Är du intresserad?
Fenolbehandling

Fenolbehandling för ett brett spektrum av industriellt avloppsvatten

Fenoler förekommer i en mängd olika industrier, bland annat inom läkemedelsindustrin, olje- och gasproduktion , livsvetenskapsindustrin, livsmedelsförpackningsindustrin, livsmedelsindustrin och flera processindustrier. De är också vanliga aromtillsatser i ett stort antal drycker. Deras mångsidiga egenskaper och aktiva funktioner har gjort dem till en av de vanligaste industriellt tillämpade substansklasserna i världen. På grund av sina mycket potenta egenskaperna är de emellertid också föremål för granskningar; begränsningar gällande dem ökar även allt mer när det kommer till miljöutsläpp och koncentrationer i naturen. US EPA begränsar fenoler till 5 ppm om de släpps ut i avloppsnätet och mindre än 1 ppm om de släpps ut i inlandsvatten. Vissa fenolföreningar anses vara farliga och deras gränsvärden för mänsklig exponering finns i både ppm- och ppb-nivåer. Lyckligtvis kan fenolföroreningar hanteras och fenolbaserade föroreningar i industriellt avloppsvatten kan elimineras helt om det görs på rätt sätt.

Vad är fenoler?

I sin mest grundläggande form kallas fenol också för bensenol, det vill säga att föreningen består av bensen med en hydroxigrupp (-OH). Den kallas också fenolsyra på grund av dess svagt sura egenskaper. Många varianter av fenol kan framställas genom olika kemiska tillverkningsmetoder. Vissa fenoler är giftiga och kan påverka det centrala nervsystemet, vilket är varför dess användning måste kontrolleras noggrant.

Fenolföreningar som farmaceutiska substanser

Trots sin allmänna toxicitet förekommer fenolföreningar ofta i vanliga läkemedel, till exempel i paracetamol (aktiv substans i smärtstillande medel) och propofol som används vid intravenös anestesi, bland många andra. I dessa föreningar kan fenoldelarna utgöra en av de olika aktiva delarna.

 

Fenoliska läkemedel används ofta i mycket små doser även om de är giftiga i höga koncentrationer. Deras kemiska struktur framgår av bilden nedan.

Bisfenol A i plast

Bisfenol A har använts i stor utsträckning vid plasttillverkning. Det är ett av de vanligaste ämnena i vardagslivet på grund av dess enkla syntesmetoder genom kondensering av fenol och aceton. Även om det inte ackumuleras i kroppen kan hög exponering under långa tidsperioder orsaka störningar i fortplantningssystemet eftersom ämnet har visat sig efterlikna östrogen.

Det har därför i stor utsträckning förbjudits i vissa specifika produkter men finns fortfarande kvar i många plastprodukter. Detta framgår av arbete som gjorts av Mellifiq vid Uddebo avloppsreningsverk i Luleå där vattenanalyser på kommunalt avloppsvatten har gjorts och analys samt behandling av läkemedelsrester utförts.

 

Paracetamol är ett av de vanligaste fenoliska smärtstillande läkemedlen som dagligen används av miljontals människor över hela världen. Det kan identifieras som en fenol från hydroxigruppen med en aromatisk ring.

Bisfenol A. En av de fenolföreningar som tillverkas mest och som finns i livsmedelsförpackningar och plastflaskor. Bisfenol A kan därför upptäckas i nanogram- till mikrogramnivåer i kommunala avloppsreningsverk.

Dimetylfenol (DMP)

DMP är en av många xylenol-isomerer och används som en aktiv ingrediens i flera industrier och tillverkningsprocesser, såsom vid synteser av insekticider, gummi, färgämnen och plast. I höga koncentrationer utgör den en risk för hälsa, miljö och säkerhet (man pratar om HMS-risker på svenska) eftersom den är frätande för vävnader. Den är ofarlig i låga koncentrationer och används även som smakämne. På grund av dess breda användning inom många branscher är det en vanlig restprodukt i industriella avloppsvatten, i form av en avfallsprodukt från tillverkningen, och den måste hanteras på ett hållbart sätt.

Trimetylfenol (TMP)

Det finns många fenolföreningar men TMP är en av de mest förekommande i industriell användning. Den används bland annat som aktiv ingrediens vid framställning av E-vitamin, som parfymämne i kosmetika (delvis på grund av sin aromatiska struktur) och, precis som DMP, som smakämne.

Inom färgindustrin kan TMP även användas som ett kraftfullt rengöringsmedel. Beroende på användningsområde, tillverkningsprocess och koncentration är TMP ett av hundratals fenolderivat som kan hittas i industriellt avloppsvatten eller som en förorening i processer med rent vatten inom tillverkningen. Dessa föreningar måste neutraliseras med effektiva reningsmetoder.

Fenoler i industriellt avloppsvatten och utsläpp

Med tanke på den omfattande globala användningen av fenolföreningar är de utsläpp som genereras i tillverkningsprocesser potentiellt tvåfaldiga: avloppsvatten med spår av fenoler i ug till mg-nivåer och luftutsläpp på grund av de flyktiga egenskaperna som fenolföreningarna har i egenskap av flyktiga organiska ämnen (“Volatile Organic Compounds” på engelska, VOC). Se vår särskilda informationssida för behandling av VOC-utsläpp..

