ТЕХНОЛОГІЇ СОРБЦІЙНОГО ОЧИЩУВАННЯ СТІЧНИХ ВОД ВІД ВАЖКИХ МЕТАЛІВ: ДОСВІД ВИКОРИСТАННЯ ТА ІННОВАЦІЇ
DOI:
https://doi.org/10.31734/agronomy2023.27.046Ключові слова:
силікатні та карбонатні мінерали, біосорбенти, сорбція, важкі метали, стічні води, очищуванняАнотація
Подано результати досліджень використання різних типів сорбентів (природних силікатних мінералів та їх модифікованих форм, біосорбентів різної природи на основі відходів) та комплексних біотехнологій для очищування стічних вод від іонів-полютантів.
Наведено приклади досліджень природних сорбентів-мінералів та біосорбентів різного походження, їх селективність для забруднювальних речовин, акцентовано їхні переваги та недоліки. Доведено доцільність подальших пошуків нових сорбційних та біосорбційних технологій як найкращих методів очищення техногенних вод за економічними показниками та ефективністю очищування.
Описано властивості природних модифікованих сорбентів різного походження. Встановлено особливості механізмів зв’язування іонів-полютантів, зокрема важких металів, завдяки сучасним методам інфрачервоної спектроскопії, фотоелектронної спектроскопії та рентгенівської абсорбційної спектроскопії, ядерного магнітного резонансу, рентгенівської скануючої електронної мікроскопії. Зазначено переваги сучасних фізико-хімічних методів, зокрема рентгенівської абсорбційної спектроскопії, як потужного інструменту для оцінки механізмів зв’язування різних біоматеріалів.
Досліджено можливості валоризації органічних відходів агропромислового та інших виробництв, що відкривають перспективи широкомасштабного впровадження інноваційних комплексних технологій з використанням біосорбентів для очищування стічних вод.
Доведено ефективність комплексного поєднання сорбційних та інших технологій очищування стічних вод від забруднювальних речовин різної природи, пошук нових, дешевих та ефективних сорбційних матеріалів для оптимізування якісних показників водних об’єктів навколишнього середовища згідно з принципами сталого розвитку.
Посилання
Abbas S. Z. et al. A review on mechanism and future perspectives of cadmium-resistant bacteria: International Journal of Environmental Science and Technology. 2017. Vol. 15 (1). P. 243–262.
Abbas S. Z. et al. Isolation, identification, characterization, and evaluation of cadmium removal capacity of Enterobacter species: JBasicMicrob. 2014. Vol. 54. Iss. 12. P. 1279–1287.
Abdi O., Kazemi M. A review study of biosorption of heavy metals and comparison between different biosorbents. J. Mater. Environ. Sci. 2015. No 6 (5). P. 1386–1399.
Arsenie T. et al. Evaluation of the Adsorptive Performances of Rapeseed Waste in the Removal of Toxic Metal Ions in Aqueous Media: Water. Switzerland. 2022. № 14 (24). P. 4108.
Arjomandzadegan M. et al. Efficacy evaluation and kinetic study of biosorption of nickel and zinc by bacteria isolated from stressed conditions in a bubble column. Asian Pacific Journal of Tropical Medicine. 2014. Vol. 7, Supplement 1. P. 194–198.
Barbulova A., Colucci. G., Apone. F. New Trends in Cosmetics: By-Products of Plant Origin and Their Potential Use as Cosmetic Active Ingredients. Cosmetics. 2015. Vol. 2. P. 82–92.
Barco A., Bona S., Borin M. Plant species for floating treatment wetlands: a decade of experiments in North Italy. Sc. Tot. Environ. 2021. Times. 751. P. 141–666.
Bharath G. et al. Development of adsorption and electrosorption techniques for removal of organic and inorganic pollutants from wastewater using novel magnetite/porous graphene-based nanocomposites. Separation and Purification Technology. 2017. Vol. 188, 29. P. 206–218.
Calheiros C. S., Rangel A. O., Castro P. M. Treatment of industrial wastewater with two-stage constructed wetlands planted with Typha latifolia and Phragmites australis. Bioresour. Technol. 2009. No 100 (13) . P. 3205–3213.
Chen Y. et al. Adsorption of lead ions and methylene blue on acrylate-modified hydrochars: Bioresource Technology. 2023. Vol. 379. Р. 129067.
Chubar N. et al. Heavy metal biosorption on cork biomass: effect of the pretreatment. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 2004. Vol. 238. Р. 51–58.
Clave E. et al. Crude and modified corncobs as complexing agents for water decontamination. Journal of Applied Polymer Science. 2003. Vol. 91. P. 820–826.
Fang J. et al. Minireview of potential applications of hydrochar derived from hydrothermal carbonization of biomass: Journal of Industrial and Engineering Chemistry. 2018. Vol. 57, 25. P. 15–21.
