- / -

Σκοπός της παρούσας μελέτης είναι η κατανόηση του μηχανισμού ρόφησης του φαινανθρενίου σε δείγματα γαιανθράκων και των αντίστοιχων χουμικών τους οξέων και η διερεύνηση της καταλληλότητας τους ως ροφητικών υλικών για την απορρύπανση ποτάμιων και λιμναίων συστημάτων, στα οποία υπάρχει πρόβλημα ρύπανσης από πολυκυκλικούς αρωματικούς υδρογονάνθρακες. Για την επίτευξη του σκοπού αυτού μελετήθηκαν τέσσερα δείγματα λιγνίτη και δύο δείγματα τύρφης και τα αντίστοιχα δείγματα των χουμικών οξέων. Η μεθοδολογία που ακολουθήθηκε για την απομόνωση των χουμικών οξέων βασίστηκε στην τροποποιημένη μεθοδολογία, που προτείνεται από την IHSS (International Humic Substances Society). Για τη μελέτη της ρόφησης φαινανθρενίου κατασκευάστηκαν οι ισόθερμες καμπύλες ρόφησης, ύστερα από την πραγματοποίηση πειραμάτων ρόφησης με συγκεντρώσεις φαινανθρενίου σε υδατικά διαλύματα 30, 50, 100, 300 και 500 μg/l. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι η ρόφηση στα περισσότερα δείγματα των χουμικών οξέων είναι μεγαλύτερη από ό,τι στα αντίστοιχα δείγματα των μητρικών τους γαιανθράκων. Επίσης στα δείγματα των γαιανθράκων παρατηρείται μεγαλύτερη ρόφηση στις χαμηλές συγκεντρώσεις φαινανθρενίου από ό,τι στις υψηλές, με αποτέλεσμα η ρόφηση να μην είναι γραμμική. Σχετικά με τη χρήση τους ως ροφητικά υλικά για απορρύπανση για δυο δείγματα λιγνίτη προτείνεται η χημική τους επεξεργασία, προκειμένου να χρησιμοποιηθούν ως ροφητικά υλικά, ενώ για τα υπόλοιπα δείγματα η διαφορά στη ροφητική ικανότητα μεταξύ των μητρικών γαιανθράκων και των παραγόμενων χουμικών οξέων δεν είναι τόσο σημαντική, με αποτέλεσμα να μπορεί να χρησιμοποιηθεί απευθείας το μητρικό υλικό / The scope of this study is the determination of the phenanthrene sorption mechanism for some Greek lignite and peat samples, as well as for their extracted humic acids. The scope is to assess their suitability for application in remediation of fresh water environments from polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) For the extraction of the humic acids, the methodology provided by the IHHS (International Humic Substances Society) with some alterations, was applied. The sorption experiments were conducted by mixing 0,004 g of the sorbent within water solutions of phenanthrene at different concentrations of 30, 50, 100, 300 and 500 μg/l. The results show that phenanthrene sorption is higher in the humic acid samples rather than in the original lignite and peat. The original samples display higher sorption at low phenanthere concentration solutions (30 μg/l) than at the denser phenanthrene concentration solution (500 μg/l). Thus, the sorption in these samples is non-linear. In order to use these materials as sorbents, the TH4 and MT6 samples might have to be treated, because sorption is higher in the humic acid fraction than in the source material. The rest of the samples display lower variation in the sorption capacity between the humic acid samples and the original samples, thus there is no need for chemical treatment.

