- Tytuł:
-
Effect of ultrasound on extraction of heavy metals from sewage sludge in the context of a potential ecological risk assessment
Wpływ ultradźwięków na ekstrakcję metali ciężkich z osadów ściekowych w kontekście oceny potencjalnego ryzyka ekologicznego - Autorzy:
-
Tytła, Malwina
Słaby, Krzysztof
Widziewicz-Rzońca, Kamila
Miszczak, Ewa
Kernert, Joanna
Klyta, Justyna - Powiązania:
- https://bibliotekanauki.pl/articles/24202647.pdf
- Data publikacji:
- 2022
- Wydawca:
- Szkoła Główna Służby Pożarniczej
- Tematy:
-
sewage sludge
heavy metals
sequential extraction
ultrasound
ecological risk
osady ściekowe
metale ciężkie
ekstrakcja sekwencyjna
ultradźwięki
ryzyko ekologiczne - Opis:
-
The aim of the research was to investigate the effect of ultrasound waves on the recovery of heavy metals (HMs) from sewage sludge. For this purpose, we conducted a three-step sequential extraction process proposed by the Community Bureau of Reference (BCR; presently the Standards, Measurements and Testing Programme). In the experiment use was made of certified reference material ERM-CC144 SEWAGE SLUDGE (Joint Research Centre; JRC). The content of heavy metals (Cd, Cr, Cu, Ni, Pb, and Zn) in certified material was determined by atomic absorption spectrometry using the Avio 200 ICP-OES apparatus (PerkinElmer Inc.). To reduce the sequential extraction time, ultrasound treatment was used instead of long hours of shaking. Sonication was conducted in an ultrasonic bath (Sonic-5; Polsonic). The sonication time was set at 20, 40 and 70 minutes. The frequency, power and temperature during the ultrasound treatment were kept constant. The recovery values of heavy metals obtained by the modified sequential extraction method were at similar levels to those achieved by the conventional one. Moreover, it has also been shown that after only 20 minutes of sonication, the recovery values can be obtained similarly as for the conventional method. In order to check whether the ultrasound waves have a significant impact on the distribution of heavy metals in the chemical fractions of sewage sludge, the percentage share for each element was calculated and the potential ecological risk analysis was conducted. This was possible thanks to the fact that the material used for production of ERM-CC144 (JRC) is sewage sludge of domestic origin. The obtained results revealed that ultrasound treatment does not significantly influence the distribution of analysed heavy metals in the chemical fractions of sewage sludge, with one exception, i.e., Zn. The assessment of the ecological risk was performed using Risk Assessment Code (RAC) index, which includes the content of metals in the most mobile fraction, i.e., bound to carbonates. The calculated values of RAC indicated that Zn posed the highest ecological risk. However, it can be also confirmed that the application of ultrasound treatment in the sequential extraction procedure does not have a significant impact on the interpretation of results of the ecological risk assessment. What is more, it confirms the legitimacy of using the discussed modification in the sequential extraction of heavy metals from sewage sludge.
Celem pracy było zbadanie wpływu oddziaływania fali ultradźwiękowych na wielkość odzysku metali ciężkich z osadów ściekowych. W tym celu przeprowadzono proces trzystopniowej ekstrakcji sekwencyjnej zaproponowanej przez Community Bureau of Reference (BCR; aktualnie Standards, Measurements and Testing Programme). W badaniach wykorzystano certyfikowany materiał odniesienia ERM-CC144 SEWAGE SLUDGE (Joint Research Centre; JRC). Zawartość metali ciężkich (Cd, Cr, Cu, Ni, Pb, Zn) oznaczono przy użyciu spektrometru absorpcji atomowej Avio 200 ICP-OES (PerkinElmer Inc.). Aby skrócić czas ekstrakcji sekwencyjnej, w miejsce wielogodzinnego wytrząsania zastosowano obróbkę ultradźwiękami. Proces nadźwiękawiania prowadzono w łaźni ultradźwiękowej (Sonic-5; Polsonic). Czas nadźwiękawiania wynosił: 20, 40 i 70 minut. Częstotliwość, moc oraz temperaturę podczas obróbki ultradźwiękowej utrzymywano na stałym poziomie. Wartości odzysków dla metali ciężkich uzyskane z zastosowaniem zmodyfikowanej metody ekstrakcji sekwencyjnej były zbliżone do tych otrzymanych dzięki metodzie konwencjonalnej. Ponadto wykazano również, że już po 20 minutach nadźwiękawiania można uzyskać wartości odzysków jak dla metody konwencjonalnej. W celu zbadania, czy fale ultradźwiękowe wpływają istotnie na zawartość metali ciężkich w poszczególnych frakcjach chemicznych osadów ściekowych, obliczono udział procentowy dla każdego z pierwiastków, a następnie przeprowadzono ocenę potencjalnego ryzyka ekologicznego. Ocena ta była możliwa dzięki temu, że w skład materiału ERM-CC144 (JRC) wchodzą osady ściekowe pochodzenia komunalnego. Uzyskane wyniki wskazują, że obróbka ultradźwiękowa nie wpływa istotnie na udział analizowanych metali ciężkich we frakcjach chemicznych osadów ściekowych, za wyjątkiem cynku. Ocenę ryzyka ekologicznego przeprowadzono przy pomocy wskaźnika Risk Assessment Code (RAC), który uwzględnia zawartość metali w najbardziej mobilnej frakcji, czyli tej związanej z węglanami. Obliczone wartości RAC wskazują, że największe ryzyko ekologiczne powoduje cynk. Można również stwierdzić, że zastosowanie ultradźwięków w procedurze ekstrakcji sekwencyjnej nie wpływa istotnie na interpretację wyników oceny ryzyka ekologicznego. Jednocześnie potwierdza to zasadność stosowania omawianej modyfikacji w procesie ekstrakcji sekwencyjnej metali ciężkich z osadów ściekowych. - Źródło:
-
Zeszyty Naukowe SGSP / Szkoła Główna Służby Pożarniczej; 2022, 83; 19--31
0239-5223
2720-0779 - Pojawia się w:
- Zeszyty Naukowe SGSP / Szkoła Główna Służby Pożarniczej
- Dostawca treści:
- Biblioteka Nauki
Artykuł