Ekstrakcja metali z osadów przemysłowych i komunalnych przy użyciu roztworów EDTA

• Autorzy: Karwowska B. , Wiśniowska E. , Sperczyńska E. , Janosz-Rajczyk M.

Warianty tytułu

EN

Extraction of metals from industrial and municipal sludge using aqueous solutions of EDTA

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Celem prezentowanej pracy jest analiza możliwości usuwania metali z osadów oraz określenie skuteczności roztworów EDTA (kwas etylenodiaminotetraoctowy) w procesie ekstrakcji wybranych metali (Zn, Cu, Cd, Ni i Pb). W badaniach wykorzystano osady z przemysłu metalurgicznego oraz komunalne osady ściekowe. W osadach oznaczono całkowitą zawartość metali ciężkich po mineralizacji mieszaniną stężonych kwasów mineralnych: HNO 3 i HCl (1+3 - woda królewska). Efektywność EDTA w usuwaniu metali badano, poddając próbki osadów ekstrakcji z zastosowaniem wody demineralizowanej oraz roztworów wodnych EDTA o stężeniach 0,01; 0,05; 0,10 mol/dm³ . Próbki osadów wytrząsano przez 6 godzin, następnie pozostawały one w kontakcie z roztworem do 24 godzin, po czym były sączone i uzyskane przesącze analizowano, oznaczając w nich zawartość wybranych metali ciężkich. Roztwory EDTA okazały się wydajnymi ekstrahentami do wyodrębniania metali zarówno z osadów przemysłowych, jak i komunalnych. Jednak obserwowano różnice dla poszczególnych metali w podatności na wymywanie. Uzyskane wyniki wskazują, iż efektywność usuwania metali zależy od rodzaju matrycy, w jakiej związany jest metal. Efektywność usuwania metali była również zależna od stężenia roztworu stosowanego jako ekstrahent, osiągając najwyższe wartości dla roztworów o stężeniu 0,100 mol/dm³.

EN

Sewage sludge formed in industrial wastewater treatment plants contains high amount of heavy metal ions. Especially electroplating, metallurgical, semiconductors production and printed circuit board industry generate wastewaters containing toxic metal ions. Significant concentration of heavy metals could be present in municipal sludge, especially one produced on treatment plants with high inflow of industrial wastewater. Classical treatment of that wastewater involving chemical precipitation under alkaline condition results in hazardous solid waste. High concentration of heavy metals in sludge is one of the most important environmental problems. The aim of this study was analysis of heavy metals removal from sewage sludge as well as determination of selected heavy metals (Zn, Cu, Ni, Cd and Pb) removal efficiency from industrial and municipal sludge using aqueous solutions of EDTA (ethylenediaminetetraacetic acid). Total content of analysed heavy metals (Zn, Cu, Ni, Pb) in sewage sludge was determined after digestion with mixture of concentrated mineral acids: HNO 3 and HCl (1+3 - aqua regia). Efficiency of EDTA solutions for selected heavy metals removal from industrial and municipal sludge was determined using the single step washing tests with deionized water and EDTA solution at concentration 0.010, 0.050, 0.075 and 0.100 mol/dm³ . Samples of dried and homogenized industrial as well as municipal sludge were shaken for 6 hours with EDTA solutions. The extracts were filtered and finally analyzed for heavy metals content by atomic absorption spectrophotometry. The removal of analyzed metals was dependent on concentration of extracting agent and raised with increasing concentration of EDTA. Optimal concentration of EDTA for analyzed heavy metals removal from industrial and municipal sludge was determined as 0.100 mol/dm³ . Calculated efficiencies for optimal concentration of EDTA solution used for industrial sludge extraction were 68, 67, 19, 60 and 41% and for municipal sludge: 26, 5, 35, 25 and 50% for Zn, Cu, Ni, Cd and Pb, respectively. Studied metals removal from the industrial wastewater sludge was in the order: Zn ≥ Cu>Cd>Pb>Ni and from the municipal: Pb>Ni>Zn ≥ Cd>Cu. The results indicated that heavy metals removal efficiency changed for different types of solid matrix. Zinc, copper and cadmium were strongly connected to municipal organic type sludge, while lead and nickel rather to mineral industrial sludge.

Słowa kluczowe

PL

metale ciężkie; komunalne osady ściekowe; przemysłowe osady ściekowe; ekstrakcja EDTA

EN

heavy metals; communal sewage sludge; industrial wastewater; EDTA extraction

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Inżynieria i Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2014
• Tom: T. 17, nr 3
• Strony: 423--432
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz.

