Katedra Chemii Nieorganicznej, Analitycznej i Elektrochemii RCH1

Zespół projektowy:

1. Hubert Knap, Technologia Chemiczna (lider zespołu)
   
2. Wiktoria Krok, Biotechnologia
3. Przemysław Niedbała, Chemia
4. Natalia Golczuk, Górnictwo i Geologia
5. Wioletta Klimek, Chemia
6. Maciej Smółka, Chemia

Opiekunowie:

1. prof. dr hab. inż. Marian Turek
2. dr hab. inż. Hanna Barchańska, prof. PŚ
3. mgr inż. Marianna Kostina-Bednarz

Założenia projektowe:

Woda wodociągowa ma w Gliwicach (i nie tylko) bardzo dużą twardość, wynoszącą ok. 350 mg/l CaCO₃. Wartość ta mieści się  w zakresie określonym polską normą (60-500) ale jest zdecydowanie zbyt duża do niektórych zastosowań (np. do parzenia herbaty, kawy twardość nie powinna przekraczać ~150). Nieliczne z dostępnych na rynku filtrów dzbankowych zmniejszają twardość ale ich zdolność zmiękczania wody ograniczona jest do ok. 7-10 dni stosowania. Dostępne systemy, wyposażone w moduł odwróconej osmozy, zmiękczają wodę w zbyt dużym stopniu i konieczne jest zwiększenie jej twardości, najczęściej mało skuteczne.

Zamierzamy przebadać nanofiltrację, zamiast odwróconej osmozy, do zmiękczania wody wodociągowej, z zastosowaniem oryginalnego modułu, umożliwiającego regulację stopnia zmiękczenia, w celu uzyskania pożądanej, ew. zgodnej z upodobaniami użytkownika, wartości twardości. Ponadto zamierzamy zbadać skuteczność usuwania 3 wybranych substancji organicznych, które (potencjalnie) mogą występować w wodzie wodociągowej.

Cele:

• Zapoznanie uczestników projektu z nowoczesnymi metodami zmiękczania wody i metodami analitycznymi do kontroli jej jakości
• Poznanie kompleksowego podejścia do pracy naukowej: od projektu, przez wykonanie do prezentacji wyników
• Nabycie przez uczestników Projektu umiejętności pracy w interdyscyplinarnym zespole: współpraca, podział obowiązków i odpowiedzialności, rozliczanie zadań, wymiana doświadczeń, dyskusja nad wynikami, opis wyników
• Nawiązanie współpracy międzynarodowej poprzez udział, w charakterze konsultanta, Prof. Alexandrosa Stefanakisa z Technical University of Crete
• Promowanie Politechniki Śląskiej wśród młodzieży szkół średnich poprzez warsztaty prowadzone przez uczestników Projektu.

Metody realizacji:

filtracja wstępna (20 µm – filtr blokowy węglowy – 5 µm), filtracja wstępna + nanofiltracja (2 różne membrany jednocześnie, kilka kombinacji membran, różny uzysk permeatu), filtracja wstępna + odwrócona osmoza, filtracja w filtrze dzbankowym, analiza filtratów: oznaczanie zawartości zw. org., twardość (Ca²⁺, Mg²⁺), Cl^-, HCO­₃^-, SO₄^2-. Badanie skuteczność usuwania PFASs z wody wymienionymi technikami prowadzone będzie z wykorzystaniem próbek modelowych: wody kranowej wzbogacanej tymi substancjami.

Oczekiwane wyniki:

Zmniejszenie twardości wody z ok. 350 mg/l CaCO₃ do 60-175 mg/l CaCO₃ metodą nanofiltracji, z możliwością regulacji stopnia zmiękczenia wody. Weryfikacja zgodności twardości wody uzyskiwanej w układzie: odwrócona osmoza-mineralizator z wymogami PN. Weryfikacja skuteczności zmiękczania wody przez filtry dzbankowe. Określenie skuteczności usuwania substancji organicznych we wszystkich wymienionych rozwiązaniach.

Kamienie milowe:

Przygotowanie stanowiska: filtracja wstępna + nanofiltracja; Przygotowanie stanowiska: filtracja wstępna + odwrócona osmoza; opracowanie metodyki wykorzystującej chromatografię cieczową połączoną z tandemowym spektrometrem mas (LC-MS/MS) do oznaczania PFOA, PFOS oraz PFBS w wodzie pitnej.