Biosorbentų taikymas sunkiesiems metalams iš vandens šalinti

Abstract

Vandens užterštumas visame pasaulyje yra aktuali problema. Pagrindinis vandens taršos šaltinis yra pramonės įmonių nuotekos, užterštos pavojingomis medžiagomis, tokiomis kaip sunkieji metalai (Cu, Pb, Zn, Cd, Cr ir kt.) ar naftos produktai. Yra labai daug įvairių nuotekų valymo technologijų, viena iš jų – biosorbcija. Šiame darbe tiriamos kavos tirščių, kaip natūralaus sorbento, panaudojimo galimybės sunkiesiems metalams (variui ir švinui) šalinti. Buvo atlikta elementinė kavos tirščių analizė, taip pat nustatytas adsorbento medžiagos dalelių paviršius. Rezultatai parodė , kad beveik 70 % kavos tirščių svorio sudaro anglis, kavos tirščių dalelių paviršius yra labai gruoblėtas, o tai lemia didesnį sąlyčio plotą su valomuoju tirpalu. Valymo efektyvumo analizė buvo atliekama naudojant dvi skirtingas (dalelių dydis > 200 ir < 200 5m) adsorbento (kavos tirščių) frakcijas. Naudoti keturių skirtingų koncentracijų (0,5; 1,0; 1,5 ir 3,0 mg/l) vario ir švino tirpalai. Atlikti tyrimai parodė, kad kavos tirščiai yra tinkamas adsorbentas sunkiesiems metalams iš skysčių šalinti. Naudojant >200 5m frakcijos kavos tirščius, vario (Cu) šalinimo efektyvumas yra 85,9 %, o švino – 87,2 % (kai metalo koncentracija tirpale 0,5 mg/l). Didėjant metalo koncentracijai tirpale iki 3,0 mg/l iš tirpalų buvo pašalinta 71,76% Cu ir 86,76% Pb. Kai adsorbento (kavos tirščių) frakcijos dydis yra < 200 5m, vario šalinimo iš tirpalo efektyvumas padidėja 6–11 %, švino – 8–9 %.

Water contamination is a relevant problem around the world. The main source of contaminated water is the industry. Industrial wastewater is contaminated with hazardous substances such as heavy metals (Cu, Pb, Zn, Cd, Cr, etc.) and petroleum products. There are numerous technologies for wastewater treatment; one of them is the biological sorption. In this study, removal of copper (Cu) and lead (Pb) from contaminated aqueous solutions has been investigated by using coffee grounds as a natural adsorbent. An elemental analysis of the coffee grounds was carried out, and the surface of adsorbent material particles was identified. The results showed that almost 70% of the coffee ground weight consisted of charcoal, and the particle surface of coffee grounds is very rough, which results in a larger contact area with the contaminated aqueous solution. The analysis was performed by using different fractions (> 200 5m and < 200 5m particle size) of adsorbent in solutions with four (0.5; 1.0; 1.5 and 3.0 mg/L) different concentrations of both metals. The results showed that coffee grounds are great adsorbents for heavy metal removal from aqueous solutions. Using the >200 5m fractionated coffee grounds for heavy metal removal at 0.5 mg/L metal concentration, the treatment efficiency is 85.9% for copper and 87.2% for lead. As the metal concentration in the solution of the adsorbent increases, the treatment efficiency decreases to 71.76% for Cu and 86. 76% for Pb. When smaller fractions (> 200 5m) are used, the efficiency of coffee ground treatment increases by 6–11% for copper and 8–9% for lead.