Agricultural waste material as potential adsorbent for sequestering heavy metal ions from aqueous solutions

ABSTRACT

Heavy metal remediation of aqueous streams is of special concern due to recalcitrant and persistency of heavy metals in environment. Conventional treatment technologies for the removal of these toxic heavy metals are not economical and further generate huge quantity of toxic chemical sludge. Biosorption is emerging as a potential alternative to the existing conventional technologies for the removal and/ or recovery of metal ions from aqueous solutions. The major advantages of biosorption over conventional treatment methods include: low cost, high efficiency, minimization of chemical or biological sludge, regeneration of biosorbents and possibility of metal recovery. Cellulosic agricultural waste materials are an abundant source for significant metal biosorption. The functional groups present in agricultural waste biomass viz. acetamido, alcoholic, carbonyl, phenolic, amido, amino, sulphydryl groups etc. have affinity for heavy metal ions to form metal complexes or chelates. The mechanism of biosorption process includes chemisorption, complexation, adsorption on surface, diffusion through pores and ion exchange etc. The purpose of this review article is to provide the scattered available information on various aspects of utilization of the agricultural waste materials for heavy metal removal. Agricultural waste material being highly efficient, low cost and renewable source of biomass can be exploited for heavy metal remediation. Further these biosorbents can be modified for better efficiency and multiple reuses to enhance their applicability at industrial scale.

INTRODUCTION

Toxic heavy metal ions get introduced to the aquatic streams by means of various industrial activities viz. mining, refining ores, fertilizer industries, tanneries, batteries, paper industries, pesticides etc. and posses a serious threat to environment (Celik and Demirbas, 2005; Friedman and Waiss, 1972; Kjellstrom et al., 1977; Pastircakova, 2004). The major toxic metal ions hazardous to humans as well as other forms of life are Cr, Fe, Se, V, Cu, Co, Ni, Cd, Hg, As, Pb, Zn etc. These heavy metals are of specific concern due to their toxicity, bio- accumulation tendency and persistency in nature (Friberg and Elinder, 1985; Garg et al., 2007; Randall et al., 1974). Several past disasters due to the contamination of heavy metals in aquatic streams are Minamata tragedy in Japan due to methyl mercury contamination and ‘‘Itai-Itai” due to contamination of cadmium in Jintsu river of japan (Friberg and Elinder, 1985; Kjellstrom et al., 1977).

چکیده

تصفیه فلزات سنگین از جریان های آب از اهمیت ویژه ای برخوردار است زیرا باعث کمبود و تحمل فلزات سنگین در محیط زیست می شود. فن آوری های تصفیه متعارف برای حذف این فلزات سنگین سنگین اقتصادی نیستند و مقدار زیادی از لجن شیمیایی سمی را تولید می کنند. جذب بیولوژیکی به عنوان یک جایگزین بالقوه برای فن آوری های معمول موجود برای حذف و یا بازیابی یون های فلزی از محلول های آبی در حال ظهور است. مزایای اصلی جذب بیولوژیکی نسبت به روش های معمول مرسوم عبارتند از: کم هزینه، راندمان بالا، به حداقل رساندن لجن شیمیایی یا بیولوژیکی، بازسازی بیوسوربین ها و امکان بازیافت فلز. زباله های زیستی سلولز منبع فراوانی برای جذب فلزات مهم هستند. گروههای عملکردی موجود در زیست توده ضایعات کشاورزی استامیدو، الکلی، کربونیل، فنل، آمید، آمینو، سولفیدریل و غیره دارای میل به یونهای فلز سنگین برای تشکیل مجتمع های فلزی یا کلات هستند. مكانيزم فرآيند جذب از جمله جذب، پيكسل كردن، جذب در سطح، نفوذ از طريق حفره ها و تبادل يون و غيره است. هدف اين مقاله بررسي ارائه اطلاعات پراكنده در دسترس در خصوص جنبه هاي مختلف استفاده از ضايعات كشاورزي براي حذف فلزات سنگين است. زباله های کشاورزی بسیار کارآمد، کم هزینه و منابع تجدیدپذیر سوخت زیستی می توانند برای احیاء فلزات سنگین مورد استفاده قرار گیرند. علاوه بر این این بیوسوربین ها می توانند برای بهره وری بهتر و استفاده مجدد چندگانه برای بهبود کاربرد در مقیاس صنعتی اصلاح شوند.

مقدمه

یون های سنگین فلزات سنگین با استفاده از فعالیت های صنعتی مختلف به ویژه در جریان آب های آبی معرفی می شوند. معادن، سنگ معدن و پالایش، صنایع کود، دباغی، باتری، صنایع کاغذی، آفت کش ها و غیره و تهدید جدی برای محیط زیست است (Celik and Demirbas، 2005؛ فریدمن و ویز، 1972؛ Kjellstrom et al.، 1977؛ Pastircakova، 2004). فلزات سنگین فلزات سنگین برای انسان و دیگر اشکال حیات عبارتند از Cr، Fe، Se، V، Cu، Co، Ni، Cd، Hg، As، Pb، Zn و غیره. این فلزات سنگین به دلیل سمیت آنها، گرایش انباشت زیستی و ماندگاری در طبیعت (Friberg and Elinder، 1985؛ Garg et al.، 2007؛ Randall et al.، 1974). چندین فاجعه گذشته به علت آلودگی فلزات سنگین در جریان های آبزی، تراژدی مینیماتا در ژاپن به علت آلودگی متیل جیوه و “Itai-Itai” به علت آلودگی کادمیوم در رودخانه یونسو ژاپن (Friberg and Elinder، 1985؛ Kjellstrom et al .، 1977).

Year: 2007

Publisher : ELSEVIER

By : Dhiraj Sud , Garima Mahajan, M.P. Kaur

File Information: English Language/ 11 Page / size: 153 KB

Download

سال : 1386

ناشر : ELSEVIER

کاری از : دیرج سود، گریما مهجان، محمد کائور

اطلاعات فایل : زبان انگلیسی / 11 صفحه / حجم : KB 153

لینک دانلود