Investigation Of The Effectiveness Of Natural Zeolites In The Removal Of Heavy Metal Contents From Stormwater

Abstract

Today, heavy metals originating from motor vehicles, industrial enterprises and waste generated in living areas cause environmental pollution by mixing urban stormwater which have become one of the biggest problems humanity faces. In this study, solutions containing heavy metals such as Zn, Ni, Cr and Cd were prepared to simulate the urban stormwater with the highest heavy metal concentrations determined up to now and adsorption of these heavy metals on zeolite has been investigated. It was found that the zeolite samples in fine size fractions were more successful than the coarse samples in relatively shorter adsorption periods but the adsorption efficiency of all the samples in different particle size fractions reached to very close values (120 hours). It is concluded that Gördes natural zeolite used is very successful in the adsorption of heavy metals in question. Adsorption efficiencies of trivalent charged cations (Cr³⁺) were observed to be lower than adsorption efficiencies of bivalent charged cations (Zn²⁺, Ni²⁺, Cd²⁺) for working initial concentrations. 

Keywords

• Zeolite; heavy metal adsorption,Zn,Cr,Ni,Cd

Yağış Sularının Ağır Metal İçeriğinin Uzaklaştırılmasında Doğal Zeolitlerin Etkinliğinin Araştırılması

Abstract

Günümüzde, motorlu araçlar, endüstriyel işletmeler ve yaşam alanlarında üretilen atıklardan kaynaklanan ağır metallerin, yağmur sularına karışarak çevre kirliliğine sebep olması, insanlığın karşılaştığı en büyük problemlerden biri haline gelmiştir. Bu çalışmada, şimdiye kadar tespit edilmiş en yüksek ağır metal içeriğine sahip yağmur sularını temsil edecek şekilde hazırlanmış Zn, Ni, Cr ve Cd ağır metallerini içeren çözeltiler kullanılmış ve bu ağır metallerin zeolit üzerine adsorpsiyonu araştırılmıştır. İnce taneli zeolit örneklerinin görece kısa adsorpsiyon sürelerinde iri taneli örneklere göre daha başarılı olduğu ancak sürenin uzaması durumunda (120 saat) tüm örneklerin adsorpsiyon verimlerinin oldukça yakın değerlere ulaştığı gözlenmiştir. Araştırma sonucunda, kullanılan Gördes yöresi doğal zeolitinin, söz konusu ağır metallerin adsorpsiyonunda oldukça başarılı olduğu sonucuna ulaşılmıştır. Çalışılan başlangıç konsantrasyonları için, trivalent yüklü iyonların (Cr³⁺) katyonların adsorpsiyon verimlerinin bivalent yüklü (Zn²⁺,Ni²⁺, Cd²⁺) katyonların adsorpsiyon verimlerine nazaran daha düşük olduğu gözlenmiştir.

Keywords

• Zeolit,Ağır Metal Adsorpsiyonu,Zn,Cr,Ni,Cd

References

1. [1] Krishna, R.R., Xie, T., Dastgheibi, S. 2014. Removal of heavy metals from urban stormwater runoff using different filter materials - Journal of Environmental Chemical Engineering 2 -282–292
2. [2] Katarzyna P., Fronczyk J., Garbulewski K., 2013. -Removal of Dissolved Metals from Road Runoff Using Zeolite PRBs Chemical Engineering Transactions vol 332,
3. [3] Fuhrman H.G., Mikkelsen P.S., Ledin A., 2007. Simultaneous removal of As, Cd, Cr, Cu, Ni and Zn from stormwater: Experimental comparison of 11 different sorbents Water Research 41 591– 602
4. [4] Göbel P., Dierkes C., Coldewey W.G. 2007. -Storm water runoff concentration matrix for urban areas - Journal of Contaminant Hydrology 91 26–42
5. [5] Erdem E., Karapinar N., Donat R., 2004. The removal of heavy metal cations by natural zeolites - Journal of Colloid and Interface Science 280 309–314
6. [6] Ahmad M. Al-Haj-Ali* and Lana M. Marashdeh 2014. Removal of Aqueous Chromium (III) Ions Using Jordanian Natural Zeolite Tuff in Batch and Fixed Bed Modes - 2014 Jordan Journal of Earth and Environmental Sciences- Volume 6, Number 2 Pages 45- 51
7. [7] Demirci, S., Ustaoğlu, Z., Yılmazer G.A., Şahin F., Baç N. : 2014 Antimicrobial Properties of Zeolite-X and Zeolite-A Ion-Exchanged with Silver, Copper, and Zinc Against a Broad Range of Microorganisms - Appl Biochem Biotechnol (2014) 172:1652–1662 DOI 10.1007/s12010-013-0647-7
8. [8] Visa M, Popa N 2015. Adsorption of Heavy Metals Cations onto Zeolite Material from Aqueous Solution. J Membra Sci Technol 5: 133.

9. [9] Chen, Y., Zhang W., Yang, S., Hobiny, A., Alsaedi, A., Wang, X. 2015. Understanding the adsorption mechanism of Ni(II) on graphene oxides by batch experiments and density functional theory studies - Sci China Chem April (2016) Vol.59 No.4 - doi: 10.1007/s11426-015-5549-9
10. [10] Baes, C. F. and MESMER, R. E. 1976. The hydrolysis of cations. John Wiley and Sons, New York - London - Sydney – Toronto
11. [11] Shaheen S.M., Derbalah A.S., Moghanm F.S., 2012. Removal of Heavy Metals from Aqueous Solution by Zeolite in Competitive Sorption System, International Journal of Environmental Science and Development, Vol. 3, No. 4
12. [12] Leyva-Ramos, R.; Fuentes-Rubio, L; Maria GuerreroCoronado, R. and Mendoza-Barron, J., 2004. Adsorption of Trivalent Chromium from Aqueous Solutions onto Activated Carbon, Journal of Chemical Technology and Biotechnology, 62:64-67