Simultaneous adsorption of Cd2+, Ni2+, and Pb2+ on peat

Date

2011-08-03

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Publisher

Abstract

Keskkonna saastatus raskmetallidega on oluline probleem. Kuigi mõned uuritud metallidest võivad olla eluks vajalikud, on nad kõrgenenud kontsentratsioonide korral mürgised. Antud töös uuriti Cd2+, Ni2+ ja Pb2+ koosadsorptsiooni turbal. Töö käigus katsetati metallide koosadsorptsiooni tingimustes 8 erinevat adsorbenti. Katsete tulemusena ehitati ühe doktoriväitekirjas sisalduva artikli kaasautori poolt Rootsis kodumasinate prügila ja metallipurusti läbinud autoosade prügila heitvete puhasti. Kõige paremate omadustega adsorbendiga, nimetusega turvas A, tehti katsed ilma konkureeriva adsorptsioonita ja konkureeriva adsorptsiooni tingimustes. Leiti eelisadsorptsiooni rida järjestuses Pb2+> Cd2+≥ Ni2+ ja põhjendati selle sõltuvust hüdratiseeritud iooni raadiusest. Leiti erinevate metallide maksi-maalne adsorptsioonivõime turbal A. Erinevate metallide käitumist koos-adsorpt-siooni tingimustes hinnati pinna suhtelise täitumisastme ja metalli suhtelise adsorptsiooni kaudu. Vahetusadsorptsiooni hinnati turbalt desorbee-runud 11 metalli kontsentratsioonide järgi ning avastati, et niipalju kui Cd2+, Ni2+ ja Pb2+ adsorbeerub, vabaneb ka turba pinnalt Ca2+ ja Mg2+. Uuriti ka protsessi modelleerimise võimalusi Langmuiri isotermi ja selle nelja teisenduse abil, võrreldi erinevaid võimalusi Langmuiri isotermi kons-tantide arvutamiseks ja koostati arvutamist lihtsustav matemaatiline mudel kaheosalise Langmuiri isotermi jaoks. Täiendavalt uuriti 27 elemendi ja ühendi sadenemist turbale ja metsa-muldadele Kirde-Eesti piirkonnas. Antud juhul sadenevad soojuselektri-jaama-dest ja tsemenditööstusest pärinevad leelismetallid, eelkõige kaltsium ja mag-nee-sium ja teised metallid ning raskmetallid koos mittemetallidega. Eelnevatest uuringutest tulenev kõige olulisem tulevikusuund oleks ülimadalatel metallikontsentratsioonidel (ng/l või μg/l) toimuvate adsorptsiooniprotsesside uurimine.
The focus in the current investigation was on the choice of an adsorbent for leachate treatment and on the adsorption of Cd2+, Ni2+, and Pb2+ from single- and multimetal solutions onto peat. Multimetal adsorption from spiked water solutions and spiked industrial landfill leachate solutions on 8 different adsorbent materials was studied in batch tests. This work also investigates the multimetal competitive adsorption of three different metals onto peat. Single- and multimetal adsorption of three metals onto the best adsorbent (peat A) was investigated to obtain more knowledge on competitive adsorption in more complex systems. The results obtained from adsorption studies were used to show that maximum adsorption capacities decreased in the order of Pb2+ > Cd2+  Ni2+ in accordance with their decreasing ion radii of hydrated ions. The role of the desorption of calcium, magnesium and 9 other metals ions was evaluated. The total concentrations of Cd, Ni and Pb ions adsorbed onto peat A were equal to the total concentrations of the desorbed Ca and Mg ions, strongly suggesting that exchangeable adsorption is one of most important processes taking place. In addition, possibilities for modelling the adsorption process were investi-gated using the Langmuir adsorption isotherm and four linearizations of the isotherm. The evaluation of the efficiency of different methods was performed, and more simplified and better data fitting calculation by non-linear regression for constants of the two-surface Langmuir isotherm were proposed. The results of this study were applied in two ways. First, for developing a full scale treatment plant for leachate water. Second, for investigations of the deposition and adsorption/desorption onto peat and the humic-substance-rich forest soils of North-East Estonia. An interesting future prospect for the present study will be the investigating of metal adsorption/desorption at very low concentrations when the concentration of metal ions in the solution at the state of equilibrium is in the range of ng/l or µg/l.

Description

Väitekirja elektrooniline versioon ei sisalda publikatsioone.

Keywords

saastamine, raskemetallid, turvas, adsorptsioon, contamination, heavy metals, peat, adsorption

Citation