Optimalization of Metals Ions Extraction from Industrial Wastewater Sludge with Chelating Agents

• Autorzy: Karwowska B.

Warianty tytułu

PL

Optymalizacja procesu ekstrakcji jonów metali z przemysłowych osadów ściekowych za pomocą roztworów związków chelatujących

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W skali roku generowane są na oczyszczalniach ścieków ogromne ilości osadów, które kumulują wiele szkodliwych substancji zarówno organicznych, jak i nieorganicznych. Pośród nich szczególne zagrożenie dla środowiska stanowią jony metali ciężkich. Podstawowe kierunki zagospodarowania osadów ustalają limity zawartości metali ciężkich. Z kolei przetrzymywanie osadów na składowiskach innych niż składowisko odpadów niebezpiecznych jest w znacznym stopniu ograniczone przez wymogi Dyrektywy Unii Europejskiej 99/31/EC. Celem badań było określenie optymalnych warunków prowadzenia ekstrakcji metali ciężkich (Zn, Cu, Cd, Ni, Pb) z osadów ściekowych przy użyciu wybranych ekstrahentów jak EDTA (kwas etylenodiaminotetraoctowy) i kwas cytrynowy. Osady ściekowe pochodziły z oczyszczalni ścieków przemysłowych zakładu metalurgicznego. W osadach całkowitą zawartość metali ciężkich oznaczono, po mineralizacji wodą królewską, metodą ASA. Efektywność wodnych roztworów EDTA i kwasu cytrynowego w wymywaniu badanych metali ciężkich określano poprzez ekstrakcję próbek wodą demineralizowaną, roztworem EDTA o stężeniach: 0.010, 0.050, 0.075, 0.100 M oraz kwasu cytrynowego o stężeniach: 0.050, 0.100, 0.500 oraz 1.000 M. Ekstrakcję prowadzono przez 6 godzin w temperaturze pokojowej. W uzyskanych ekstraktach oznaczono zawartość metali ciężkich metodą ASA. Badane osady były znacznie zanieczyszczone metalami. Oznaczone całkowite zawartości cynku, miedzi, kadmu, niklu i ołowiu wynosiły odpowiednio: 3665.0, 112.5, 3.2, 85.0 oraz 120.3 mg/kg s.m.o. Zarówno EDTA, jak i kwas cytrynowy okazały się efektywnymi ekstrahentami badanych metali, przy czym optymalne stężenia dla prowadzenia procesu wyniosły odpowiednio 0.075 oraz 0.500 M. Porównując stopień usunięcia metali z badanych osadów ściekowych przez roztwory o takim samym stężeniu (0.100 M) stwierdzono, że efektywniejszym ekstrahentem dla miedzi i ołowiu okazał się roztwór EDTA, a dla cynku kadmu i niklu roztwór kwasu cytrynowego.

EN

The report presents the results of selected heavy metals (Zn, Cu, Cd, Ni, Pb) removal from industrial wastewater sludge collected from metallurgy industry. As washing solutions two chelating agents were used: EDTA and citric acid. The study was focused on 0.000 (deionized water), 0.010, 0.050, 0.075, 0.100 M and 0.000, 0.050, 0.100, 0.500, 1.000 M, EDTA and citric acid solutions, respectively. Efficiency of EDTA and citric acid solutions for metal removal was studied by extraction of sludge samples with chelators. Chemical extraction of selected metals was effective for both types of solution. Optimal concentration of EDTA was 0.100M for Zn, Ni and Cd, 0.075 M for Cu and Pb. Optimal concentration of citric acid was 0.500 M for all analyzed metals

Słowa kluczowe

PL

osad ściekowy; metale ciężkie; ekstrakcja; kwas cytrynowy; EDTA

EN

metallurgical wastewater sludge; ions of metals; EDTA; citric acid; chemical extraction

• Wydawca: Institute of Environmental Engineering, Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Environmental Protection
• Rocznik: 2012
• Tom: Vol. 38, no. 4
• Strony: 15--21
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., wykr.

Twórcy

autor

Karwowska B.

