Μελέτη ανάκτησης καλίου και λιθίου από την άλμη που 
προκύπτει από την αφαλάτωση θαλασσινού νερού

Παλαιολόγος, Νικόλαος; Palaiologos, Nikolaos

dc.contributor.author	Παλαιολόγος, Νικόλαος	el
dc.contributor.author	Palaiologos, Nikolaos	en
dc.date.accessioned	2023-02-01T11:30:14Z
dc.date.available	2023-02-01T11:30:14Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/57017
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.24715
dc.rights	Default License
dc.subject	Άλμη	el
dc.subject	Brine	en
dc.subject	Κάλιο	el
dc.subject	Λίθιο	el
dc.subject	Ανάκτηση	el
dc.subject	Αφαλάτωση	el
dc.subject	Potassium	en
dc.subject	Lithium	en
dc.subject	Recovery	en
dc.subject	Desalination	en
dc.title	Μελέτη ανάκτησης καλίου και λιθίου από την άλμη που προκύπτει από την αφαλάτωση θαλασσινού νερού	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Περιβάλλον	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2022-10-03
heal.abstract	Αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη της δυνατότητας ανάκτησης καλίου και λιθίου από την άλμη αφαλάτωσης θαλασσινού νερού. Για το σκοπό αυτό γίνεται επεξεργασία της άλμης που παράγεται από μονάδα αφαλάτωσης αντίστροφης ώσμωσης στο Σούνιο και μελετάται η τεχνική της επίπλευσης (flotation) για την επιλεκτική ανάκτηση καλίου με τη μορφή χλωριδίου του καλίου από άλας πλούσιο σε χλωρίδιο του νατρίου. Επίσης, γίνεται λεπτομερής βιβλιογραφική ανασκόπηση ως προς τις τεχνολογίες ανάκτησης λιθίου από άλμη που έχουν μελετηθεί μέχρι σήμερα και αξιολογείται η δυνατότητα εφαρμογής τους σε βιομηχανική κλίμακα. Αρχικά, θίγεται εν συντομία το πρόβλημα της λειψυδρίας στον κόσμο και ειδικότερα στην Ευρώπη και στην χώρα μας. Παράλληλα, γίνεται αναφορά στο πρόβλημα της εξάντλησης των πόρων και στις στρατηγικές της Ευρώπης για την προώθηση της κυκλικής οικονομίας, καθώς και στο πώς η αφαλάτωση μπορεί να συμβάλει στην επίλυση αυτών των δύο προβλημάτων. Η αφαλάτωση είναι μία διεργασία μέσω της οποίας παράγεται πόσιμο νερό από θαλασσινό και γενικότερα αλατούχο νερό. Ταυτόχρονα, μπορούν να απομονωθούν πολύτιμα άλατα. Για αυτό το λόγο έχουν εγκατασταθεί μονάδες αφαλάτωσης σε όλο τον κόσμο, όπως και στην Ελλάδα. Έχουν αναπτυχθεί πολλές τεχνικές αφαλάτωσης που βασίζονται είτε σε μεμβράνες είτε στη θέρμανση του νερού τροφοδοσίας. Μία ευρέως χρησιμοποιούμενη τεχνική είναι αυτή της αντίστροφης ώσμωσης. Το κυριότερο πρόβλημα που προκύπτει από τις μονάδες αφαλάτωσης είναι η διαχείριση του παραγόμενου αποβλήτου, δηλαδή της άλμης. Η άλμη είναι το απόβλητο της διεργασίας της αφαλάτωσης και έχει συγκέντρωση σε άλατα πολλαπλάσια αυτής του νερού τροφοδοσίας. Εφαρμόζονται διάφορες μέθοδοι για τη διάθεση της άλμης, με πιο συνηθισμένη την απόρριψή της στη θάλασσα. Ωστόσο, η απευθείας απόρριψη της άλμης μπορεί να προκαλέσει σοβαρά προβλήματα στα υδάτινα οικοσυστήματα και στους ζωντανούς οργανισμούς. Ως λύση στο πρόβλημα διάθεσης της άλμης, τα τελευταία χρόνια έχει αναπτυχθεί μία νέα τεχνική, αυτή των Μηδενικών Υγρών Αποβλήτων (ZLD). Στόχος αυτής της τεχνικής είναι η μετατροπή όλου του νερού τροφοδοσίας σε πόσιμο και η ταυτόχρονη ανάκτηση αλάτων που μπορούν να αξιοποιηθούν σε εμπορικές και