GJ - Privredna komora Srbije

ISPITIVANJE UNAPREĐENIH ELEKTROKINETIĈKIH TEHNIKA
UKLANJANJA Cr, Cu I Zn IZ SEDIMENTA
INVESTIGATION OF THE ENHANCED ELECTROKINETIC
TECHNIQUES FOR Cr, Cu AND Zn REMOVAL FROM SEDIMENT
Ljiljana Rajić ,* , Boţo Dalmacija, Svetlana Ugarĉina Perović, Zagorka Tamaš, SrĊan Ronĉević
1 Prirodno-matematički fakultet, Novi Sad
Rezime
U ovom radu su ispitivane unapreĊene elektrokinetiĉke tehnike koje su imale za cilj poboljšanje desorpcije Cr, Cu i Zn
sa ĉestica sedimenta bez dodavanja hemijskih agenasa u sistem. Poboljšana desorpcija rezultuje povećanjem sadrţaja
Cr, Cu i Zn u mobilnoj formi, a u kojoj su dostupni za elektromigraciju i time ekstrakciju iz sedimenta. Sledeći
elektrokinetiĉki tretmani su vršeni: konvencionalni tretman (e1), tretman u aerobnim uslovima (e2), pulsna
elektrokinetiĉka tehnika (e3) i ultrazvuĉno unapreĊen elektrokinetiĉki tretman (e4). Ukupne efikasnosti uklanjanja
nakon e1, e2, e3 i e4 su bile, redom: 27,3, 43,5, 25,4 i 36,2% za Cr, 2,60, 22,0, 20,2 i 18,3% za Cu, i 23,4, 29,6, 24,2 i
31,2% za Zn. Visoka efikasnost uklanjanja Cr u odnosu na Cu i Zn u vezi je sa njegovom velikom jonskom
pokretljivošću dok Zn ima najveći doprinos elektriĉnoj provodljivosti s obzirom na visoku poĉetnu koncentraciju u
sedimentu. Ovo objašnjava ukupne efikasnosti uklanjanja nakon tretmana. Moţe se primetiti da su unapreĊene tehnike u
najvećoj meri uticale na uklanjanje Cu (oko 10 puta veće nego nakon e1). S obzirom da je u toku unapreĊenih tehnika
više jona Cu bilo u mobilnoj formi, a time je povećan i njegov transportni broj simultano su smanjeni transprotni
brojevi Cu i Zn. Najveće efikasnosti uklanjanja Cr, Cu i Zn su postignute nakon e2 i e4. Efikasnost e2 se moţe objasniti
reorganizacijom jona metala iz stabilne, oksidabilne forme u mobilne frakcije, kiselo-rastvornu i reducibilnu. Glavni
razlozi za efikasnost e4 su: povećanje temperature, kavitacija i povećana mobilnost jona metala usled primene
ultrazvuka. Rezultati ukazuju da pomenute tehnike u znatnoj meri poboljšavaju efikasnosti uklanjanja pomenutih metala
u smeši iz sedimenta.
Kljuĉne reĉi: elektrokinetiĉka remedijacija, sedimenta, unapreĊivanje.
Abstract
In this work we investigated enhanced electrokinetic techniques which were developed to improve heavy metals
desorption from sediment particles and consequently their removal from sediment since only mobile metal forms can
migrate in electric field. Sediment was contaminated with Cr, Cu and Zn according to Dutch standard for sediment
classification. The following electrokinetic treatments were conducted on sediment sample: conventional treatment (e1),
treatment in aerobic conditions (e2), treatment with pulsed electric field (e3) and ultrasonically enhanced electrokinetics
treatment (e4). The removal efficacies for e1, e2, e3 and e4 were: 27.3, 43.5, 25.4 and 36.2% for Cr, 2.60, 22.0, 20.2
and 18.3 Cu, and 23.4, 29.6, 24.2 and 31.2 for Zn, respectively. High removal efficacy of Cr was due to high ionic
mobility compared to Cu and Zn. Due to high initial Zn concentration its contribution to the electric conductivity was
the most significant. This explains its removal efficacies after treatments. It can be noticed that enhanced techniques
mostly influenced Cu removal (around 10 times higher that after e1). Since more Cu ions were present in sediment pore
water its transport number increased while Cr and Zn ions contribution to the electric conductivity decreased. Removal
efficacies after e2 and e4 for each metal were high. Efficacy of e2 is a consequence of metal ions reorganisation from
stabile form (oxidizable fraction) into the more mobile forms (reducible and acid-soluble fraction). Ultrasonic
application resulted in temperature increase, increased ions movement as well as cavitation. These were the main
reasons for ions removal efficacy increase after e4. The results indicate that mentioned techniques have potential in
improving the electrokinetic remediation of heavy metal contaminated sediment.
Keywords: electrokinetic remediation, sediment, enhancement
1. UVOD
Teški metali se mogu naći u akvatiĉnim ekosistemima usled niza prirodnih procesa (spiranje sa stena,
vulkanske erupcije i dr.), meĊutim doprinos antropogenih aktivnosti (rudarstvo, industrijski procesi, transport
i dr.) je znatno znaĉajniji. Kada se naĊu u akvatiĉnoj sredini metali su u najvećoj meri vezani u sedimentu
(od 30 do 98%). MeĊutim, na ovaj naĉin oni nisu permanentno vezani i imobilisani nego podleţu nizu
fiziĉko-hemijskih procesa koji kontrolišu njihovo kretanje, dostupnost i na kraju koncentraciju u kojima su
prisutni u sistemu voda-sediment (Horowitz 1991). S obzirom da biodostupnost, a time i ispoljavanje
toksiĉnosti metala, varira u zavisnosti od uslova sredine pravilno rukovanje sedimentom je neophodno.
Ukoliko koncentracije metala u sedimentu premašuju dozvoljene koncentracije pristupa se odgovarajućem
443