Sızma (kimya) - Leaching (chemistry)
Süzme , bir çözünen maddenin bir çözücü yoluyla taşıyıcı maddesinden ayrılması veya özütlenmesi işlemidir .
Liç, bilim adamlarının çeşitli yöntemlerle çeşitli uygulamalara adapte ettiği doğal olarak oluşan bir süreçtir. Spesifik ekstraksiyon yöntemleri , konsantrasyon, dağılım, doğa ve boyut gibi emici malzemeye göre çözünür özelliklere bağlıdır . Liç, bitki maddelerinden (inorganik ve organik), toprakta çözünen liçten ve organik maddelerin ayrışmasından doğal olarak görülebilir . Liç, su kalitesini ve kirleticilerin uzaklaştırılmasını iyileştirmek için ve ayrıca uçucu kül veya nadir toprak elementleri (REE'ler) gibi tehlikeli atık ürünlerin bertarafı için etkilenerek de uygulanabilir . Liç özelliklerini anlamak, liç sürecini önlemek veya teşvik etmek ve kaçınılmaz olduğu durumlarda buna hazırlanmak için önemlidir.
İdeal bir liç denge aşamasında, tüm çözünen çözücü tarafından çözülür ve çözünenin taşıyıcısını değiştirmeden bırakır. Ancak liç süreci her zaman ideal değildir ve anlaşılması ve tekrarlanması oldukça karmaşık olabilir ve çoğu zaman farklı metodolojiler farklı sonuçlar üretecektir.
liç süreçleri
Birçok liç senaryosu türü vardır; bu nedenle, bu konunun kapsamı çok geniştir. Bununla birlikte, genel olarak, üç madde şu şekilde tanımlanabilir:
- bir taşıyıcı, madde A;
- bir çözünen, B maddesi;
- ve bir çözücü, madde C.
A ve B maddesi, C maddesinin eklenmesinden önce bir sistemde bir şekilde homojendir. Süzme işleminin başlangıcında, C maddesi, yüzeysel B maddesini oldukça yüksek bir oranda çözmek için çalışacaktır. Çözünme hızı, B maddesini hedeflemeye devam etmek için A maddesinin gözeneklerinden nüfuz etmesi gerektiğinde önemli ölçüde azalacaktır. Bu penetrasyon genellikle A maddesinin veya birden fazla çözünen ürünün çözünmesine yol açabilir, her ikisi de spesifikse yetersizdir. liç istenmektedir. Süzme işlemi gözlemlenirken taşıyıcı ve çözünenin fizikokimyasal ve biyolojik özellikleri dikkate alınmalıdır ve malzemeye, çözücüye ve bunların mevcudiyetine bağlı olarak bazı özellikler daha önemli olabilir. Bu belirli özellikler aşağıdakileri içerebilir, ancak bunlarla sınırlı değildir:
- Parçacık boyutu
- çözücü
- Sıcaklık
- Çalkalama
- Yüzey alanı
- Taşıyıcı ve çözünenin homojenliği
- mikroorganizma aktivitesi
- mineraloji
- ara ürünler
- Kristal yapı
Genel süreç tipik olarak üç bölüme ayrılır ve özetlenir:
- Çözücü ile yüzeysel çözünenin çözünmesi
- Çözücüye ulaşmak için taşıyıcının gözeneklerinden iç çözünenin difüzyonu
- Sistemden çözünmüş çözünenin transferi
Biyolojik maddeler için liç prosesleri
Biyolojik maddeler süzülmeyi kendileri deneyimleyebilir ve ayrıca ağır metalleri geri kazanmak için çözücü maddenin bir parçası olarak süzme için kullanılabilir . Birçok bitki fenoliklerin, karbonhidratların ve amino asitlerin süzülmesine maruz kalır ve yalnızca yağmur , çiy , sis ve sis gibi su kaynaklarından süzülmeden %30'a kadar kütle kaybı yaşayabilir . Bu su kaynakları, süzme işleminde çözücü olarak kabul edilir ve ayrıca serbest şekerler , pektik maddeler ve şeker alkolleri gibi bitkilerden organik besinlerin sızmasına da yol açabilir . Bu da, suya daha doğrudan erişim sağlayabilen bitki türlerinde daha fazla çeşitliliğe yol açabilir. Bu tip liç genellikle istenmeyen bir bileşenin katıdan su ile uzaklaştırılmasına neden olabilir, bu işleme yıkama denir. Bitkilerin yıkanmasıyla ilgili önemli bir endişe, pestisitlerin yıkanıp sel suyu akışı yoluyla taşınıp taşınmadığıdır; bu sadece bitki sağlığı için gerekli değildir, aynı zamanda pestisitler insan ve hayvan sağlığı için toksik olabileceğinden kontrol edilmesi de önemlidir .