Dimetylfenol (DMP) eller xylenol. Vanlig biprodukt vid petrokemisk produktion inom olje- och gasindustrin.

Trimetylfenol. Används vid tillverkning av elektronik, till exempel kretskort, bilkomponenter och TV-delar.

Visste du...

...att den globala fenolproduktionen uppgick till mer än 11 miljoner ton år 2022 och att en stor del av detta kommer att hamna i naturen?

...att fenolproduktionen förväntas öka med 23 % fram till år 2030?

...att fenol används för att tillverka nylonkläder?

...att fenol är en nyckelingrediens för att extrahera DNA i kriminaltekniska laboratorier?

...att Mellifiq lyckligtvis kan utforma en lösning som eliminerar mer än 99 % av fenolföreningarna innan de släpps ut i vår luft och våra vatten?

Fenoler kan behandlas helt och hållet till låga driftskostnader

Trots den betydande globala fenolproduktionen och dess tillhörande miljöutmaningar finns det en möjlighet att behandla fenoler. Fenolföreningarnas molekylära struktur öppnar upp för ett brett spektrum av behandlingsmetoder.

Ozonering

På grund av de aromatiska egenskaperna hos alla fenolföreningar är fenol och dess derivat vanligtvis känsliga för oxidation på grund av de dubbla kovalenta bindningarna och den asymmetri som genereras av -OH och/eller metylgrupper bundna till de aromatiska strukturerna. Sådana strukturer stör den molekylära resonans som finns i aromatiska föreningar. Därför är oxidationstekniker, inklusive ozonering, gångbara behandlingsmetoder. Dessutom, med tanke på att fenoler förekommer som spårföroreningar, är potentialen att nå nivåer nära noll realistisk. Nedbrytningskinetiken för fenoler är av första eller andra ordningen vid ozonering, vilket innebär att upp till 95–99% av fenolkoncentrationerna kan reduceras effektivt.

 

Tekniker från Mellifiq installerar en ozonlösning för att behandla fenoler för processindustrin.

Avancerad oxidation ökar fenolavskiljningen

Som med de flesta processdesigner som ska lösa utmanande avloppsströmmar är en flerstegslösning att föredra. En sådan lösning är avancerad oxidation (AOP), där ett oxidationssystem kan förbättras för att ytterligare öka reaktionshastigheterna och sänka fenolnivåerna i utflödet ytterligare. En AOP kan använda Ozonetechs ozonsystem i kombination med Saniray Zeeron UV-system eller kemisk dosering för att producera hydroxylradikaler. Alternativt kan Ozonetech RENA Vitro AOP-system med katalytiska medier användas.

Adsorption för att fånga upp fenoler

Beroende på de allmänna egenskaperna för avloppsvattnet som innehåller fenolföreningar kan adsorption med Mellifiqs WaterMaid FlexKarb-C -system vara ett enkelt alternativ för att avlägsna bulkkoncentrationerna. Det bör betonas att avskiljningsnivåerna är starkt beroende av linjära flödeshastigheter och tillämpade retentionstider. Mellifiq vill vara en självklar partner vid optimal utformning av sådana system: vi tar noggrann hänsyn till de lokala förhållandena och de typer av fenolföreningar som ska behandlas. Vi kommer alltid att skräddarsy en lösning med specifika adsorptionsmedier för att optimera resultaten. I slutändan tenderar användningen av en kundorienterad kontaktmetod att rekommendera flerstegslösningar i stället för tillvägagångssätt med enskilda tekniska lösningar.

Översikt över genomförbara behandlingstekniker och processer som Mellifiq tillhandahåller för att uppnå en tillförlitlig fenolavskiljningsprocess

Behandlingsmetod Fördelar Utmaningar Operationella överväganden
Ozonering  Effektiv nedbrytning av kovalenta bindningar som ger nära noll fenolreduktion Kräver skräddarsydd teknisk design för att anpassa avloppsvattenkoncentrationer och allmän vattenkvalitet till fullskalig lösning Energiförbrukning cirka 0,3 kWh per behandlad kubikmeter avloppsvatten vid 90-95% fenolavskiljning
Ozon AOP Förbättrar behandlingsresultaten till nära 100 % borttagning med fullständig fenoloxidation Ytterligare processer för att förbättra ozoneringsprocessen Adderar cirka 50% av driftskonstnaderna till lösning med endast oxidationsteknik
Adsorption Erbjuder en enkel lösning med låg energiförbrukning och minst 80% avskiljningsnivå Kan kräva frekvent underhåll och medieutbyte Kräver särskild hänsyn till fenoltyp

Relaterade referensprojekt.

Fullskalig avskiljning av mikroföroreningar vid Tierps avloppsreningsverk

Mikroföroreningsavskiljning vid Klippans avloppsreningsverk

Mellifiq hjälper finsk tillverkare av kiselskivor med att följa strikta avloppskrav

Reningsverk renar framgångsrikt dricksvatten med Mellifiqs lösning

Säkerställd efterlevnad av avloppsvattenkrav vid textiltryckeri

Utvalda varumärken.