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Rimozione del fenolo dalle acque reflue industriali
I fenoli sono presenti in un'ampia varietà di settori industriali, tra cui l'industria farmaceutica, la produzione di petrolio e gas il confezionamento alimentare e molteplici industrie di trasformazione. Sono anche additivi aromatici comuni in un gran numero di bevande. Le proprietà versatili e le funzioni attive dei fenoli li hanno resi una delle classi di composti più comunemente utilizzati a livello industriale in tutto il mondo. Tuttavia, a causa delle loro elevata reattività chimica, le loro proprietà li rendono anche oggetto di attento scrutinio e le restrizioni relative al loro rilascio e alla loro concentrazione nell'ambiente stanno aumentando. L'EPA statunitense limita i fenoli a 5 ppm se rilasciati nella rete fognaria e a meno di 1 ppm se rilasciati nelle acque interne. Alcuni composti fenolici sono considerati pericolosi e i loro limiti di esposizione umana sono espressi sia in ppm che in ppb. Fortunatamente, gli inquinanti fenolici possono essere gestiti e i contaminanti a base di fenolo presenti nelle acque reflue industriali possono essere completamente eliminati, se trattati nel modo giusto.
Cosa sono i fenoli?
Nella sua forma più semplice, il fenolo è anche chiamato benzenolo, ovvero composto da benzene con un gruppo idrossile (-OH). È anche chiamato acido fenolico per le sue proprietà leggermente acide. Esistono molte varianti del fenolo che possono essere ottenute utilizzando vari metodi di produzione chimica. Alcuni fenoli sono tossici e possono influire sul sistema nervoso centrale, pertanto il loro utilizzo deve essere attentamente controllato.
I composti fenolici come sostanze farmaceutiche
Nonostante la loro tossicità generale, i composti fenolici si trovano spesso in farmaci comuni come il paracetamolo (principio attivo degli antidolorifici) e il propofol, utilizzato nell'anestesia endovenosa, tra molti altri. In questi composti, le parti fenoliche possono costituire una delle diverse parti attive.
In piccole dosi, i farmaci fenolici sono ampiamente utilizzati in quantità molto ridotte, nonostante la loro tossicità ad alte concentrazioni. Le loro strutture chimiche sono illustrate nella figura sottostante.
Bisfenolo A nella plastica
Il bisfenolo A è stato ampiamente utilizzato nella produzione di plastica ed è una delle sostanze più comunemente presenti nella vita quotidiana grazie ai suoi semplici metodi di sintesi mediante condensazione di fenolo e acetone. Sebbene non si accumuli nell'organismo, un'esposizione elevata per lunghi periodi di tempo può causare disturbi al sistema riproduttivo, dove è stato riscontrato che imita l'estrogeno.
È stato quindi ampiamente vietato in alcuni prodotti specifici, ma è ancora presente in molti prodotti di plastica. Ciò è evidente dalle analisi dell'acqua delle acque reflue urbane e dall'analisi e dal trattamento dei residui farmaceutici, condotte da Mellifiq a Uddebo, Luleå.
Il paracetamolo è uno degli antidolorifici fenolici più comuni, utilizzato quotidianamente da milioni di persone in tutto il mondo. Può essere identificato come fenolo dal gruppo idrossile con un anello aromatico.
Bisfenolo A. Uno dei composti fenolici più prodotti, presente negli imballaggi alimentari e nelle bottiglie di plastica. Il bisfenolo A può quindi essere rilevato in quantità comprese tra nanogrammi e microgrammi negli impianti di trattamento delle acque reflue urbane.
Dimetilfenolo (DMP)
Il DMP è uno dei tanti isomeri dello xilenolo ed è utilizzato come principio attivo in diversi settori industriali e processi di produzione, come la sintesi di insetticidi, gomme, coloranti e plastica. In concentrazioni elevate presenta un rischio per la salute e la sicurezza ambientale (ESH) in quanto corrosivo per i tessuti. È sicuro in basse concentrazioni ed è anche utilizzato come agente aromatizzante. A causa del suo ampio utilizzo in molti settori industriali, è un sottoprodotto residuo comune negli effluenti di tipo industriale come prodotto di scarto della produzione e deve essere gestito in modo sostenibile.
Trimetilfenolo (TMP)
Sebbene esistano numerosi composti fenolici, il TMP è uno dei più abbondanti nell'uso industriale. I suoi utilizzi comprendono l'uso come ingrediente attivo nella produzione di vitamina E, come agente profumante nei cosmetici (in parte grazie alla sua struttura aromatica) e, proprio come il DMP, come agente aromatizzante.