• Częstochowa University of Technology Faculty of Environmental Engineering and Biotechnology ul. Dąbrowskiego 69, 42-200 Częstochowa, Poland,

Bibliografia

• [1] Babel, S., del Mundo Dacera, D. (2006). Heavy metal removal from contaminated sludge for land application: A review, Waste Management, 26, 988-1004.
• [2] Chena, Y-X., Huaa, Y-M., Zhang, S-H., Tian, G-M. (2005). Transformation of heavy metal forms during sewage sludge bioleaching, J. Hazard. Mat., B123, 196-202.
• [3] Dąbrowska, L., Rosińska, A., Janosz-Rajczyk, M. (2011). Heavy metals and PCBs In sewage sludge during thermophilic digestion processes, Archives of Environmental Protection, 37 (3), 3-13.
• [4] Deng, J., Feng, X., Qiu, X. (2009). Extraction of heavy metal from sewage sludge using ultrasound-assisted nitric acid, Chem. Eng. Journal, 152, 177-182.
• [5] Di Palma, L., Ferrantelli, P., Medici, F. (2005). Heavy metals extraction from contaminated soil: Recovery of the flushing solution, J. Env. Management, 77, 205-211.
• [6] Di Palma, L., Mecozzi, R. (2007). Heavy metals mobilization from harbour sediments using EDTA and citric acid as chelating agents, J. Hazard. Mat., 147, 768-775.
• [7] Hermanowicz, W., Dojlido, J., Dożańska, W., Koziorowski, B., Zerbe, J. (1999). Fizyczno-chemiczne badanie wody i ścieków, Arkady, Warszawa.
• [8] Ito, A., Umita, T., Aizawa, J., Takachi, T., Morinaga, K. (2000). Removal of heavy metals from anaerobically digested sewage sludge by a new chemical method using ferric sulfate, Wat. Res., 34 (3), 751-758.
• [9] Kim, S-O., Moon, S-H., Kim, K-W., Yun, S-T. (2002). Pilot scale study on the ex situ electrochemical removal of heavy metals from municipal wastewater sludges, Wat. Res., 36, 4765-4774.
• [10] Kuan, Y.-Ch., Lee, I-H., Chern, J.-M. (2010). Heavy metal extraction from PCB wastewater treatment sludge by sulfuric acid, J. Hazard. Mat., 177, 881-886.
• [11] Lee, I.H., Kuan, Y-Ch., Chern, J-M. (2006). Factorial experimental design for recovering heavy metals from sludge with ion - exchange resin, J. Hazard. Mat., B138, 549-559.
• [12] del Mundo Dacera D., S. Babel, P. Parkpian, Potential for land application of contaminated sewage sludge treated with fermented liquid from pineapple wastes, J. Hazard. Mat., 167, 866-872 (2009).
• [13] Nair A., A.A. Juwarkar, S. Devotta, Study of speciation of metals in an industrial sludge and evaluation of metal chelators for their removal, J. Hazard. Mat., 152, 545-553 (2008).
• [14] Peng G., G. Tian, Using electrode electrolytes to enhance electrokinetic removal of heavy metals from electroplating sludge, Chem. Eng. J., 165, 388-394 (2010).
• [15] Polettini A., R. Pomi, E. Rolle, D. Ceremigna, L. De Propris, M. Gabellini, A. Tornato, A kinetic study of chelant-assisted remediation of contaminated dredged sediment, J. Hazard. Mat., B137, 1458-1465 (2006).
• [16] Sprynskyy M., Solid-liquid-solid extraction of heavy metals (Cr, Cu, Cd, Ni and Pb) in aqueous systems of zeolite-sewage sludge, J. Hazard. Mat., 161, 1377-1383 (2009).
• [17] Standard methods for the examination of water and wastewaters, APHA, Washington, 1998.
• [18] Sun B., F.J. Zhao, E. Lombi, S.P. McGrath, Leaching of heavy metals from contaminated soils using EDTA, Env. Pol. 113, 111-120 (2001).
• [19] Udom B.E., J.S.C.Mbagwu, J.K. Adesodun, N.N. Agbim, Distribution of zinc, copper, cadmium and lead in a tropical ultisol after long - term disposal of sewage sludge, Env. International, 30, 476-470 (2004).
• [20] Zagury G.J., Y. Dartiguenave, J.C. Setier, Ex situ electroreclamation of heavy metals contaminated sludge: pilot scale study, J. Environ. Eng. ASCE, 125, 972-978 (1999).