Twórcy

autor

Karwowska B.

• Politechnika Częstochowska, Wydział Inżynierii Środowiska i Biotechnologii, Katedra Chemii, Technologii Wody i Ścieków, ul. Dąbrowskiego 69, 42-200 Częstochowa

autor

Wiśniowska E.

• Politechnika Częstochowska, Wydział Inżynierii Środowiska i Biotechnologii, Katedra Chemii, Technologii Wody i Ścieków, ul. Dąbrowskiego 69, 42-200 Częstochowa

autor

Sperczyńska E.

• Politechnika Częstochowska, Wydział Inżynierii Środowiska i Biotechnologii, Katedra Chemii, Technologii Wody i Ścieków, ul. Dąbrowskiego 69, 42-200 Częstochowa

autor

Janosz-Rajczyk M.

• Politechnika Częstochowska, Wydział Inżynierii Środowiska i Biotechnologii, Katedra Chemii, Technologii Wody i Ścieków, ul. Dąbrowskiego 69, 42-200 Częstochowa

Bibliografia

• [1] del Mundo Dacera D., Babel S., Parkpian P., Potential for land application of contaminated sewage sludge treated with fermented liquid from pineapple wastes, J. Hazard. Mat. 2009, 167, 866-872.
• [2] Dąbrowska L., Rosińska A., Janosz-Rajczyk M., Heavy metals and PCBs in sewage sludge during thermophilic digestion processes, Arch. Env. Prot. 2011, 37, 3, 3-13.
• [3] Udom B.E., Mbagwu J.S.C., Adesodun J.K., Agbim N.N., Distribution of zinc, copper, cadmium and lead in a tropical ultisol after long-term disposal of sewage sludge, Env. International 2004, 30, 476-470.
• [4] Babel S., del Mundo Dacera D., Heavy metal removal from contaminated sludge for land application: a review, Waste Management 2006, 26, 988-1004.
• [5] Chen Y.-X., Hua Y.-M., Zhang S.-H., Tian G.-M., Transformation of heavy metal forms during sewage sludge bioleaching, J. Hazard. Mat. 2005, B123, 196-202.
• [6] Lee I.H.,. Kuan Y-Ch. Chern J-M., Factorial experimental design for recovering heavy metals from sludge with ion - exchange resin, J. Hazard. Mat. 2006, B138, 549-559.
• [7] Peng G., Tian G., Using electrode electrolytes to enhance electrokinetic removal of heavy metals from electroplating sludge, Chem. Eng. J. 2010, 165, 388-394.
• [8] Sun B., Zhao F.J., Lombi E., McGrath S.P., Leaching of heavy metals from contaminated soils using EDTA, Environ. Pol. 2001, 113, 111-120.
• [9] Zagury G.J., Dartiguenave Y., Setier J.C., Ex situ electroreclamation of heavy metals contaminated sludge: pilot scale study, J. Environ. Eng. ASCE 1999, 125, 972-978.
• [10] Di Palma L., Ferrantelli P., Medici F., Heavy metals extraction from contaminated soil: Recovery of the flushing solution, J. Environ. Manage. 2005, 77, 205-211.
• [11] Kim S-O., Moon S-H., Kim K-W., Yun S-T., Pilot scale study on the ex situ electrochemical removal of heavy metals from municipal wastewater sludges, Wat. Res. 2002, 36, 4765-4774.
• [12] Polettini A., Pomi R., Rolle E., Ceremigna D., Propris L. De, Gabellini M., Tornato A., A kinetic study of chelant-assisted remediation of contaminated dredged sediment, J. Hazard. Mat. 2006, B137, 1458-1465.
• [13] Nair A., Juwarkar A.A., Devotta S., Study of speciation of metals in an industrial sludge and evaluation of metal chelators for their removal, J. Hazard. Mat. 2008, 152, 545-553.
• [14] Hermanowicz W., Dojlido J., Dożańska W., Koziorowski B., Zerbe J., Fizyczno-chemiczne badanie wody i ścieków, Arkady, Warszawa 1999.
• [15] Standard Methods for the Examination of Water and Wastewaters, APHA, Washington 1998.
• [16] Polettini A., Pomi R., Rolle E., The effect of operating variables on chelant-assisted remediation of contaminated dredged sediment, Chemosphere 2007, 66, 866-877.