بررسی کارایی EDTA در پاکسازی بنتونیت آلوده به سرب با روش شستشو

نویسندگان
دانشگاه بوعلی سینا
چکیده
فرایند پاکسازی خاک های آلوده به آلاینده های فلز سنگین، از چالش­های متداول مراکز تحقیقاتی و اجرایی در بسیاری از کشورهای صنعتی است. یکی از روش­های متداول رفع آلودگی از خاک ها، شستشوی خاک با استفاده از معرف­های کی­لیت­کننده از جمله EDTA بوده است. علی رغم تحقیقات وسیعی که در خصوص فرآیند اندرکنش EDTA و خاک های رسی آلوده انجام شده است، بهینه سازی فرآیند رفع آلودگی، از خاک های با سطح مخصوص زیاد، کمتر مورد توجه قرار گرفته است. هدف این تحقیق، مطالعه امکان بهینه سازی روش استفاده از EDTA در رفع آلودگی سرب از بنتونیت، با تاکید بر متغیرهای تعداد دفعات شستشو با محلول کی­لیت­کننده، pH سیستم، و میزان استخراج فلز سنگین سرب از بنتونیت، بوده است. جهت دستیابی به هدف فوق، نمونه های بنتونیت، به طور مصنوعی با محلول نیترات سرب در غلظت­های مختلف آلوده شد و پس از خشک شدن در معرض غلظت­های متفاوت EDTA قرار گرفت و میزان رفع آلودگی از بنتونیت اندازه گیری شد. نتایج نشان می­دهد که میزان استخراج سرب توسط EDTA، تقریباً در تمامی حالات، برابر با غلظت محلول کی­لیت­کننده است. همچنین، بر اساس نتایج به دست آمده، میزان استخراج سرب توسط EDTA تنها وابسته به نسبت بین غلظت­های محلول شستشو و آلاینده موجود در خاک( ) است و به تغییرات pHسوسپانسیون، ناشی از تغییر غلظت آلاینده یا محلول EDTA، وابسته نیست. این مسئله بیان می کند که بافرینگ قابل توجه بنتونیت، در مقایسه با دیگر متغیرهای ذکرشده، تأثیر کمتری در فرآیند اندرکنش EDTA و بنتونیت آلوده داشته است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله English

Application of EDTA for Remediation of Pb Contaminated Bentonite by the Use of Soil Washing Method

نویسندگان English

V.R. Ouhadi1
A. H. Omidi2
A.R Goodarzi
Bu-Ali Sina University
چکیده English

The remediation of heavy metal contaminated soils is one of the known challenges of researches in many industrial countries. The use of EDTA (Na2EDTA.2H2O) is one of the common soil-washing methods. In spite of several research conducted on this subject, the optimization of the use of EDTA for heavy metal removal from contaminated soils, specifically soils with relatively high surface area, are not well addressed in the literature. The main objective of this research is to evaluate the optimization of the use of EDTA in remediation of Pb-contaminated bentonite. To achieve the above mentioned objective, bentonite samples were laboratory contaminated with different concentrations of lead nitrate. Lead nitrate at concentrations of 0.001, 0.005, 0.01, 0.5 and 0.7 mol/l (1, 5, 10, 50 and 70 cmol/kg-soil) was used to laboratory contaminate bentonite. After drying the contaminated samples, they were exposed to different concentrations of EDTA. EDTA at concentrations of 0.001, 0.005, 0.01, 0.05, and 0.1 mol/l (1, 5, 10, 50, and 100 cmol/kg-soil) was used in 1:10 soil:electrolyte ratio in accordance to EPA. For sample preparation, 20 ml of EDTA at the required concentration was added to 2 grams of a dried contaminated bentonite. Samples were shaken for 2 hours on a horizontal shaker. Then, they were kept for 96 hours to reach equilibrium. In these 96 hours of equilibrium, soil samples in centrifuge tubes were shaken 2 hours in each 24 hours. Finally, samples were centrifuged with 4000 rpm to separate the solid and electrolyte. Then, the efficiency of Pb removal from samples was measured by analyzing the electrolyte. It should be emphasized that to prevent precipitation of lead ions in electrolyte, nitric acid was added to electrolyte to keep the pH less than 2. The achieved results show that the quantity of removed Pb ions by the application of EDTA is relatively equal to the concentration of applied EDTA. In other words, as the 1 , the quantity of lead removal by EDTA is equal to EDTA concentration. This quantity of lead removal is neither a function of lead concentration nor to the number of soil washing by EDTA. In addition, since the quantity of removed Pb is only a function of EDTA/Pb ratio, therefore such a removal is not dependent to the pH variations caused by different concentrations of Pb or EDTA. This approves that the high buffering capacity of bentonite in comparison to other variables of environment has the minimum impact on the interaction process of EDTA and heavy metal contaminated bentonite.

