima
automatski ureaj za razvijanje ablona, odslojavanje i ispiranje
smanjena je potronja H2O i preciznije je doziranje, a time i
smanjena potronja kemikalija (koristi se 80% H2O iz reciklae i 20%
svjee H2O) daljnja mjera za smanjenje zagaenja ptoadnih voda u
sitotisku je pravilan odabir ekoloki prihvatljivih materijala: -
nekoritenje kopirnih slojeva senzibiliziranih dikromatima -
primjena boja bez tekih metala i sa to manjim udjelom org.otapala,
pa i onih na bazi H2O - odabir otapala sa to manjim udjelom aromata
- nekoritenje kemikalija koje sadre hipoklorit ili aktivni klor
-
-
23
-
ind. celuloid, ovisno o proizvodnom postupku, imati e
karakteristine polutante openita karakteristika je visoka
koncentracija organskih spojeva koji uvjetuju velike KPK, BPK5 i
TOC vrijednosti kada se bijeljenje radi na bazi elementarnog Cl i
klor-dioksida, tada se u otpadnim vodama nalaze velike koliine AOX
i EOX apojeva
AOX - apsorbirajui organski halogenidi EOX - ekstrahirajui
organski halogenidi
POKAZATELJI ONEIENJA VODAmogu biti: 1) fizikalni 2) kemijski 3)
bioloki [1] FIZIKALNI POKAZATELJI-
-
-
-
-
jednostavni [izvoenje mjerenja, nisu veliki zahtjevi za strunou
osobe koja vri mjerenje, ne zahtjevaju skupe instrumente ali daju
samo GRUBU procjenu o kvaliteti vode tu spadaju: temperatura,
miris, boja, mutnoa, gustoa, viskozitet, elektrina provodljivost
radioaktivnost, ukupna koliina krutih tvari TEMPERATURA vrlo
znaajan faktor porastom tem. u prirodnim vodama: = poveanje brzine
reakcije = poveanja brzine metabolizma akvatinih organizama (znai
da oni trebaju vie kisika) = smanjenje topljivosti kisika u vodi =
vea je potreba za kisikom kojeg je manje u vodi - moe doi do
ugibanja organizama pozitivni efekti porasta temperature = zbog
opadanja gustoe i viskoznisti vode, i poveanog isparavanja,
suspendirane se tvari bre i lake taloe BOJA VODE dva tipa: stvarna
i prividna boja prave otopine - ine stvarnu boju koloidne estice i
suspendirane estice - uzrok su tzv. prividne boje voda za pie i
neke industrijske potrebe mora biti bezbojna MIRIS VODE potjee od
ishlapljivih tvari otopljenih u vodi i od produkata anaerobnog
raspada veina org. tvari i samo neke anorganske (npr.H2S) sa
reducirajuim karakteristikama uzrokuju specifine mirise MUTNOA VODE
mutna voda se ne smije koristiti u proizvodnji hrane, pia javlja se
poslije kia ili kao posljedica ulijevanja neproienih komunalnih
voda nastaje radi optike aktivnosti koloidno otopljenih estica
ELEKTRINA PROVODLJIVOST uzrokovana je ionima, pa ukazuje na koliinu
prisutnih soli u vodi mjerenjem dobivamo informacije o
koncentraciji ukupno otopljene anorganske tvari UKUPNA KRUTA TVAR
... je sve ono to e zaostati postupkom isparavanja, a odreuje se
gravimetrijskim mjerenjem analizom dobivamo podatak o mineralnim
tvarima vode koje sadre velike koliine ukupne krute tvari spadaju u
klasu tvrdih voda [neprikladne za industrijsku potronju jer mogu na
stjenkama cjevovoda i slinih ureaja dati talog (kamenac)]
24
-
ODREIVANJE RADIOAKTIVNOSTI rezultat analize se rabi za kontrolu
voda u blizini nuklearnih elektrana [jer se koriste za hlaenje]