Μία από τις σημαντικότερες αποθέσεις λιγνίτη της Δυτικής Τουρκίας εντοπίζεται στην λεκάνη της Mugla. Η λεκάνη της Mugla αποτελείται από δύο τάφρους ΒΔ-ΝΑ διεύθυνσης, οι οποίες χωρίζονται από μία πλατιά έξαρση του υποβάθρου, δημιουργώντας τις υπολεκάνες του Yatağan και του Milas. Η εμφάνιση του υποβάθρου αποτελείται στα νότια από τα Λυκκιακά καλύμματα, τα οποία περιλαμβάνουν ένα σύμπλεγμα πετρωμάτων ωκεάνιας και ηπειρωτικής προέλευσης και στα βόρεια από μεταμορφωμένα πετρώματα, όπως σχιστόλιθοι, γνεύσιοι, αμφιβολίτες, και μάρμαρα της Μάζας Menderes. Η παρούσα εργασία εστιάζει στο λιγνίτη της περιοχής Milas και τα στερεά παραπροϊόντα καύσης του (ιπτάμενη τέφρα και τέφρα εστίας) από τις περιοχές Yeniköy, Yatağan και Kemerköy της Τουρκίας. Σκοπός της μελέτης είναι η εκτίμηση της κινητικότητας των ιχνοστοιχείων κατά την εκμετάλλευση του λιγνίτη για ηλεκτροπαραγωγή και κατά την αποθήκευση και διάθεση των στερεών παραπροϊόντων της καύσης του στην περιοχή Mugla της Τουρκίας. Αντικείμενο της εργασίας αποτέλεσε η γεωχημική μελέτη του λιγνίτη και των παραπροϊόντων του, καθώς και η χημική μελέτη των διαλυμάτων που προέκυψαν κατά την απόπλυσή τους σε συνθήκες pH 5 και 8,5. Επιπρόσθετα, πραγματοποιήθηκε μία σειρά εργαστηριακών αναλύσεων, που περιλαμβάνουν την προσεγγιστική και στοιχειακή ανάλυση, την ανθρακοπετρογραφική εξέταση, καθώς και τις ορυκτολογικές αναλύσεις όλων των δειγμάτων. Στα πλαίσια των εργαστηριακών αναλύσεων, προσδιορίστηκε η υγρασία, η τέφρα, η περιεκτικότητα σε πτητικά συστατικά, καθώς και η περιεκτικότητα των C, H, N και S του λιγνίτη και των παραπροϊόντων του, ο μόνιμος άνθρακας, η θερμαντική ικανότητα και η ανακλαστικότητα του λιγνίτη. Οι συγκεντρώσεις των ιχνοστοιχείων στον λιγνίτη, την ιπτάμενη τέφρα και την τέφρα εστίας προσδιορίστηκαν με τη χρήση του οργάνου ELAN 6100 Perkin Elmer®. Τα στοιχεία, που προσδιορίστηκαν είναι τα Αg, As, B, Ba, Be, Co, Cr, Cu, Fe, Ga, Hf, Hg, Li, Mn, Mo, Ni, Pb, Se, Sr, U, V και Zn. Σύμφωνα με τις περιεκτικότητες των ιχνοστοιχείων του λιγνίτη και των παραπροϊόντων της καύσης του εκτιμήθηκε η κινητικότητά τους κατά την καύση με τον υπολογισμό του συντελεστή εμπλουτισμού (R.E.). Πολύ μικρό συντελεστή εμπλουτισμού και κατά συνέπεια έντονη πτητικότητα παρουσιάζουν τα στοιχεία As, Cd, Mo, Pb και Sr. Μέτρια πτητικότητα εμφανίζουν τα Ag, B, Cr, Ni, U, V, Zn, ενώ όλα τα υπόλοιπα έχουν μικρή πτητικότητα, καθώς συμμετέχουν στο τμήμα των παραπροϊόντων που παραμένει στην τέφρα των ατμοηλεκτρικών σταθμών. Ακολούθως, έλαβαν χώρα πειράματα έκπλυσης των ιχνοστοιχείων από το λιγνίτη και τα παραπροϊόντα του σε συνθήκες pH 5 και 8,5, ούτως ώστε να προσδιοριστεί η κινητικότητα τους, με τη βοήθεια του Ποσοστού Σχετικής Έκπλυσης (RML) και της Έντασης έκπλυσης (Ιl). Τα αποτελέσματα των παραπάνω έδειξαν ως πιο κινητικά ιχνοστοιχεία σε συνθήκες pH 5 και 8,5, στο λιγνίτη τα As, B, Mn, Sr, στην ιπτάμενη τέφρα τα Cr, Li, Mo και Sr, και στην τέφρα εστίας τα Li, Mo, Sr. Προκειμένου να προσδιοριστεί η γεωχημική συγγένεια των ιχνοστοιχείων στα «ως έχει» δείγματα του λιγνίτη και των παραπροϊόντων καύσης του, αλλά και να περιγραφεί η συμπεριφορά τους κατά τη διάρκεια της έκπλυσής τους σε διαφορετικές τιμές pH, πραγματοποιήθηκε στατιστική επεξεργασία των αποτελεσμάτων της στοιχειακής ανάλυσης. Ειδικότερα, στα αποτελέσματα των στοιχειακών αναλύσεων και των τιμών έκπλυσης των ιχνοστοιχείων όλων των δειγμάτων ξεχωριστά για pH 5 και pH 8,5, καθώς