Biyoliç , metal katyonlarının çözünmeyen cevherlerden biyolojik oksidasyon ve kompleksleştirme işlemleriyle uzaklaştırılmasını tanımlayan bir terimdir . Bu işlem çoğunlukla bakır , kobalt , nikel , çinko ve uranyumu çözünmeyen sülfürlerden veya oksitlerden çıkarmak için yapılır . Biyoliç prosesleri, sülfürik asit kullanılarak alüminyumun geri kazanılmasıyla uçucu külün yeniden kullanımında da kullanılabilir .
Uçucu kül için liç işlemleri
Kömür uçucu külü, bertarafı sırasında yüksek miktarda sızma yaşayan bir üründür. Uçucu külün beton ve tuğla gibi diğer malzemelerde yeniden kullanılması teşvik edilse de, Amerika Birleşik Devletleri'nde hala çoğu, tutma havuzlarında, lagünlerde , çöplüklerde ve cüruf yığınlarında bertaraf edilmektedir . Bu bertaraf alanlarının tamamı, yıkama etkilerinin uçucu külün tipine ve oluştuğu yere bağlı olarak birçok farklı ana elementin sızmasına neden olabileceği su içerir . Uçucu külün sızması, yalnızca, örneğin Tennessee , Roane County'deki Kingston Fosil Tesisi örneğinde olduğu gibi, uçucu külün uygun şekilde bertaraf edilmemesiyle ilgilidir . Tennessee Vadisi Otoritesi alan ve ciddi düzeylerde boyunca kitlesel yıkıma Kingston Fosil Bitki yapısal başarısızlık kurşun kontaminasyonu hem aşağı Emory Nehri ve Perçinleyen Nehri .
Toprakta yıkama işlemleri
Toprakta yıkama, büyük ölçüde toprağın özelliklerine bağlıdır ve bu da modelleme çabalarını zorlaştırır. Çoğu liç, biyolojik maddelerin liç işlemi için tarif edilene çok benzer bir yıkama etkisi olan suyun sızmasından kaynaklanır. Süzme tipik olarak Darcy Yasası , kütle akış ifadeleri ve difüzyon- dağılım anlayışları gibi çözünen taşınım modelleri ile tanımlanır . Sızma, büyük ölçüde , zeminin gerilme yoluyla konsolide edildiği partikül boyutuna ve bağıl yoğunluğa bağlı olan toprağın hidrolik iletkenliği tarafından kontrol edilir . Difüzyon, gözenek boyutu ve toprak iskeleti, akış yolunun kıvrımlılığı ve çözücünün (su) ve çözünen maddelerin dağılımı gibi diğer faktörler tarafından kontrol edilir .
liç mekanizmaları
Süzme işlemlerinin çeşitliliği nedeniyle, laboratuvar yöntemleri ve modelleme yoluyla toplanacak verilerde birçok varyasyon vardır ve bu da verilerin kendisini yorumlamayı zorlaştırır. Yalnızca belirtilen liç işlemi önemli değil, aynı zamanda deneyin kendisinin de odak noktasıdır. Örneğin, odak, süzülmeye neden olan mekanizmalara, grup olarak veya tek tek mineralojiye veya liçlenmeye neden olan solvente yönelik olabilir. Çoğu test, bir reaktif , ısı veya sadece suyla yıkama nedeniyle kütle kaybını değerlendirerek yapılır . Çeşitli liç proseslerinin ve ilgili laboratuvar testlerinin bir özeti aşağıdaki tabloda görüntülenebilir:
| Liç Süreci | Laboratuvar testleri |
|---|---|
| Atık Sızıntı Suyu Temizleme | Toplu Test veya Sütun Testi |
| Bitkilerden Sızma | t-testi veya permütasyon testi |
| Metal Katyonlarının Mobilizasyonu | biyoliç |
| Uçucu Kül Süzme | Bertaraf Havuzundan Buharlaşma |
| Hücresel Ekstraksiyon | Hafif Petrol Fraksiyonları, Trikloroetilen Çözücü veya Aseton/Eter Çözücü |
| Kaba Katılar Sızdırma | Parti Santrali |
| İnce Katı Süzülmesi | Mekanik Karıştırıcı veya Basınçlı Hava ile Çalkalama |
Çevre dostu liç
Bazı yeni çalışmalar organik asitler sızdırılması için kullanılıp kullanılamayacağını görmek için yapılmıştır lityum ve kobalt harcanan gelen piller biraz başarı sağlıyor. Değişen sıcaklıklar ve malik asit konsantrasyonları ile yapılan deneyler , optimal koşulların 90 °C sıcaklıkta 2.0 m/L organik asit olduğunu göstermektedir. Reaksiyon, hiçbir zararlı yan ürün olmaksızın %90'ı aşan bir genel verimliliğe sahipti.
- 4 LiCoO 2 (katı) + 12 C 4 H 6 O 5 (sıvı) → 4 LiC 4 H 5 O 5 (sıvı) + 4 Co(C 4 H 6 O 5 ) 2 (sıvı) + 6 H 2 O(sıvı) ) + O 2 (gaz)
Sitrik asit ile yapılan aynı analiz , 90 °C'lik bir optimal sıcaklık ve konsantrasyon ve 1.5 molar sitrik asit çözeltisi ile benzer sonuçlar göstermiştir.