Nell'industria della tintura, il TMP può essere utilizzato come potente agente detergente. A seconda dell'applicazione, del processo di produzione e delle concentrazioni utilizzate, il TMP è solo uno delle centinaia di derivati fenolici che si possono trovare nei flussi di acque reflue industriali o come contaminante nei processi di acqua pulita all'interno della produzione. Questi composti devono essere neutralizzati con metodi di purificazione efficaci.
Fenoli negli effluenti industriali e nelle emissioni
Alla luce dell'ampio uso globale dei composti fenolici, le emissioni generate dai processi di produzione sono potenzialmente duplici: effluenti di acque reflue con tracce di fenoli in quantità comprese tra ug e mg ed emissioni di scarico nell'aria dovute alle proprietà volatili dei composti organici volatili (COV). Si prega di consultare la nostra pagina informativa dedicata al trattamento delle emissioni di COV.
Dimetilfenolo (DMP) o xilenolo. Sottoprodotto comune nella produzione petrolchimica nell'industria petrolifera e del gas.
Trimetilfenolo. Utilizzato nella produzione di componenti elettronici quali circuiti stampati, componenti automobilistici e parti di televisori.
Lo sapevate che...
...che la produzione globale di fenolo è stata di oltre 11 milioni di tonnellate nel 2022 e che gran parte di essa finirà nell'ambiente?
...che si prevede che la produzione di fenolo aumenterà del 23% entro il 2030?
...il fenolo viene utilizzato per produrre indumenti in nylon?
...il fenolo è un ingrediente fondamentale per l'estrazione del DNA nei laboratori forensi?
... Mellifiq è in grado di progettare una soluzione che elimina oltre il 99% dei composti fenolici prima che vengano rilasciati nell'aria e nelle acque?
I fenoli possono essere trattati completamente a bassi costi operativi
Nonostante la significativa quantità di fenolo prodotta a livello globale e le relative sfide ambientali, il potenziale di trattamento dei fenoli è accessibile. La struttura molecolare dei composti fenolici si presta a un'ampia gamma di metodi di trattamento.
Ozonizzazione
A causa delle proprietà aromatiche di tutti i composti fenolici, il fenolo e i suoi derivati sono normalmente suscettibili all'ossidazione, dati i doppi legami covalenti e l'asimmetria generata dai gruppi -OH e/o metilici legati alle strutture aromatiche. Tali strutture interrompono la risonanza molecolare presente nei composti aromatici. Pertanto, le tecnologie di ossidazione, compresa l'ozonizzazione, si presentano come metodi di trattamento praticabili. Inoltre, dato che i fenoli sono presenti come contaminanti in tracce, è realistico pensare di poter raggiungere livelli vicini allo zero. La cinetica di decomposizione del fenolo con l'ozonizzazione è di primo o secondo ordine, il che significa che è possibile ridurre in modo efficiente fino al 95-99% delle concentrazioni di fenolo.
Tecnici Mellifiq che installano una soluzione a base di ozono per il trattamento dei fenoli nell'industria di processo.
L'ossidazione avanzata aumenta i tassi di rimozione del fenolo
Come per la maggior parte dei progetti di processo volti a risolvere i flussi di effluenti difficili, è preferibile una soluzione multistadio. Una di queste soluzioni è l'ossidazione avanzata (AOP), in cui un sistema di ossidazione può essere potenziato per migliorare ulteriormente i tassi di reazione e abbassare ulteriormente i livelli di fenolo negli effluenti. Un AOP può utilizzare un sistema a ozono Ozonetech combinato con sistemi UV Saniray Zeeron o dosaggio chimico per produrre radicali idrossilici. In alternativa, è possibile applicare i sistemi AOP Ozonetech RENA Vitro con mezzi catalitici.
Adsorbimento per catturare i fenoli
A seconda delle caratteristiche generali dell'acqua di scarico contenente composti fenolici, l'adsorbimento con i sistemi WaterMaid FlexKarb-C di Mellifiq può essere un'opzione semplice per rimuovere le concentrazioni di massa. È importante sottolineare che i livelli di rimozione dipendono fortemente dalle velocità di flusso lineari e dai tempi di ritenzione applicati. Mellifiq vuole essere il partner di riferimento nella progettazione ottimale di tali sistemi, prestando particolare attenzione alle condizioni locali e ai tipi di composti fenolici da trattare. Personalizzeremo sempre una soluzione con mezzi di adsorbimento specifici per ottimizzare i risultati. In definitiva, l'uso di metodi reciproci orientati al cliente per raccomandare soluzioni multistadio rispetto ad approcci basati su una singola tecnologia.
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