TREATMENT OF WASTEWATER CONTAINING SOME HEAVY METALS USING SILICA GEL DERIVED FROM RICE HUSK *

OMAR, H.A.⁽¹⁾, RIZK, M.A.⁽²⁾ and DAIFULLAH, A.A.M.⁽³⁾

(1) Radiation Protection Department, (2) Soils and Water Research Department,  and (3) Hot Lab. Centre, Atomic Energy Authority, Egypt.

Key words: Agro-residues, Wastewater treatment, Adsorption,
Heavy metals, Silica gel, Natural sorbent.

معالجة المياه العادمة المحتوية على بعض المعادن الثقيلة باستخدام
السليكا جيل المشتقة من سرس الارز

هدى أحمد عمر و مجدى أحمد رزق و عبد الحكيم عبد الله محمد ضيف الله

خلاصـــة

أجريت هذه التجربة لتقييم السليكا جيل المستخرجة من القشرة الخارجية للأرز كمادة مازة وذلك لمعالجة نفايات المجارى المائية المحتوى على خليط من بعض العناصر الثقيلة مثل الحديد والكروميوم والنحاس والزنك والنيكل وقد اختبرت عوامل عديدة تؤثر على هذه المعالجة مثل زمن الرج (حتى 100 دقيقة) ورقم الحموضة والقلوية (2-8) وكتلة المادة المازة (0.01-0.2 جم).

أظهرت النتائج أن زمن الاتزان المطلوب لإدمصاص العناصر على السليكا جيل هو 90 دقيقة تقريباً وأن مدى التغطية للطبقة الأحادية لهلام السليكا لكل من الحديد والكروميوم والنحاس والزنك والنيكل كانت 19.7 ، 7.23 ، 4.08 ، 3.95 و2.19 مجم/جم، على التوالى، وأن الكمية الممتزة تزيد بزيادة قيم الرقم الهيدروجينى.

درست أيضا حركيات الإدمصاص لايونات المعادن على السليكا جيل على أساس معادلة Lagergren وقد وجد ان ثابت الإدمصاص لكل من الزنك و الحديد و النيكل و النحاس والكروميوم كانت 0.067 ، 0.0446 ، 0.0536 ، 0.05 و0.062 دقيقة^-1، على التوالى.

تشير نسبة الصوديوم المتبادل SAR قبل المعالجة بالإضافة الى الكمية الكلية للأملاح المذابة إلى سوء فى نوعية مياة الرى بغض النظر عن قيم SAR وبعد المعالجة، قلت الكمية الكلية للأملاح المذابة، لذلك فإن الإمداد بالمياة المعالجة يمكن أن يكون مصدر مياة للرى المحدود.

تشير ميكانكية الإدمصاص الى تفاعل تبادل ايونى على أسطح السليكا يتم من خلال إحلال البروتونات من مجموعة silanol بأيونات المعادن، لذلك فأن السليكا المحضرة يمكن استعمالها لمعالجة المياه والتخلص من العناصر الثقيلة وبالتالى يمكن إعادة استخدام المياه المعالجة.

ABSTRACT

Industrial wastewater usually contains very high levels of heavy metals. This study was carried out to investigate the potential use of silica gel, obtained from rice husk, in removing Fe²⁺, Cr³⁺, Cu²⁺, Ni²⁺ and Zn²⁺ cations from aqueous solutions using batch equilibrium technique.  In this concern, factors that affect the treatment, e.g. shaking time (up to 100 min), pH (2-8) and adsorbent mass (0.01-0.2g), were examined. The results showed that the equilibrium time required for the adsorption of metals onto silica gel was almost 90 min. The monolayer cover ages were 3.95, 19.7, 2.19, 4.08 and 7.23 mg/g for Zn, Fe, Ni, Cu and Cr, respectively. The adsorbed amount was increased with increasing pH value. The kinetics of selected metal ions sorption onto silica gel was studied on the basis of Lagergren equation. The rate constant (K_ad) was found to be 0.067, 0.0446, 0.0536, 0.05 and 0.062 min^-1 for Zn, Fe, Ni, Cu and Cr, respectively. Before treatment, sodium adsorption ratio (SAR) as well as total dissolved solids (TDS) indicated poor quality for irrigation regardless of the SAR value.  After treatment, TDS was decreased to 6590 μS/cm and SAR value was 2.41. Thus, treated water supply has a low SAR value and would be a source of restricted irrigation. The sorption mechanism indicated ion-exchange reaction on the silica surface was accomplished through the substitution of protons of the surface silanol groups by the metal ions. Consequently, the prepared silica has considerable potential for adsorption of metals of environmental concern as well as treated water can be re-used.