Bor w odpowiednich, czyli niewielkich ilościach, jest bardzo przydatny. Jest nie tylko niezbędny dla zachowania dobrej kondycji zdrowotnej, ale ma również szerokie zastosowanie w różnych procesach produkcyjnych. Jest m.in. istotnym składnikiem nawozów i środków czyszczących. Korzysta się z jego właściwości również przy produkcji szkła i ceramiki.
Bor nie stanowiłby większego wyzwania jako składnik potencjalnie niebezpieczny, np. w wodach – ponieważ jego „naturalna” ilość (przynajmniej w Polsce) nie jest zbyt duża. Problem stanowią jednak ścieki komunalne, w których może się znajdować więcej boru niż jest to przewidziane w przepisach unijnych i krajowych.
Zgodnie z polskimi normami w ściekach odprowadzanych do wód i gleb nie może być więcej niż 1 mg/dm3 boru, jeśli chodzi o ścieki przemysłowe, które są odprowadzane do instalacji kanalizacyjnych, maksymalnie nie może być go więcej niż 10 mg/dm3 (i jest to uwarunkowane koniecznością zdobycia wymaganego prawem pozwolenia).
W związku ze stosownymi procesami produkcyjnymi największymi „emitentami” boru są energetyka i przemysł szklarski. Nie możemy również zapominać o niektórych gałęziach przemysłu chemicznego.
W w/w przypadkach ilość boru może sięgać nawet 100 mg/dm3.
Podstawowe metody usuwania boru ze ścieków
Mimo powszechnego stosowania głównych metod, wciąż trwają badania mające na celu zwiększenie efektywności (ekologicznej i ekonomicznej) usuwania boru. Obecnie eksploatowane metody nie należą do najtańszych, dlatego często stosuje się różne kombinacje technik – w tym najpopularniejszych, czyli: odwróconej osmozy i wymiany jonowej.
W zależności od indywidualnych cech każdego zlecenia dostosowujemy optymalne metody redukcji boru z różnych źródeł. Bywa (szczególnie w przypadku mniejszych zanieczyszczeń) że wystarczającą metodą okaże się osmoza (są to jednak rzadkie przypadki).
Wymiana jonowa
O wiele częściej stosuje się wymianę jonową (choć oprócz zalet, ma ona także swoje wady, nie jest to technologia tania, ale w zależności od zastosowanego złoża, można operować pewnymi zmiennymi, zarówno w zakresie kosztów inwestycji, jak również cech materiałowych i procesowych usuwania boru).
Bez wątpienia jedną z głównych wad stosowania wymiany jonowej jest konieczność przeprowadzenia procesu utylizacji ścieków (z regeneracji jonitu) wykazujących spory poziom zasolenia.
Z drugiej strony – w przypadku zastosowania elektrodializy można w pewnym stopniu zracjonalizować koszty całego procesu usuwania boru dzięki wytworzeniu kwasu chlorowodorowego, który może znaleźć zastosowanie przy regeneracji technicznej.
Metoda jonowa sprawdza się szczególnie przy usuwaniu boru z roztworów, w których stężenie tego pierwiastka kształtuje się na poziomie kilkudziesięciu mg/dm3.
Cały proces realizowany jest za pomocą żywic jonowymiennych. Jak wykazały badania – najlepsze efekty są możliwe do osiągnięcia przy zastosowaniu żywicy o średnicy ziaren od ok. 50 do 75 µm.
Często stosowanym materiałem jest żywica makroporowata na bazie polistyrenu ze specjalnych grup funkcyjnych, optymalnych w celu przeprowadzenia selektywnego usuwania boru z roztworów wodnych, w tym również ze ścieków pochodzących z różnych źródeł i o różnym natężeniu występowania boru.
Żywica jest dość uniwersalnym materiałem – działa w szerokim zakresie pH i na zmienny zakres natężenia boru, jej działanie jest skuteczne w różnych warunkach termicznych i chemicznych. Jest efektywna także przy zastosowaniu alternatywnych technik oczyszczania.
Warto jednak zaznaczyć, że skuteczność usuwania boru zwiększa się wraz ze wzrostem temperatury.
Sama wymiana jonowa nie byłaby możliwa bez „elementu”, dzięki któremu dochodzi do procesu selektywnego wiązania boru – w przypadku wymiany jonowej jest to N-metyloglukamina.
Na efektywność usuwania boru wpływ ma również wymiar złoża – im większe (i im wyższa jego wysokość) tym większa adsorpcja boru. Znaczenie dla sukcesu całego procesu ma także objętość złoża.
Żywice jonowymienne – dla efektywności działania – wymagają regeneracji. W tym celu stosuje się roztwory kwasowe (m.in. kwasu siarkowego) do wymywania kwasu ortoborowego. Koniecznie jest także przeprowadzenie neutralizacji, co jest możliwe przy użyciu roztworu wodorotlenku sodu.
