Вилуговування металу (золи) з попелу відпрацьованого сорбенту та стабілізаційний ефект, багатий кальцієм
Анотація
Вступ
Природні метали (ковзани) містяться в земній корі, і вони розсіюються в навколишньому середовищі шляхом вивітрювання. Зазвичай ґрунти містять повний спектр металів (рідин), але оскільки геохімічні цикли дуже повільні, метали (рідини) присутні в мікроконцентраціях. Деякі метали (жиди) (наприклад, мікроелементи, такі як Cr, Cu та Zn) є життєво важливими для живих організмів у малих концентраціях, але більш високі дози можуть легко стати токсичними (Kabata-Pendias 2011). Неесенціальні метали (жири) (наприклад, As, Cd, Hg та Pb) стають токсичними, як тільки потрапляють у живий організм. Потім метали (тіло) взаємодіють з біомолекулами, порушують основні біологічні функції та викликають негативні ефекти (Gall et al. 2015). Шляхом біоакумуляції та біозбільшення метали (жиди) переносяться із наземних та водних екосистем у харчовий ланцюг та становлять ризик для здоров'я людини (Alexander and Fairbridge 1999).
Підвищення концентрації в підземних водах може відбуватися природними та антропогенними методами. Природні джерела в основному геогенні. До антропогенних належать видобуток і виплавка багатих на As матеріалів, використання пестицидів, що містять As, консервація деревини та склоробство. Такі метали, як Cr, Cu та Zn, часто виявляються у підвищених концентраціях як спільні забруднюючі речовини (Bhattacharya et al. 2002a, b; Townsend et al. 2004). Для очищення забруднених підземних вод застосовуються різні біологічні/біохімічні, хімічні та фізико-хімічні технології для запобігання проникненню забруднювачів у глибоко залягаючі водоносні горизонти (Hashim et al. 2011; Mudhoo et al. 2012; Ahmad et al. 2017; Azimi et al. . 2017 р.).
Адсорбція - один із загальноприйнятих загальноприйнятих методів, що застосовується для видалення металів (залишків) із забрудненої води. Кілька прикладів сорбентів з високою адсорбційною здатністю - це активований глинозем, гранульований гідроксид заліза, пісок, покритий оксидом Fe, активоване вугілля, глинисті мінерали та цеоліти (Sarkar and Paul 2016; Carolin et al. 2017; Uddin 2017). Однак через різні хімічні характеристики забруднювачів багатоелементна забруднена вода зазвичай вимагає більше однієї обробки для зменшення ризиків, спричинених усіма наявними забруднювачами. Це має два важливі наслідки. По-перше, це призводить до утворення відпрацьованих сорбентів, завантажених металом (ковзанням). Враховуючи зростаючу стурбованість здоров’ям, пов’язану з наявністю As та металів у питній воді, а також прийняттям більш суворих норм, можна очікувати, що в майбутньому буде утворюватися ще більша кількість відпрацьованих сорбентів. Сьогодні бракує належних методів управління та утилізації відходів, завантажених металом (ковзанням), і зокрема з As. По-друге, виробництво високоефективних комерційних сорбентів, таких як силікагель або глинозем, часто вимагає використання незайманих матеріалів, які можуть бути дорогими та нестійкими з екологічної точки зору.
Для вирішення цих проблем ми поєднали два високоефективні сорбенти, а саме торф і оксид Fe, в один сорбент (залізо-торф), який може одночасно видаляти катіонні (Cu, Zn) та аніонні (As (арсенат, арсенит), Cr (хромат, дихромат)) забруднювачів із забрудненої води (Kasiuliene et al. 2018; Kasiuliene et al. 2019a). Таким чином, кількість отриманого відпрацьованого сорбенту нижча порівняно з випадком, коли використовується кілька сорбентів. Крім того, обидва торфу та оксиди Fe були матеріалами на основі відходів (побічними продуктами), які вже потребували управління. Тому повернення цих матеріалів назад у суспільство може мати позитивний ефект з точки зору кругової економіки, а також бути економічно ефективним. Необхідність покриття торфу оксидами Fe для досягнення одночасного видалення кількох забруднень підтверджено з використанням лише торфу без покриття або лише оксидів Fe (покритих піском), і в цьому випадку кожен з них був ефективним лише для певних елементів, але не для всі досліджувані елементи (As, Cr, Cu та Zn) одночасно. Ефективність залізного торфу пояснювалася підвищеним вмістом Fe, більшою питомою поверхнею та наявністю органічних речовин (Kasiuliene et al. 2019a).
Оскільки торф має відносно високу теплотворну здатність, термічна обробка може бути життєздатним варіантом для обробки відпрацьованих сорбентів на основі торфу. Загалом, термічна обробка відходів відіграє ключову роль у сучасних системах поводження з відходами. Це найкраща альтернатива у поводженні з твердими побутовими відходами, оскільки звалища сміття ускладнюється внаслідок високих витрат, зменшення доступності землі та жорсткіших правил (Veli et al. 2008). Основні методи термічної обробки включають спалення, газифікацію та піроліз, де енергія виробляється у вигляді тепла, енергії та синтетичного газу. Спалювання відходів пропонує кілька переваг перед традиційними звалищами, такі як гігієнізація, знищення органічних забруднювачів та зменшення обсягу та маси твердих відходів (Lundholm et al. 2007). У випадку спалювання нашого відпрацьованого сорбенту As міг бути сконцентрований у відносно невеликому шарі попелу та утилізований на звалищі (а також вилучений із суспільства). Однак зола, що містить велику кількість потенційно вимивних елементів без будь-якої попередньої обробки, все одно може становити екологічний ризик.