και των ορυκτών της ιπτάμενης τέφρας και της τέφρας εστίας εφαρμόστηκε η μέθοδος της παραγοντικής ανάλυσης R-τύπου. / One of the most important lignite deposits of Western Turkey is located in the basin of Mugla. The Mugla basin consists of two NW-SE direction grabens, which are separated by a wide rise of the basement that creates the sub-basins of Yatağan and Milas. Southern, the basement is consisted of the Lyccian nappes, which contain a cluster of ocean and continental origin rocks, while northern is consisted of metamorphic rocks, such as schists, gneiss, amphibolites and marbles of the Menderes Mass. The present study focuses on the lignite of Milas region and its combustion solid by-products (fly ash and bottom ash) from Yeniköy, Yatağan and Kemerköy areas in Turkey. The purpose of this study is to estimate the mobility of elements and trace elements in the exploitation of the lignite deposits for generating power in the region of Mugla in Turkey. The object of the present study lies in the geochemical study of lignite and its combustion products and in the determination of the mobility of trace elements during the combustion of lignite and the leaching of lignite and its by-products, under pH 5 and 8.5 conditions. In addition, several laboratory analyses are performed, including the proximate and the elemental analysis, the coal-petrographical examination and the mineralogical analysis of all samples. During these laboratory analyses are determined the moisture, the ash, the content of volatile components and the content of C, H, N and S of lignite and lignite combustion products the permanent carbon, the calorific value and the reflectivity of lignite. The contents of trace elements in lignite, in fly ash and in bottom ash are determined using an ELAN 6100 Perkin Elmer ® instrument. The elements, which were identified, are Ag, As, B, Ba, Be, Co, Cr, Cu, Fe, Ga, Hf, Hg, Li, Mn, Mo, Ni, Pb, Sr, U, V and Zn. According to the trace elements contents of lignite and its combustion products, the mobility during combustion was determined using the Enrichment Factor (RE). Very low rate of enrichment and thus, strong volatility, have the elements As, Cd, Mo, Pb and Sr. Medium volatility is being observed in the elements Ag, B, Cr, Ni, U, V, Zn, while all the rest have low volatility due to their existence in the part of the lignite co-products that remain in the ash of the Thermal Power Plants. Furthermore, leaching experiments under pH 5 and 8.5 conditions took place to estimate the mobility of trace elements from lignite and its by-products using the Relative Mass Leached (RML) and Leaching Intensity (Ιl). The above results, under pH 5 and 8.5 conditions, indicate as more mobile trace elements in the lignite the elements As, B, Mn, Sr, in the fly ash the elements Cr, Li, Mo and Sr, and in the bottom ash the elements Li, Mo, Sr. In order to determine the geochemical affinity and the mode of occurrence of trace elements in the samples of lignite and its combustion by-products and to describe their behavior during the leaching at different pH conditions, a statistical process of the elemental analysis results is performed. In particular, the methodology of factor analysis R-type is used in the elemental analysis results, in the leaching values of trace elements of all samples, separately for pH 5 and pH 8,5 and in the fly ash and the bottom ash minerals.