βιομηχανικές εφαρμογές. Έχουν αναπτυχθεί πολλές τεχνολογίες επεξεργασίας της άλμης, οι οποίες συχνά συνδυάζονται σε ένα τυπικό σύστημα ZLD. Κάποια από τα στοιχεία ενδιαφέροντος που μπορούν να ανακτηθούν από την άλμη είναι το κάλιο και το λίθιο. Το κάλιο είναι ένα πολύ σημαντικό στοιχείο καθώς αποτελεί πρώτη ύλη για τα περισσότερα λιπάσματα. Έχουν αναπτυχθεί διάφορες τεχνικές για την ανάκτηση του από την άλμη με ιδιαίτερο ενδιαφέρον να εμφανίζει η μέθοδος της επίπλευσης (flotation), μέσω της οποίας μπορεί να διαχωριστεί KCl από NaCl. Το λίθιο αποτελεί ένα στοιχείο του οποίου η ζήτηση αναμένεται να αυξηθεί σημαντικά τα επόμενα χρόνια, λόγω της εφαρμογής του σε μπαταρίες ιόντων λιθίου και την αυξανόμενη χρήση ηλεκτροκίνητων οχημάτων. Τα αποθέματα λιθίου στο φλοιό της Γης είναι περιορισμένα, συνεπώς καθίσταται αναγκαία η αξιοποίηση του λιθίου που περιέχεται στο θαλασσινό νερό, μέσω της αφαλάτωσης. Παρόλο που έχουν αναπτυχθεί πολλές τεχνικές για την απομόνωση του λιθίου από την άλμη θαλασσινού νερού, η χαμηλή συγκέντρωση του σε αυτή αποτελεί έναν ανασταλτικό παράγοντα για την ευρεία εφαρμογή τους σε μεγάλη κλίμακα. Στη συνέχεια, παρουσιάζεται η εργαστηριακή ανάλυση που έλαβε χώρα με σκοπό την ανάκτηση καλίου από την άλμη μονάδας αφαλάτωσης θαλασσινού νερού στο Σούνιο. Για την επίτευξη αυτού του σκοπού 4 αρχικά απομακρύνθηκαν από την άλμη τα ιόντα του μαγνησίου και του ασβεστίου μέσω χημικής καταβύθισης με υδροξείδιο του ασβεστίου και σόδα αντίστοιχα. Μελετήθηκαν κάποιοι παράγοντες που επηρεάζουν την αντίδραση για το κάθε ένα από τα δύο ιόντα, συγκεκριμένα η ποσότητα του αντιδραστηρίου που προστίθεται και ο χρόνος αντίδρασης, με εφαρμογή παραγοντικού σχεδιασμού στις πειραματικές δοκιμές. Επιτεύχθηκε απομάκρυνση Mg σχεδόν 100% και ταυτόχρονη παραγωγή στερεού Mg(OH)2 καθαρότητας κοντά στο 85%. Επίσης, επιτεύχθηκε απομάκρυνση Ca περίπου 98% και ταυτόχρονη παραγωγή στερεού CaCO3 πολύ υψηλής καθαρότητας. Για την ανάκτηση καλίου με τη μορφή KCl εφαρμόσθηκε η μέθοδος της επίπλευσης στο μικτό άλας που προέκυψε από την πλήρη συμπύκνωση της άλμης, από την οποία έχει αφαιρεθεί το Mg και το Ca. Στα πειράματα που πραγματοποιήθηκαν, εξετάσθηκε η επίδραση της συγκέντρωσης του τασιενεργού που χρησιμοποιείται ως συλλέκτης του KCl και η κοκκομετρία του άλατος στην ποσότητα του στερεού που ανακτάται και στην καθαρότητα του σε KCl. Στις δοκιμές που πραγματοποιήθηκαν, επιτεύχθηκε ανάκτηση μέχρι και 360 mg στερεού και η μέγιστη καθαρότητα σε KCl που παρατηρήθηκε έφτασε το 57%. Από τη μελέτη εξάγεται το συμπέρασμα ότι τόσο η συγκέντρωση του τασιενεργού όσο και η κοκκομετρία επηρεάζουν την διεργασία της επίπλευσης και την καθαρότητα του ανακτώμενου στερεού, με την μεγαλύτερη καθαρότητα να επιτυγχάνεται για κοκκομετρία άλατος 180-1000 μm.	el
heal.advisorName	Κόλλια, Κωνσταντίνα	el
heal.committeeMemberName	Κόλλια, Κωνσταντίνα	el
heal.committeeMemberName	Παυλάτου, Ευαγγελία	el
heal.committeeMemberName	Ταούκης, Πέτρος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών. Τομέας Χημικών Επιστημών (I)	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	125 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false