[2] KEMIJSKI POKAZATELJI u graf. industriji bi za svaku tehniku
tiska trebalo odrediti pokazatelje oneienja, prvenstveno za
polutante koji dolaze iz pripreme TF, postupaka pranja stroja i
tiska sa bojama na bazi vode-
tu spadaju: - pH - kiselost - alkalnost - bioloka potronja
kisika (BPK 5) - kemijska potronja kisika (KPK) - odreivanje
ukupnog ugljika (TOC) - odreivanje iona (Ca2+, Mg2+, Fe2+, Mn2+,
NH+, K+, aniona klorida, sulfata, nitrata, ioni duika, amonijev ion
NH4+, nitrita NO3-, NO2- i ukupni duik) - podaci o nitrifikaciji i
denitrifikaciji - odreuju se i teki metali (bakar, olovo, cink,
kadmij, fenoli, ulja, masti i deterdenti) pH odreuje kiselost vode,
korozivnost - utjee na mnoge kemijske i bioloke procese kiselost
H2O potjee od slabih kiselina (kao H2CO3) i veine organskih
kiselina od soli hidrofilizirajuih metala (Fe, Al) kvantitativno,
kiselost se odreuje koliinom baze potrebnom da se neutralizira dati
uzorak do odreenog pH pH je optereujui bioloki i fizioloki faktor
za akvatine organizme u vodotocima
-
Tri najbitnije metode pomou kojih moemo odrediti sadraj organske
tvari u vodi su: 1. BPK 5 - bioloka potronja kisika, 2. KPK
kemijska potronja kisika i 3. TOC ukupni organski ugljik. BPK 5
metoda koja nam govori koliko je potrebno mg O2 / l da se oksidira
organska tvar u jednoj litri otpadne vode pomou mikroorganizama u
roku od 5 dana pri 20C indeks 5 je broj promatranih dana za
razgradnju organske tvari tom metodom se dobiva rezultat o
razgradnji samo jednostavnih organskih spojeva (masti,
ugljikohidrata, bjelanevine), i polutanata koji su dominantni u
gradskim otpadnim vodama KPK metoda kojom moemo odrediti kisik u mg
/ l koji je potreban za oksidaciju organske tvari u 1L otpadne vode
pomou oksidansa kao to su kalijevpermanganat i kalij dikromat ovom
metodom se mogz razgraditi i kompliciraniji organski spojevi, ali
ne i aromatski ugljikovodici, piridin i heterocikliki spojevi
ugljika usporedbom dobivenih vrijednosti BPK 5 i KPK metode vidimo
da su vrijednosti KPK vee TOC metodom saznajemo koliko organskih
spojeva je sadrano u otpadnoj vodi uzorak se sagori i nastaje
ekvivalentna koliina ugljik(Iv)-oksida koju emo odrediti
infracrvenom spektroskopijom ili plinskom kromatografijom
odreivanje pH i TOC se uvijek provodi podaci o ionima tekih metala
se dobijem atomskom apsorpcionom spektroskopijom (AAS)-
25
[3] BIOLOKI POKAZATELJI jasno pokazuju stupanj oneienja voda
vrste: bakterioloka i saprobioloka odreivanja 1. BAKTERIOLOKO
ISPITIVANJE VODE sastoji se u brojanju i odreivanju gustoe
koliformnih bakterija u ispitivanom uzorku vode koliformne
bakterije potjeu iz crijeva toplokrvnih ivotinja i direktan su
pokazatelj prisustva fekalnih tvari ako se radi o pitkoj vodi, ona
ne smije sadravati niti jednu bakteriju iz te grupe jer bi inae
dolo do epidemije 2. SAPROBIOLOKO ISPITIVANJE VODE ovdje kao
indikator zagaenja slue akvatini organizmi / biljke i ivotinje
sastoji se u brojanju i traenju vrsta u odreenom volumenu vode
prema toj sistematizaciji vode su podijeljene u 4 klase i to:-
1. oligosaprobna - najia klasa vrlo iste vode u kojima ive tzv.
