Teollisten sivutuotteiden hyödyntäminen vedenpuhdistuksessa. Hiili- ja silikaattipohjaiset materiaalit adsorbentteinä metallien ja sulfaatin poistossa

Teollisuudessa muodostuu vuosittain suuria määriä erilaisia sivutuotteita ja jätemateriaaleja, joille tulisi löytää erilaisia käyttökohteita. Teollisuuden jätevedet kuten kaivosvedet ja metalliteollisuuden prosessien jätevedet voivat sisältää monenlaisia haitallisia ja jopa myrkyllisiä aineita kuten metalleja ja sulfaattia. Aktiivihiili on yleisimmin käytetty materiaali vedenpuhdistuksessa, mutta sen hinta joissain tapauksissa rajoittaa sen käyttöä. Tämän vuoksi on tarvetta kehittää vaihtoehtoisia materiaaleja edullisista raaka-aineista kuten teollisuus- ja mineraalijätteistä.
Väitöstyössä tutkittiin teollisuudessa muodostuvien sivutuotteiden ja jätemateriaalien hyödyntämistä vedenpuhdistuksessa. Tutkittavina materiaaleina olivat puun kaasutusprosessissa muodostuva hiilijäännös, terästeollisuuden sivutuote masuunikuona sekä kaivosteollisuuden jäte, analsiimi. Lisäksi testattiin metakaoliinia, joka saadaan luonnonmineraalista lämpökäsittelyllä. Materiaaleja testattiin raudan, kuparin, nikkelin, arseenin, antimonin tai sulfaatin poistossa malli- ja jätevesistä. Poistotehokkuuden parantamiseksi materiaaleja myös käsiteltiin erilaisilla kemiallisilla käsittelyillä (aktivointi, modifiointi ja geopolymerointi). Kokeissa tutkittiin pH:n, alkukonsentraation, adsorbentin massan, lämpötilan sekä ajan vaikutusta haitta-aineiden poistoon. Tulosten perusteella tehtiin kinetiikkamallinnusta sekä isotermi- ja termodynamiikka-analyysi.
Tulokset osoittivat, että raudan, kuparin ja nikkelin poisto oli sekä käsittelemättömällä että kemiallisesti aktivoidulla hiilijäännöksellä korkeampi kuin kaupallisella aktiivihiilellä. Arseenin, nikkelin ja antimonin poistoa kaivosvedestä tutkittiin masuunikuona- ja metakaoliinigeopolymeereillä, joista masuunikuonageopolymeeri osoittautui tehokkaimmaksi metallien poistajaksi. Bariumkloridilla modifioitu masuunikuonageopolymeeri poisti erittäin tehokkaasti sulfaattia kaivoksen jätevedestä ja poistotehokkuus oli yksi korkeimmista verrattuna kirjallisuudessa esitettyihin. Lisäksi rautakloridilla käsitelty hiilijäännös ja bariumkloridilla käsitelty ja hapolla pesty analsiimi osoittautuivat myös lupaaviksi materiaaleiksi sulfaatin poistossa.