Lead extraction from soil using selected chelating reagents

Abstract

Gleba to wierzchnia warstwa skorupy ziemskiej, stanowiąca źródło wody i składników odżywczych dla roślin jak również, środowisko życia dla wielu organizmów. Szybki rozwój różnych dziedzin gospodarki, głównie przemysłu oraz transportu, obserwowany na przestrzeni kilkudziesięciu ostatnich lat spowodował spore zanieczyszczenia tego elementu środowiska między innymi metalami ciężkimi, w tym ołowiem. Pierwiastek ten jest dla organizmów toksyczny i charakteryzuje się niską mobilnością w glebie. W części literaturowej niniejszej pracy przedstawiono definicję metalu ciężkiego, formy, w jakich metale występują w glebie. Omówiono wpływ ołowiu na funkcjonowanie roślin i ludzi. Scharakteryzowano także glebę, jej właściwości oraz funkcję. Poruszono problem degradacji gleb, jak również przedstawiono metody remediacji gruntów. Przedstawiono także krótkie charakterystyki wykorzystanych odczynników chelatujących: soli sodowej kwasu etylenodiaminotetraoctowego (EDTA), kwasu cytrynowego oraz soli sodowej kwasu S,S- etylenoddiamino-N,N’ – dibursztynowego (EDDS).Najważniejszą częścią badań było określenie wydajności ekstrakcji ołowiu z gleb sztucznie skażonych, z wykorzystaniem wybranych chelatorów oraz optymalizacja czasu wymywania ołowiu z gleb. Całkowitą zawartość ołowiu w próbkach piasku, gliny i lessu oraz stężenie ołowiu w roztworach po ekstrakcji określono za pomocą płomieniowej atomowej spektrometrii absorpcyjnej. Próbki przygotowano do analizy wykorzystując mineralizację ciśnieniową wspomaganą energią mikrofal. Analizę sekwencyjną BCR oraz analizę sekwencyjną wg Tessiera wykorzystano, aby określić stężenie ołowiu w poszczególnych formach. Oprócz badań mających na celu określnie właściwości chemicznych przeprowadzono również podstawowe analizy gleboznawcze (pomiar pH, pomiar zawartości węgla organicznego, analizę granulometryczną oraz pomiar zawartości frakcji spławialnej), dzięki którym zakwalifikowano gleby to odpowiednich podgrup granulometrycznych. Naturalnie ołów występuje głównie w glebach w formie rezydualnej. Zawartość w formie jonowymiennej i węglanowej nie przekracza 10%. W glebach sztucznie wzbogaconych w ten pierwiastek zaobserwowano wzrost zawartości tego metalu w formach: jonowymiennej i węglanowej, tlenkowej i organicznej. Przeprowadzone badania pokazały, że zarówno EDDS i EDTA usuwają ołów z piasku i gliny z około 100% wydajnością. Wydajność ta spada do około 80% dla gleby lessowej. Kwas cytrynowy zdecydowanie gorzej wiąże ołów. Wydajności ekstrakcji w tym przypadku są około pięciokrotnie niższe w stosunku do pozostałych chelatorów. Otrzymane wyniki pokazują że optymalny czas prowadzenia reakcji to około 30 min.The main goal of the master thesis was the determination of the extraction efficiency of lead from contaminated soils using selected chelating reagents such as EDTA, EDDS and citric acid. The next purpose of research was optimization time for removal of lead from soils and comparison the effectiveness of extractants used.Atomic absorption spectrometry was used for measurements of total concentration of lead and concentration after leaching process. The samples were prepared for analysis with use the microwave mineralization technique and BCR sequential extraction method.The results showed that solution of sodium ethylendiaminetetraacetic acid and solution of sodium salt of S,S-ethylenediamine-N,N’-disuccinic acid have the best efficiency of removal lead from soil. The efficiency of chelating for citric acid was very confined. The results also depended on the granulometic composition of soil. In the case of loess performance was lower than in sandy soil and clay. The optimal time of chelating was approximately 30 minutes