An Overview of Adsorption Technique for Heavy Metal Removal from Water/Wastewater: A Critical Review

Su/Atıksuda Ağır Metal Giderimi için Adsorption Tekniğine Genel Bir Bakış: Önemli Bir İnceleme

Abstract

Heavy metal pollution in the environment and effects on human health is within the most important issues. Because of continuous deterioration of water quality and persisting contamination level it has been observed and concerned by the scientists. Recently, to remove heavy metals from water/wastewater using various methods has been extensively studied. In conventional technologies, heavy metal removal/remediation is provided expensive because of non-regenerable materials used and high costs. Adsorption processes are being widely performed by several researchers for this purpose and various materials have been frequently used as adsorbent. It has been proved that adsorption is an effective method for purification, because of significant advantages including stability, utility, low-cost, ease of operation and performance. As adsorption technology is reduce the heavy metal ions concentrations to very low levels and because of using various low-cost adsorbent materials including biosorbents, clays, activated carbons, zeolites, metal oxides, it has major advantages. Metal adsorption onto adsorbent material, especially on agricultural wastes is a rather complex process because it is controlled by various factors. This process includes complexation, chemisorption, adsorption-complexation on surface and pores, micro precipitation, ion exchange. When used biological materials for adsorption process, some functional groups including sulphydryl, amido, hydroxyl and carboxyl, attach metal ions from water. This paper reviews the available adsorbent materials that have been used to heavy metal removal from water/wastewater and evaluates this technique advantages. Herein, the biosorbents such as banana peel, astragalus, chestnut sheel, natural adsorbents including clay also some artificial materials, like carbon-nanomaterials, zeolites, metal oxides, are reviewed as adsorbent materials for removal of different heavy metal ions like As(V), Pb(II), Cd(II), Cr(VI), Th(IV) and Eu(III) from water/wastewater.

Özet

Çevredeki ağır metal kirliliği ve insan sağlığına etkileri en önemli konulardır. Su kalitesinin sürekli bozulması ve kirlenmenin devam etmesi nedeniyle, bilim adamları tarafından gözlemlenmekte ve endişe edilmektedir. Son zamanlarda, çeşitli yöntemler kullanarak ağır metallerin su/atık sudan uzaklaştırılması kapsamlı bir şekilde incelenmektedir. Geleneksel teknolojilerde, ağır metal uzaklaştırması/su kalitesinin iyileştirilmesi, kullanılan yenilenemez malzemeler ve yüksek maliyetler nedeniyle pahalıdır. Adsorpsiyon prosesleri bu amaçla birçok araştırmacı tarafından yaygın bir şekilde yürütülmektedir ve absorban olarak sıklıkla çeşitli malzemeler kullanılmaktadır. Kararlılık, yararlılık, düşük maliyet, kullanım kolaylığı ve performans gibi önemli avantajlardan dolayı adsorpsiyonun arıtma için etkili bir yöntem olduğu kanıtlanmıştır. Adsorpsiyon teknolojisi, ağır metal iyonu konsantrasyonlarını çok düşük seviyelere düşürdüğünden ve biyoadsorbanlar, killer, aktif karbonlar, zeolitler, metal oksitler gibi düşük maliyetli adsorban materyallerin kullanılması nedeniyle büyük avantajlara sahiptir. Adsorban materyali üzerine metalin adsorpsiyonu, özellikle de tarımsal atıklara metal adsorpsiyonu, çeşitli faktörler tarafından kontrol edilen oldukça karmaşık bir süreçtir. Bu işlem, kompleksleşme, kimyasal adsorpsiyon, yüzey ve gözeneklerde adsorpsiyon-kompleksleşme, ağır metal hidroksit yoğunlaşması, mikro çökelme, iyon değişimi içerir. Adsorpsiyon işlemi için biyolojik materyal kullanıldığında hidroksil, karboksil, sülfidril ve amido gibi bazı fonksiyonel gruplar sudaki metal iyonlarını tutarlar. Bu makale, sudan/atıksudan ağır metal gideriminde kullanılan adsorban materyalleri ve bu tekniğin avantajlarını değerlendirir. Burada, muz kabuğu, keven, kestane kabuğu gibi biyoadsorbanlar ve kilinde içinde bulunduğu doğal adsorbanlar, karbon nanomalzemeleri, zeolitler, metal oksitler gibi bazı yapay malzemelerin adsorban olarak As(V), Pb(II), Cd(II), Cr(VI), Th(IV) ve Eu(III) gibi farklı ağır metal iyonlarının sudan/atık sudan giderilmesi incelenmektedir.