Huuhtoutumisskenaarioita on monenlaisia, joten aiheen laajuus on laaja. Yleisesti ottaen kolme ainetta voidaan kuitenkin kuvata seuraavasti:
- kantaja-aine, aine A;
- liuennut aine, aine B;
- ja liuotin, aine C.
Aineet A ja B ovat systeemissä jokseenkin homogeenisia ennen aineen C lisäämistä. Liuotusprosessin alussa aine C pyrkii liuottamaan pinnassa olevaa ainetta B melko suurella nopeudella. Liukenemisnopeus laskee huomattavasti, kun sen on tunkeuduttava aineen A huokosten läpi jatkaakseen aineen B kohdentamista. Tämä tunkeutuminen voi usein johtaa aineen A liukenemiseen tai useamman kuin yhden liuenneen aineen tuotteeseen, jotka molemmat ovat epätyydyttäviä, jos halutaan spesifistä huuhtoutumista. Kuljetusaineen ja liuenneen aineen fysiokemialliset ja biologiset ominaisuudet olisi otettava huomioon, kun tarkkaillaan liuotusprosessia, ja tietyt ominaisuudet voivat olla tärkeämpiä riippuen aineesta, liuottimesta ja niiden saatavuudesta. Näihin erityisominaisuuksiin voivat kuulua muun muassa seuraavat:
- Hiukkaskoko
- Liuotin
- Lämpötila
- Agitaatio
- Pinta-ala
- Kantoaineen ja liuenneen aineen homogeenisuus
- Mikro-organismien aktiivisuus
- Mineralogia
- Välituotteet
- Kiderakenne
Yleinen prosessi jaetaan ja tiivistetään yleensä kolmeen osaan:
- Pinnallisen liuenneen aineen liukeneminen liuottimeen
- Sisäisen liuenneen aineen diffuusio kantoaineen huokosten läpi liuottimeen
- Liuenneen liuenneen aineen kulkeutuminen ulos systeemistä
Biologisten aineiden huuhtoutumisprosessitEditio
Biologiset aineet voivat kokea huuhtoutumista itsekin, sekä käyttää huuhtoutumiseen osana liuotinaineita raskasmetallien talteenottoon. Monet kasvit kokevat fenolien, hiilihydraattien ja aminohappojen huuhtoutumista, ja ne voivat kokea jopa 30 %:n massahäviön huuhtoutumisesta pelkästään vesilähteistä, kuten sateesta, kasteesta, sumusta ja sumusta. Näitä vesilähteitä pidetään liuottimena huuhtoutumisprosessissa, ja ne voivat myös johtaa orgaanisten ravintoaineiden, kuten vapaiden sokerien, pektiinisten aineiden ja sokerialkoholien, huuhtoutumiseen kasveista. Tämä voi puolestaan johtaa siihen, että kasvilajit, jotka voivat saada vettä suoremmin käyttöönsä, muuttuvat monimuotoisemmiksi. Tämäntyyppinen huuhtoutuminen voi usein johtaa ei-toivotun komponentin poistamiseen kiinteästä aineesta veden avulla, ja tätä prosessia kutsutaan pesuksi. Suurena huolenaiheena kasvien huuhtoutumisessa on, jos torjunta-aineita huuhtoutuu ja kulkeutuu sadevesien valumavesien mukana; tämä ei ole ainoastaan välttämätöntä kasvien terveyden kannalta, vaan sitä on tärkeää valvoa, koska torjunta-aineet voivat olla myrkyllisiä ihmisten ja eläinten terveydelle.
Bioliuotus on termi, joka kuvaa metallikationien poistamista liukenemattomista malmeista biologisten hapettumis- ja kompleksinmuodostamisprosessien avulla. Tätä prosessia tehdään suurimmaksi osaksi kuparin, koboltin, nikkelin, sinkin ja uraanin erottamiseksi liukenemattomista sulfideista tai oksideista. Bioliuotusprosesseja voidaan käyttää myös lentotuhkan uudelleenkäyttöön ottamalla talteen alumiinia käyttämällä rikkihappoa.
Lentotuhkan liuotusprosessit Muokkaa
Siilikaivoksen lentotuhka on tuote, johon kohdistuu suuria määriä huuhtoutumista loppusijoituksen aikana. Vaikka lentotuhkan uudelleenkäyttöä muissa materiaaleissa, kuten betonissa ja tiilissä, edistetään, Yhdysvalloissa suuri osa lentotuhkasta loppusijoitetaan edelleen varastointialtaisiin, laguuneihin, kaatopaikoille ja kuonakasoihin. Kaikissa näissä loppusijoituspaikoissa on vettä, jonka pesuvaikutus voi aiheuttaa monien eri pääaineiden huuhtoutumista lentotuhkan tyypistä ja syntypaikasta riippuen. Lentotuhkan huuhtoutuminen on huolestuttavaa vain, jos lentotuhkaa ei ole hävitetty asianmukaisesti, kuten Kingston Fossil Plant -laitoksen tapauksessa Roanen piirikunnassa Tennesseessä. Tennessee Valley Authorityn Kingston Fossil Plant -laitoksen rakenteellinen vika johti massiiviseen tuhoon koko alueella ja vakavaan saastumiseen alajuoksulla sekä Emory Riveriin että Clinch Riveriin.
Huuhtoutumisprosessit maaperässäMuutos
Huuhtoutuminen maaperässä riippuu suuresti maaperän ominaisuuksista, mikä vaikeuttaa mallintamista. Suurin osa huuhtoutumisesta syntyy veden infiltraatiosta, joka on paljolti samanlainen huuhtoutumisvaikutus kuin biologisten aineiden huuhtoutumisprosessin yhteydessä on kuvattu. Huuhtoutumista kuvataan tyypillisesti liuenneen aineen kulkeutumismalleilla, kuten Darcyn lailla, massavirtausta kuvaavilla lausekkeilla ja diffuusio-dispersio-käsitteillä. Huuhtoutumista ohjaa suurelta osin maaperän hydraulinen johtavuus, joka on riippuvainen hiukkaskoosta ja suhteellisesta tiheydestä, johon maaperä on lujittunut jännityksen avulla. Diffuusiota ohjaavat muut tekijät, kuten huokoskoko ja maaperän luuranko, virtausreitin mutkaisuus sekä liuottimen (veden) ja liuottimien jakautuminen.