oligosaprobni organizmi tu borave alge, larve insekata i crva i
neke vie vodene vrste zajednika karakteristika za sve te vrste je
to da su one osjetljive na fluktuaciju kisika, na promjenu pH
vrijednosti i prisutnost organskih supstanca u toj vodi ima manje
od 100 mikroorganizama po cm3 vode 2. -mezo saprobna relativno iste
vode - velika prirodna jezera i rijeke u srednjem toku u tim vodama
ima manje od 100000 bakterija po cm3 vode tu su prisutni
makrovegetacija, puevi, koljke, vodozemci i ribe svi ti akvatini
organizmi ne trae da je fluktuacija pH u jako uskih granicama, pa
je mogua i fluktuacija kisika, ali oni ne podnose produkte
truljenja i raspadanja 3. -mezo saprobna to su vode sa odreenom
zagaenosti organskim tvarima, neke ustajale vode, rijeke ispod
naseljenih mjesta gdje se za oksidaciju org. tvari troi znatna
koliina otopljenog O2, a radi zelenih algi i prisutnosti klorofila
znatna koliina O2 e nastati kao produkt fotosinteze, tako da je
tokom dana vea koncentracija O2 nego nou ponekad su u takvim
vodotocima prisutne ribe pojedinih vrsta u velikom broju, pa nou
dolazi do ugibanja zbog nedostatka O2 prisutno obilje biljnih i
ivotinjskih vrsta neosjetljivih na fluktuaciju kisika, pH
vrijednosti i amonijaka, ali osjetljivih na H2S 4. polisaprobna tu
ima vrlo malo vrsta akvatinih organizama, ali sa jako velikim
brojem jedinki to su vode koje se nalaze u blizini ulijevanja
neproienih komunalnih voda, pa sadre produkte truljenja, imaju
neugodan miris, i rune su zamuene boje, odnosno to su vode najveeg
oneienja u njoj ima milijune mikroorganizama / cm3 vode
POSTUPCI OBRADE OTPADNIH VODAcilj obrade otpadnih voda: -
uklanjanje suspendirane tvari - smanjenje koliine organskih tvari -
uklanjanje toksinih tvari (tekih metala, fenola)
26
nain obrade odabire se prema:
- kvalitativnim i kvantitativnim karakteristikama - stanju
vodotoka u koji e se odreena voda ispustiti - zakonskim normama
(inspekcijskim slubama) - ekonomskim pokazateljima
postupci proiavanja otp.voda: - fizikalno-kemijski - bioloki
PRIMARNI POSTUPCI OBRADE OTPADNIH VODA ..su fizikalne metode
proiavanja: cijeenje, koagulacija, flokulacija, flotacija i
sedimentacija preliminarna obrada kojom se uklanjaju suspendirane
tvari, grube plivajue tvari, ulja i masti za floataciju se koriste
mree razliitih otvora, a za sedimentaciju se mogu dodati koagulansi
za poveanje neefikasnosti moe se ukloniti 30% BPK5 , 40% KPK
vrijednosti i oko 60% suspendirane tvari uglavnom se ne uklanjaju
razliite topljive anorg. tvari (spojevi duika i fosfora), te
organske tvari osnovni cilj je (osim navedenog) i zatita ureaja
(pumpe) u sekundarnom proiavanju SEKUNDARNI POSTUPCI OBRADE
OTPADNIH VODA to su BIOLOKI postupci tu ubrajamo metode: 1)
aktivnog mulja 2) kapajueg filtera 3) aerirane lagune i jezera
METODA AKTIVNOG MULJA nakon primarnog proiavanja otpadna H2O ulazi
u bazene s bioloki aktivnim muljem aeracija (zrano strujanje
kisikom) snabdjeva bakterije u mulju sa kisikom potrebnim za njihov
metabolizam [trebaju se osigurati uvjeti za normalan ivot
