Ekstrakcja metali z osadów przemysłowych i komunalnych przy użyciu roztworów EDTA

Celem prezentowanej pracy jest analiza możliwości usuwania metali z osadów oraz określenie skuteczności roztworów EDTA (kwas etylenodiaminotetraoctowy) w procesie ekstrakcji wybranych metali (Zn, Cu, Cd, Ni i Pb). W badaniach wykorzystano osady z przemysłu metalurgicznego oraz komunalne osady ściekowe. W osadach oznaczono całkowitą zawartość metali ciężkich po mineralizacji mieszaniną stężonych kwasów mineralnych: HNO 3 i HCl (1+3 - woda królewska). Efektywność EDTA w usuwaniu metali badano, poddając próbki osadów ekstrakcji z zastosowaniem wody demineralizowanej oraz roztworów wodnych EDTA o stężeniach 0,01; 0,05; 0,10 mol/dm³ . Próbki osadów wytrząsano przez 6 godzin, następnie pozostawały one w kontakcie z roztworem do 24 godzin, po czym były sączone i uzyskane przesącze analizowano, oznaczając w nich zawartość wybranych metali ciężkich. Roztwory EDTA okazały się wydajnymi ekstrahentami do wyodrębniania metali zarówno z osadów przemysłowych, jak i komunalnych. Jednak obserwowano różnice dla poszczególnych metali w podatności na wymywanie. Uzyskane wyniki wskazują, iż efektywność usuwania metali zależy od rodzaju matrycy, w jakiej związany jest metal. Efektywność usuwania metali była również zależna od stężenia roztworu stosowanego jako ekstrahent, osiągając najwyższe wartości dla roztworów o stężeniu 0,100 mol/dm³.

Sewage sludge formed in industrial wastewater treatment plants contains high amount of heavy metal ions. Especially electroplating, metallurgical, semiconductors production and printed circuit board industry generate wastewaters containing toxic metal ions. Significant concentration of heavy metals could be present in municipal sludge, especially one produced on treatment plants with high inflow of industrial wastewater. Classical treatment of that wastewater involving chemical precipitation under alkaline condition results in hazardous solid waste. High concentration of heavy metals in sludge is one of the most important environmental problems. The aim of this study was analysis of heavy metals removal from sewage sludge as well as determination of selected heavy metals (Zn, Cu, Ni, Cd and Pb) removal efficiency from industrial and municipal sludge using aqueous solutions of EDTA (ethylenediaminetetraacetic acid). Total content of analysed heavy metals (Zn, Cu, Ni, Pb) in sewage sludge was determined after digestion with mixture of concentrated mineral acids: HNO 3 and HCl (1+3 - aqua regia). Efficiency of EDTA solutions for selected heavy metals removal from industrial and municipal sludge was determined using the single step washing tests with deionized water and EDTA solution at concentration 0.010, 0.050, 0.075 and 0.100 mol/dm³ . Samples of dried and homogenized industrial as well as municipal sludge were shaken for 6 hours with EDTA solutions. The extracts were filtered and finally analyzed for heavy metals content by atomic absorption spectrophotometry. The removal of analyzed metals was dependent on concentration of extracting agent and raised with increasing concentration of EDTA. Optimal concentration of EDTA for analyzed heavy metals removal from industrial and municipal sludge was determined as 0.100 mol/dm³ . Calculated efficiencies for optimal concentration of EDTA solution used for industrial sludge extraction were 68, 67, 19, 60 and 41% and for municipal sludge: 26, 5, 35, 25 and 50% for Zn, Cu, Ni, Cd and Pb, respectively. Studied metals removal from the industrial wastewater sludge was in the order: Zn ≥ Cu>Cd>Pb>Ni and from the municipal: Pb>Ni>Zn ≥ Cd>Cu. The results indicated that heavy metals removal efficiency changed for different types of solid matrix. Zinc, copper and cadmium were strongly connected to municipal organic type sludge, while lead and nickel rather to mineral industrial sludge.