Fei Y., Hang Hu. Y. Recent progress in removal of heavy metals from wastewater. A comprehensive review. Chemosphere. 2023. Vol. 335. P. 139.
Ferrarini F. at al. «An open and extensible sigma-profile database for COSMO-based models». AIChE Journal. 2018. No 64 (9). P. 3443–3455.
Ghosh T. et al. Biosorption of heavy metal by bacteria for sustainable crop production. Materials Today: Proceedings: Elsevier. 2022. Vol. 51 (1). P. 465–469.
Hong Yu. at al. Innovative use of silvichemical biomass and its derivatives for heavy metal sorption from wastewater: Int. J. Environment and Pollution. 2008. Vol. 34, No 1/2/3/4. P. 427–450.
Jóźwiakowski K. et al. Technological reliability of pollutant removal in different seasons in one-stage constructed wetland system with horizontal flow operating in the moderate climate. Separation and Purification Technology. 2020. Vol. 238. P. 116439
Keng, Pei Sin et al. Removal of Hazardous Heavy Metals From Aqueous Environment by Low-Cost Adsorption Materials. Civil and Environmental Engineering Faculty Publications. 2014. URL: http: //https://engagedscholarship.csuohio.edu/encee_facpub/100/.
Khomenko V. Effective means of cleaning the environment from harmful pollution, including radioactive, using natural sorbents from deposits of Ukraine. 2013. URL: http: // marko-ta-harko.io.ua/.../villen_homenko._efektivni_zasobi_ochishchenn (Accessed 12 June 2023).
Kumar B. et al. Biosorbents for heavy metal removal: Chapter 18. Microbial Ecology of Wastewater Treatment Plants. 2021. P. 377–394.
Kurniawan B. et al. Macrophytes as wastewater treatment agents: nutrient uptake and potential of produced biomass utilization toward circular economy initiatives. Sci. Total Environ. 2021. 790. Р. 148219.
Malovanyy M. et al. The perspective of using the «open biological conveyor» method for purifying landfill filtrates. Environmental Nanotechnology. Monitoring & Management. 2021. Vol. 16. Р. 100611.
Marzec M. et al. The efficiency and reliability of pollutant removal in a hybrid constructed wetland with common reed, manna grass, and Virginia mallow. Water. 2018. No 10 (10). P. 1445.
Mazurak O., Solovodzinska I., Mazurak A., Grynchyshyn N. Reagent removal of heavy metals from waters of coal mines and spoil tips of the Lviv-Volyn industrial mine region. Journal of Ecological Engineering. 2019. Vol. 20, iss. 8. Р. 50–59.
Micek A. et al. Technological reliability and efficiency of wastewater treatment in two hybrid constructed wetlands in the Roztocze National Park (Poland). Water. 2020. No 12 (12). P. 3435.
Niksirat M. Removal of Mn from aqueous solutions, by activated carbon obtained from tire residuals. SN Appl. Sci. 2019. No 1. P. 782.
Omenesa Idris M. et al. Introduction of adsorption techniques for heavy metals remediation. Chapter 1. Emerging Techniques for Treatment of Toxic Metals from Wastewater, 2023. P. 1–18.
Pavlenko V. M., Tobilko V. Yu. Purification of the water environment from heavy metals using sorption materials based on silicate dispersions. Aleku Russo (BSU, Moldova). 2020. Issue No 3. P. 26–30.
Qin H. The improved methods of heavy metals removal by biosorbents: A review. Environmental. Pollut. 2020. No 258. 113777 p.
Rouibah K. et al. Biosorption of zinc (II) from synthetic wastewater by using Inula Viscosa leaves as a low-cost biosorbent: Experimental and molecular modeling studies: Journal of Environmental Management. 2023. Vol. 326, Part A. 15. 116742.
Sakalova H. V. Scientific and theoretical basis of the combined processes of cleaning water environments by using natural sorbents: thesis. ... Dr. technical Sciences: Lviv, 2016. 329 p.
Saravanan A. et al. Mixed biosorbent of agro waste and bacterial biomass for the separation of Pb(II) ions from water system. Chemosphere. 2021. No 277. Р. 130236.
Tobilko V. Yu. Development of sorption technologies for water protection against contamination by heavy metals and radionuclides: dissertation. … PhD in Technical Sciences: 21.06.01. Kyiv, 2016. 184 p.
Yong Wu et al. Efficiency and mechanism in preparation and heavy metal cation/anion adsorption of amphoteric adsorbents modified from various plant straws: Science of the Total Environment. 2023. Vol. 884. P. 163887.
Zasidko I. et al. Complex technology of sewage purification from heavy-metal іons by natural adsorbents and utilization of sewage sludge. Journal of Ecological Engineering. 2019. No 20 (5). P. 209–216.
