Extracția Cu și a Zn din soluții metalice monocomponente sau binare utilizând hidroxiapatita

Contaminarea apelor, solurilor si sedimentelor cu metale toxice poate afecta plantele, animalele si fiintele umane.

Biodisponibilitatea ionilor metalici poate fi redusa prin captarea lor in minerale cu solubilitati scazute.

Acest studiu a investigat sorbtia Cu si Zn(aq) pe suprafete cu hidroxiapatita. Serii de experimente au fost duse la bun sfarsit utilizand hidroxiapatita sintetica. Metalele au fost aplicate ca specii simple sau binare, in ordinea cresterii concentratiei metalului de la 0 – 8 mmol/l, la temperatura de 25 ± 2°C. Capacitatea de indepartare a hidroxiapatitei a fost de 0,016 – 0,764 mmol in cazul Cu/g si 0,015 – 0,725 mmol in cazul Zn/g. In sistemul binar Cu – Zn sorbtia competitiva a metalelor a avut loc cu reducerea capacitatii de indepartare pana la 13 – 76% pentru Cu si respectiv 16 – 63% pentru Zn, comparativ cu alte sisteme metalice monocomponente sau binare. Sorbtia Cu si a Zn a fost bine caracterizata de modelul Langmuir. Imobilizarea metalelor grele a fost atribuita unui mecanism constituit din doua faze: in prima faza rapida are loc complexarea suprafetei si in cea de-a doua faza dizolvarea partiala a hidroxiapatitei si schimbul ionic cu Ca, urmata de precipitarea metalelor grele ce contin hidroxiapatita.

1.Introducere

Contaminarea apelor cu metale grele provenite din operatii miniere, operatii de

metalizare, industria textila, operatii de tabacire constituie o problema de mediu majora. Metalele grele sunt un mare concern datorita toxicitatii lor extreme de ridicate, chiar si la concentratii scazute si datorita tendintei lor de acumulare in lantul trofic. Datorita riscului lor ridicat au fost incluse in Lista de Poluanti Prioritari a Statelor Unite (USEPA). Cuprul poate cauza afectiuni neurotoxice si hepatice.De asemenea, inhalarea continua de Cu poate cauza cancer la plamani. Zincul joaca un rol important in functia biologica, dar in concentratii ridicate poate cauza semnale de alarma in sistemul gastro-intestinal. In consecinta, extractia Cu si a Zn din apele reziduale devine o necesitate.

Metodele conventionale pentru extractia metalelor grele din ape si ape reziduale includ: oxidarea, reducerea, precipitarea, filtrarea prin membrane, schimbul ionic, operatii electrochimice, tratamente biologice si adsorbtia. Pe langa toate tehnologiile disponibile, adsorbtia pe substrat solid a fost folosita ca unul dintre cele mai potrivite procedee de extractie a metalelor grele din solutii. Pentru extractia din metalele grele s-au utilizat solide precum:biomasa, panze de dipoli, carbine activ si diferite cleiuri. Pe langa amendamentele date in ceea ce priveste mineralele, mineralele fosfatice au dobandit o atentie crescuta in ultimii ani. Multe studii au fost efectuate pentru a evalua eficienta fosfatilor in remedierea apelor si solurilor contaminate. Obiectivul este de-a elimina metalele, prin formarea unor fosfati metalici cu solubilitate scazuta si care sunt stabili sub actiunea diferitilor factori de mediu.

Hidroxiapatita (HA)[Ca10(PO4)6(OH)2] este un compus anorganic unic datorita capacitatii ridicate de extractie a ionilor metalelor grele divalente, de asemenea HA sintetica a fost utilizata pentru extractia metalelor grele precum: Pb, Zn, Cu, Cd, Co si Sb din ape. Mecanismul de reactie pentru imobilizarea metalului include:

a. un proces de schimb ionic;

b. complexarea suprafetelor;

c. dizolvarea HA si precipitarea unui fosfat metalic;

d. substitutia Ca din HA, cu un alt metal in timpul recristalizarii.

Insa datorita, cunoasterii limitate a contributiei fiecarui proces in extractia metalelor, se pare ca aceste mecanisme pot fi imbunatatite. In acest studiu, termenul de sorbtie este folosit ca, termen general pentru a defini afinitatea metalelor din solutii fata de suprafete ce contin HA.

Apele reziduale sunt sisteme multicomponente si competitia dintre metalele grele se reduce la eficienta amendamentelor in ceea ce priveste extractia metalelor grele din asemenea de solutii. Oricum, putine studii au evaluat competitivitatea sorbtiei metalelor grele de catre HA sintetica.

Obiectivele de lucru au fost:

a. investigarea retentiei Cu si Zn in solutii apoase de catre HA, in sisteme monocomponente si sisteme dinamice;

b. examinarea efectelor unui metal asupra sorbtiei altui metal.