organizama koji ine razgradnju, a najbitniji elementi su pH,
temperatura i koncentracija kisika] otopljena H2O dolazi u bazene
za bistrenje gdje dolazi do sedimentacije, nakon toga mulj treba
zgusnuti i zatim koristiti metode filtracije i suenja ovim se
postupkom uklanja 95% BPK vrijednosti KAPAJUI FILTRI razlikuju se
samo u tehnikom nainu izvedbe, a princip proiavanja je isti otpadna
H2O se preljeva preko povrina na kojima se nalaze kolonije
mikroorganizama moe se primijeniti tamo gdje nisu veliki kapaciteti
otpadnih voda AERIRANE LAGUNE I JEZERA kod laguna se koriste
prirodni zalivi, a bazeni su umjetno napravljani odreene kulture
rade proiavanje, a temp. mora ostati u granicama podobnim za
reakciju ovdje se uspjeno odvaja ORGANSKA TVAR, a otpadna voda koja
ide na proiavanje ne smije sadravati toksine supstance prvenstveno
FENOL i ione Cr (VI) upotrebljava se za otpadne vode prehrambene
industrije i sl bazeni se mogu upotrijebiti u proizvodnji papira
nakon sekundarnog proiavanja u vodi su ostali spojevi fosfora i
duika, anorganske soli, teki metali i patogene klice i ako elimo
vodu proistiti do stupnja da se ponovno moe koristiti u
industrijske svrhe kao pogonska onda je potrebno ii na tercijarnu
obradu otpadnih voda
-
-
... najvei problim kod primarne i sekundarne obrade su velike
koliine taloga 1. dio taloga se digestijom pokuava prevesti u formu
u kojoj nastaje metan koji se koristi kao izvor energije, a nakon
digestije mulj se odlae u deponije, zatrpava se tlo i pretvara u
gnojivo TERCIJARNI POSTUPCI OBRADE OTPADNIH VODA vrlo skupe metode,
ali povoljne za proiavanje industrijskih otpadnih voda obuhvaaju
kemijske postupke: membransku separaciju, oksidaciju,
neutralizaciju i dezinfekciju koriste se kad se proiavanjem eli
dobiti voda velike istoe koja se primjenjuje u odreenim fazama
proizvodnje cilj - uklanjanje preostale org. tvari, duika, fosfora,
tekih metala i patogenih klica
27
FIZIKALNO-KEMIJSKI POSTUPCI OBRADE OTPADNIH VODA tu ubrajamo sve
metode osim biolokih prednosti te obrade pred biolokom - potrebno
je manje prostora - bolja je kontrola procesa - manji su problemi
sa dnevnom fluktuacijom protoka - vea je otpornost na toksine
supstance - bolje uklanjanje iona tekih metala - ukloniti e se
organske specije koje nisu bioloki razgradive - kratko uhodavanje
ureaja prije putanja u pogon - bolje se uklanjaju obojene
komponente i neugodnog mirisa one se odabiru umjesto biolokih u
slijedeim sluajevima: 1. kada voda sadri veliki udio bioloki
nerazgradivih tvari [pesticida, jako obojenih tvari, spojeva tekih
metala] 2. kada su velike sezonske fluktuacije (promjene) vodotoka
koji e primiti te vode 3. kada se ne raspolae sa dovoljno prostora
ili je on izuzetno skup [1] CIJEENJE primarni postupak obrade
postie se uklanjanje grubog i inertnog metala primjenjuje se za
zatitu pumpi i ventila i radi neometanog odvajanja u narednim
fazama cijeenjem se donekle smanjuje stupanj zagaenosti otpadnih
voda ali ne znaajno koriste se sita razliitih veliina otvora: gruba
(otvori>6mm) i fina (otvori
