Influence of additives on the retention of metal ions in a soil of Bangalore, India

Ano: 2009 | Volume: 4 | Número: 1

Autores: MOHAMMED, S. A. S.; NAIK, M.; TANVEERUDDIN, S.

Palavras-chave: Adsorption; liners; precipitation; leaching; electrodes; cation; ion exchange; landfill polution.

Resumo Português:

Camadas protetoras exercem um papel importante para minimizar a migração de contaminantes e, frequentemente, são construídas com materiais naturais que servem como barreira primária para contenção de substâncias químicas potencialmente poluentes e prejudiciais, resultantes da lixiviação de dejetos municipais tóxicos. Para melhorar o desempenho da camada protetora, calcário e cimento foram adicionados em baixas porcentagens em Solo Vermelho de Bangalore. Foram considerados contaminantes os metais pesados como cromo hexavalente, cobre e zinco, e também, metais alcalinos como sódio e potássio. Realizou-se uma bateria de testes de lixiviação em 50 amostras de acordo com o procedimento ASTM D 3987 - 85 recomendado para solos e misturas de solo com contaminantes. Os metais pesados foram potenciometricamente monitorados usando íons seletivos de mercúrio e eletrodos de platina. Os metais alcalinos foram analisados, usando-se um fotômetro de chamas. Foi observado que a retenção de metais pesados seguiu a ordem: cobre > zinco > cromo no período de 7 a 28 dias. O cromo, zinco e cobre atingiram equilíbrio nesse período, verificado com base nos dados de condutividade e pH. Cimento e calcário tiveram efeito significativo para o cobre e zinco. Adsorção de Cu em superfícies de CaCO3 pode controlar a concentração de Cu em solução. Adsorção de Zn aumenta com o pH. O zinco foi hidrolisado em pH> 7,7 e esses elementos hidrolisados são fortemente adsorvidos nas superfícies dos solos. Só 50% do Cr foi retido, uma vez que o aditivo não teve muito efeito devido à adsorção não-específica (temporária). Verificou-se que o Cr é altamente móvel em solos alcalinos. Foi observado que a retenção de metais alcalinos seguiu a ordem K > Na. O cimento e o calcário tiveram efeito positivo na retenção de Na e K. Íons de sódio foram retardados imediatamente devido à remoção de cátions trocáveis enquanto que os de potássio foram mais retardados do que os de sódio devido ao menor raio de hidratação do potássio. Foram realizadas análises com o microscópio de varredura eletrônica (SEM, sigla em inglês) para a caracterização da estrutura mineral dos solos. Partículas regulares e porosas, como esponjas, foram verificadas em solos virgens que continham cristais possivelmente de alumino-sicilicatos. Análises com espectroscópio de energia dispersiva (EDS, sigla em inglês) indicaram a presença de Si, Al, Ca, Ti, Fe, K, e Na. Esses resultados indicam a possibilidade de se usar o Solo Vermelho como um adsorvente.

Resumo Inglês:

Liners play an important role in minimizing migration of contaminants and are frequently constructed with natural materials serving as the primary barrier to contain chemicals and potentially harmful pollutants from municipal toxic waste leachates. To improve the performance of liners, additives like lime and cement at low percentages were added to Red Soil of Bangalore. Heavy metals like hexavalent chromium, copper and zinc and alkali metals like sodium and potassium were taken as contaminants. Batch leaching tests on 50 samples were performed according to ASTM D 3987 – 85 for soil and soil mixtures with contaminants. The heavy metals were potentiometrically monitored using ion selective mercury and platinum electrodes. The alkali metals were determined using a Flame Photometry. It has been observed that the retention of heavy metals elements followed the order copper> zinc>chromium over a period of 7 to 28 days. Chromium, zinc and copper attained equilibrium in this period as confirmed based on conductivity and pH data. Cement and lime had significant effect on copper and zinc. Specific adsorption of Cu onto CaCO3 surfaces may control Cu concentration in solution. Zn adsorption increases with pH; Zinc hydrolysed at pH > 7.7 and these hydrolyzed species are strongly adsorbed to soil surfaces. Cr was retained only by 50% and additives did not have much effect as it is subjected to nonspecific adsorption (temporary). Cr was found to be highly mobile in alkaline soils. It was observed that the retention of alkali metals follows the order: K > Na. Cement and lime had positive effect on the retention of Na and K. Sodium ion retarded immediately due to the removal of exchangeable cations, whereas potassium retarded more than sodium due to the lower hydrated radius of potassium. Scanning Electron Microscopy (SEM) characterization tests were performed to understand the soil mineral structure. Regular porous, sponge like, particles were detected in virgin soil containing crystals possibly of alumino sicilicate. Energy Dispersive Spectroscope (EDS) analysis indicated the presence of Si, Al, Ca, Ti, Fe, K, and Na. These results indicate the possibility of using Red Soil as an adsorb