Four different kinds of filter-materials with reactive surfaces have been studied concerning their capacity to absorb heavy metals in leachate from a municipal waste deposit. The heavy metals studied were: lead, cadmium, copper, mercury, chromium, nickel and zinc. The leachate contains high levels of dissolved organic carbon (DOC) and has a high pH-value along with a high buffer capacity. These characteristics of the leachate make it difficult to remove pollutants and require efficient filters. The filters that were examined in the report are blast-furnace slag with CaO, sand covered with iron oxides, olivine and nepheline. The experiment was carried out in two sets, starting with batch experiments followed by a column study. The objective of the batch experiments was to find out how variations in pH affected the sorption capacity of the materials. The interval used during the test was from pH 5 to pH 10. The computer program VisualMinteq was used to evaluate the dominating sorption processes when the materials interacted with the solutions. Two different kinds of solutions were used in the batch experiment. One of them was the leachate, to which known concentrations of heavy metals were added (about 1 μM) and the other consisted of sodium nitrate, a solution without organic compounds, which was used as a reference. The sodium nitrate solution was also spiked with the same concentration of heavy metals as the leachate. The results from the batch experiment showed that the sorption of heavy metals was lowered if the DOC level was high. No relation between pH and sorption ability could be found for the leachate, but for some metals in the sodium solution a higher pH improved the removal of heavy metals. The two materials that showed best results in the batch experiment were the blast-furnace slag and the sand with iron oxides. These materials were used in the column study. The olivine material was somewhat better than the nepheline in the batch experiment. Four columns were used in the column study, two for each material. Leachate with heavy metals was pumped into the columns with a specific flow rate; at first a low flow rate was used and when half the experiment time had passed the flow rate was increased. The flow rates used were 0.12 m/24 h and 0.62 m/24 h. The outcome of the column experiment showed that the slag had the highest ability to adsorb metals. The metal sorption was over 60 percent for lead, cadmium and zinc, where the highest sorption was obtained for lead. No affects were noticed when the flow rate was increased. / I detta examensarbete har fyra olika reaktiva filtermaterials kapaciteter att ur deponilakvatten avskilja tungmetallerna bly, kadmium, koppar, kvicksilver, krom, nickel och zink testats. Deponilakvatten är ett avloppsvatten med höga halter organiskt material (DOC), högt pH och en hög buffertkapacitet. Dess sammansättning ställer stora krav på ett filter och närvaron av ligander påverkar sorptionprocesserna. Filtren som ingått i studien är kalciumoxiddopad masugnsslagg, järnoxidtäckt sand, olivin och nefelin. Försöken utfördes i två delar, med inledande skakförsök och därefter kolonnförsök. I båda försöken användes lakvatten med en extra tillsats av tungmetaller. I skakförsöken användes även natriumnitrat; ett referensvatten utan organiska ligander, även det spikat med tungmetaller. I skakförsöken studerades avskiljningens pH-beroende för de olika filtren, med ett pH-intervall på ca 5 – 10. Därefter modellerades resultaten i jämviktsprogrammet VisualMinteq för att fastställa vilka processer som styr avskiljningen. Skakförsöken och kolonnförsöken utfördes båda i klimatrum vid 8 ºC, för att efterlikna markens naturliga temperatur. Resultaten från skakförsöken visade att masugnsslagg och järnoxidsand gav bäst avskiljning för de flesta tungmetaller. Olivin och nefelin var sämre metallsorbenter, där olivin uppvisade något bättre resultat än nefelin. Inget tydligt pH-beroende för lakvattnet kunde utläsas, men för natriumnitratlösningen gav en pH-höjning en ökad sorption för vissa metaller. Den kemiska jämviktsmodelleringen visade att den dominerande processen i filtermaterialen var sorption på filterytorna. De två filtermaterialen som visade bäst resultat i skakförsöken (slagg och järnoxid) studerades vidare i kolonnförsök, där ett bestämt lakvattenflöde pumpades genom kolonner packade med materialen. Två olika flödeshastigheter testades (0,12 m/dygn och 0,62 m/dygn) och sorptionen av metaller analyserades. Slaggen uppvisade högst avskiljningskapacitet av de studerade filtren. De metaller som sorberades bäst var bly, kadmium och zink (över 60 % avskiljning), där den högsta sorptionen erhölls för bly. Gemensamt för både skak- och kolonnförsöken var att sorptionen försvårades då halten organiskt material (DOC) ökade, vilket beror på att DOC konkurrerar med de reaktiva ytorna på filtren om att binda den fria metalljonen. Ingen minskande avskiljningseffekt av en flödesökning kunde utläsas.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:uu-88878 |
| Date | January 2005 |
| Creators | Hjelm, Veronica |
| Publisher | Uppsala universitet, Institutionen för geovetenskaper, Uppsala : Institutionen för geovetenskaper |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | Swedish |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | UPTEC W, 1401-5765 ; 05 006 |
Page generated in 0.0022 seconds