Sorption behaviour of heavy metals on solid waste matrix in landfills

Abstract

VI ÖZET AĞIR METALLERİN DÜZENLİ DEPOLAMA ALANLARINDA KATI ATIKTA SORPSİYON ÖZELLİĞİ Bu çalışmada, düzenli depolama alanlarındaki katı atığı temsil edecek şekilde iki ayrı kompozisyonda hazırlanmış çöp numunesindeki seçilmiş ağır metallerin, tekil ve metal karışımı olarak yüklendiği durumlar için adsorpsiyonu araştırılmıştır. Bu çalışmanın amacı, değişik kompozisyondaki çöpün adsorplama verimleri üzerine etkisi ve bu özelliğin düzenli depolama alanlarında içsel ağır metal giderim mekanizması ile evsel katı atıkların yeniden bertaraf alternatiflerine yardımcı olacaktır. Herhangi bir düzenli depolama sahasında bulunma kolaylıkları açısından dört ağır metal (demir, bakır, çinko ve nikel) seçilmiştir. Deneysel çalışmalar esnasındaki ortam şartları pH 7.0, sıcaklık 23 ± 2 °C ve bastırılmış mikrobiyal parçalanmadır. Adsorpsiyon izotermleri Freundlich ve Langmuir adsorpsiyon modelleri ile değerlendirilmiştir. İzoterm hesaplamaları değişik miktarlardaki katı atığın sabit miktarda ağır metalle karışımı sonucu yapılmıştır. Burada birim adsorban maddenin tutunan maddeye oram beş defa değiştirilmiştir. Her iki çöp kompozisyonu için deneysel sonuçlar eşik zamana ulaşmanın metalden metale fark gösterdiği fakat bütün metallerin genellikle 7 saat içinde eşik zamana ulaştığım göstermiştir. Her iki çöp kompozisyonu ve tekil ve metal karışımı durumları için sorbsiyon potansiyelleri Freundlich ve Langmuir sorpsiyon sabitleri ile belirlenmiştir. Katı atık birinci çeşit (Wl: yüzde 76 organik içerikli) ve katı atık ikinci çeşit (W2: yüzde 15 anorganik içerikli) çöpleri, tekil ve metal karışımı durumlarında ağır metal adsorpsiyon verilerinden çoğu, Freundlich izoterminden çok küçük bir farkla Langmuir izotermine daha çok uyum sağlamıştır.. Ayrıca, Wl ve W2 Langmuir modeli ile karşılaştırıldığında, Wl W2'den daha uyumludur. Langmuir adsorpsiyon kapasite sabiti (M) cinsinden karşılaştırma yapıldığında, genellikle tekil metal durumunda W2'nin ve metal karşımı durumunda Wl'in az farklılıkla iyi adsorplanma kapasitesine sahip olduğu sonucuna varılmıştır. Bundan başka, bütün metaller içindevıı Zn'nin tekil metal durumunda W2'ye en çok adsorplandığı sonucuna da varılmıştır. Bu çalışmanın sonuçlan düzenli depolama alanlarında ağır metal adsorpsiyonun olabileceğini göstermiştir.

IV ABSTRACT SORPTION BEHAVIOR OF HEAVY METALS ON SOLID WASTE MATRIX IN LANDFILLS In this study, sorption behavior of selected heavy metals was investigated in terms of individual and mixed loads on two different waste compositions of solid waste matrices representing landfill environment was investigated. The aim of this study was to understand the sorptive efficiencies of different compositions of solid waste matrix and this property might prove helpful for the codisposal alternatives of municipal solid waste in landfills by the in-situ removal of heavy metals. Four heavy metals (Iron, Copper, Zinc, and Nickel) were chosen because of their availability in any landfill site. The conditions during all experimental runs were pH 7.0, temperature 23 ± 2 °C and suppressed microbial degradation. The sorption isotherms were evaluated by the application of Freundlich and Langmuir sorption models. Isotherm calculations were done by mixing variable quantities of solid waste with fixed quantities of heavy metals. The ratio of mass of adsorbate per unit mass of adsorbent was changed five times, by changing only the adsorbent amount. The results for both waste compositions showed that the time required to reach equilibrium varied from metal to metal but all reached equilibrium generally within first 7 hours. The potential of sorption for both solution types and for both composition of wastes were investigated by the Freundlich and Langmuir sorption constants. The adsorption data in most cases of solid waste type 1 (Wl: with 76 per cent organic content) and solid waste type 2 (W2: with 15 per cent inorganic content) from individual and mixed solutions, exhibited slightly better fits with Langmuir isotherm than with Freundlich isotherm. Also, when the Langmuir plots of Wl and W2 are compared, Wl had better fits than W2. In terms of Langmuir adsorption capacity constant (M), generally from individual solution W2 and from mixed solution Wl was found to have slightly good adsorption capacity towards all considered metals. Moreover, Zn adsorption from individual metal solution onW2 was found to be the highest among metals. The results of this study indicated that the adsorption of heavy metals is possible in landfills.