Experimental and theoretical consideration of the factors influencing cationic pollutants retention by seashell waste

Abstract

BACKGROUND Seashell waste (SW) is rich in biogenic calcium carbonate and potentially can substitute geological sources in various applications, such as the separation of heavy metals and radionuclides from contaminated solutions. This study aims to compare SW sorption efficiency towards different chemical species (Cu2+, Zn2+, Pb2+ and Sr2+) and to evaluate the effects of various factors based on the experimental data and modeling approach. RESULTS The reaction of SW with aqueous metal solutions is a combination of several processes that result in metal retention, Ca2+ release, and changes in pH. SW demonstrates variable selectivity for investigated cations, depending on their concentrations and reaction times. Maximum sorption capacities declined in the order Zn2+ > Pb2+ ≈ Sr2+ > Cu2+. The model based on general regression neural network (GRNN) architecture was developed, which enabled prediction of removal efficiency taking into account the process specific, metal specific parameters and their non‐linear interactions. Initial concentration and covalent radius of a cation exhibit the highest, while the initial pH the lowest significance. CONCLUSION Ecological problems caused by SW accumulation in coastal areas could be mitigated by mastering technologies for their practical utilization. The results obtained facilitate the understanding of cationic pollutants removal by SW in the range of experimental conditions, while the GRNN approach demonstrates advantages in modeling complex sorption processes. © 2017 Society of Chemical Industry

Utilization of waste materials in heavy metals and radionuclides imobilization by sorption

“…Pb, Cd, Cu, Zn, Ni, Co na otpadu ostriga i dagnji usled velikih TEHNIKA -NOVI MATERIJALI 28 (2019) 3 količina otpada poreklom iz ribarstva [30]. S obzirom da otpad morskih školjki sadrži velike količine biogenog kalcijum karbonata, te može da se koristi umesto geoloških izvora za sorpciju teških metala i radionuklida [33]. Upotreba otpada morskih školjki ublažila bi i ekološke probleme akumulacije ove vrste otpada u priobalnim područjima, posebno neodređenog (nespecifičnog) otpada školjki [33].…”

“…S obzirom da otpad morskih školjki sadrži velike količine biogenog kalcijum karbonata, te može da se koristi umesto geoloških izvora za sorpciju teških metala i radionuklida [33]. Upotreba otpada morskih školjki ublažila bi i ekološke probleme akumulacije ove vrste otpada u priobalnim područjima, posebno neodređenog (nespecifičnog) otpada školjki [33]. Neka od ispitivanja na ovom otpadnom materijalu obuhvatila su određivanje efikasnosti sorpcije Cu 2+ , Zn 2+ , Pb 2+ i Sr 2+ [33], kao i ekstrakciju Cu 2+ jona iz sintetičkih rastvora i otpadnih voda [34].…”

“…Upotreba otpada morskih školjki ublažila bi i ekološke probleme akumulacije ove vrste otpada u priobalnim područjima, posebno neodređenog (nespecifičnog) otpada školjki [33]. Neka od ispitivanja na ovom otpadnom materijalu obuhvatila su određivanje efikasnosti sorpcije Cu 2+ , Zn 2+ , Pb 2+ i Sr 2+ [33], kao i ekstrakciju Cu 2+ jona iz sintetičkih rastvora i otpadnih voda [34]. Nespecifični otpad školjki pokazao je različitu selektivnost u odnosu na ispitivane katjone.…”

“…Nespecifični otpad školjki pokazao je različitu selektivnost u odnosu na ispitivane katjone. Maksimalni sorpcioni kapaciteti opadali su u nizu Zn 2+ > Pb 2+ ≈ Sr 2+ > Cu 2+ , pri čemu je maksimalni sorpcioni kapacitet pri sorpciji Zn 2+ jona oko tri puta veći (4,77 mmol/g) od Pb 2+ i Sr 2+ (1,55 i 1,53 mmol/g, redom), a daleko veći od vrednosti dobijene za jon Cu 2+ (0,21 mmol/g) [33]. Sa izuzetkom A. inaekuivalvis vrste (5,19 mmol/g Cu 2+ ) [30], neobrađeni otpad školjki pokazao je takođe niske vrednosti kapaciteta za Cu 2+ jone i u drugim studijama sa maksimalnim sorpcionim kapacitetima od 0,61 (20) i 0,14 [31] mmol/g.…”

“…na otpadu školjke kamenice pokazala su i veće sorpcione kapacitete (8,62 i 7,68 mmol/g, redom) [32]. Pored vrste školjki, pokazano je da maksimum sorpcije zavisi i od eksperimenih uslova kao što je veličina čestica sorbentnog materijala [33]. Količina i granulacija otpada školjke, kao i njihove interakcije, generalno predstavljaju najuticajnije faktore, kao i pH vrednost rastvora [34].…”