کلیدواژه‌ها English

EDTA
Bentonite
Pb
Soil remediation
[1]  اوحدی وحید رضا، حقایق علی، بایسته حامد، "تأثیر آلاینده های فلز سنگین بر عملکرد مخلوط ماسه و بنتونیت (SEB) در مراکز دفن مهندسی زباله"، مجله علمی پژوهشی فنی و مهندسی مدرس، شماره 33، صفحات 82-71، پائیز 1387.
[2]    Majone, M., Papini, M.P., Rolle, E., (1998). “Influence of metal speciation in landfill leachates on bentonite sorption. ” Wat. Res, 32, 882-890.
[3]    Allen, H.E., Chen, P., (1993). “Remediation of metal contaminated soil by EDTA”. Environ. Prog. 12, 4, 284-293.
[4]    Harter, R.D., (1983). “Effect of soil pH on adsorption of lead, copper, zinc and nickel. J. Soil Science Society of American”, 47, 47-51.
[1]    Pusch, R., (1995). “Waste disposal in rock. Div. In Geotechnical Engineering”, 76, Elsevier.
[2]    Elliott, H.A., Brown, G.A, (1989). “Comparative evaluation of NTA and EDTA for extractive decontamination of Pb-polluted soils. Pennsylvania: Water, Air and Soil Pollution”, Agricultural Engineering Department, 361-364.
[3]    Amrate, S., Akretche, D.E., Innocent, C., Seta, P., (2005). “Removal of Pb from a calcareous soil during EDTA-enhanced electrokinetic extraction”. Science of the Total Environment, 349, 56-66.
[4]    Wong, J.S., Hicks, R.E., Probstein, R.E., (1997). “EDTA-enhanced electro remediation of metal contaminated soils”. J. Hazard Mater, 55, 61-80.
[5]    Mohamed, A.M.O, Trasente. D., (1996). “Evaluation of EDTA use for metal removal from naturally contaminated geo-material”. 49th Canadian Geotechnical Conference, Frontier in Geo-techninology. St. John’s Newfoundland. September, 23-25.
[6]      Heil, D.M., Samani, A., Hanson, T., Rudd, B., (1998). “Remediation of lead contaminated soil by EDTA. I. Batch and column studies”. Water Air Soil Pollut, 113, 77-95.
[7]      U.S. EPA.; (1983). Process Design Manual: Land Application of Municipal Sludge, Municipal Environmental Research Laboratory EPA-625/1-83-016.
[1]      Ouhadi, V.R., Yong, R. N., and Sedighi, M., (2006). “Influence of heavy metal contaminants at variable ph regimes on rheological behaviour of bentonite”, Applied Clay Science Journal, 32, 217-231.
[2]      EPS, Environmental Protection Service, (1979). “Laboratory manual", Government of Canada, Dep. of Environment.
[3]      Darban, A.K., Foriero, A., Yong, R.N., (2000). “Concentration effects of EDTA and Chloride on the retention of trace metals in clays”. J. Engng. Geology, 57, 81-94.
[4]      Abumaizar, R.J., Smith, E.H., (1999). “Heavy metal contaminants removal by soil washing”. J. Hazardous Materials, 71-86.
[5]      Finžgar, N., Leštan, D., (2007), “Multi-step leaching of Pb and Zn contaminated soils with EDTA”, Chemosphere”, Vol. 66, pp.824–832.
Kedziorek, M.A., Dupuy, A., Bourg, A.C.M., Compere, F., (1998). “Leaching of Cd and Pb from polluted soil during the percolation of EDTA: laboratory column experiments modeled with a non-equilibrium solubilization step”.