Application of stabilized nano zero valent iron and commercial immobilisation agents for remediation of sediment contaminated with toxic metals

Abstract

<p>Predmet istraživanja ove disertacije je mogućnost kori&scaron;ćenja nano nula<br />valentnog gvožđa stabilizovanog sa bentonitom, kaolinitom i karboksimetil<br />celulozom za imobilizaciju te&scaron;kih metala, kao i pona&scaron;anje i sudbina metala u<br />sedimentu. Istraživanja je usmero u dva pravca: prvi deo istraživanja ima za cilj,<br />pre svega da defini&scaron;e bolje razumevanje pona&scaron;anja metala u sedimentu i<br />određivanje njihove potencijalne mobilnost, biodostupnost i potencijalne<br />toksičnost na osnovu metoda sekvencijalne ekstrakcione procedure, kiselo<br />volatilnog sulfida i simultano ekstrahovanih metalau netretiranim i tretiranim<br />uzorcima sedimenta. Takođe, određena je efikasnosti kori&scaron;ćenja nanomaterijala<br />za imobilizaciju metala u sedimentu iz tretiranih sme&scaron;a kori&scaron;ćenjem tzv. testova<br />&bdquo;izluživanja&ldquo; kao i definisanje dominantnog mehanizma izluživanja koji<br />omogućava transport metala. Drugi deo istraživanja&nbsp; ima za cilj ispitivanje<br />mogućnosti primene nano nula valentnog gvožđa obloženog sa bentonitom,<br />kaolinitom i karboksimetilcelulozom za tretman zagađenog sedimenta na lokaciji<br />(in-situ), uz određivanje potencijalnog rizika po okolinu na osnovu rezultata<br />sekvencijlane ekstrakcione procedure i ekstrakcija&nbsp; u jednom koraku nakon<br />tretmana. Primenjeni su i modifikovani testovi izluživanja sa ciljem &scaron;to bolje<br />simulacije realnih uslova. Rezultati dobijeni simulacijom ovih uslova i daljom<br />karakterizacijom sme&scaron;a, kako sa nanomaterijalom tako i sme&scaron;a sa glinom,<br />omogućuju izradu modela pona&scaron;anja metala u smislu dugoročnog &quot;izluživanja&quot; iz<br />tretiranog (stabilizovanog) sedimenta kao i procenukoji materijali su efikasniji<br />za imobilizaciju toksičnih metala u sedimentu.</p>

<p>This thesis explores the possibility of using nano&nbsp; zero valent iron stabilized with<br />bentonite, kaolinite, and carboxymethyl cellulose for the immobilization of heavy<br />metals, as well as the behaviour and fate of metalsin sediments. Research is focused<br />in two directions: the first part of the study aimsto find a better understanding of the<br />behaviour of metals in sediments and to determine their potential mobility,<br />bioavailability and potential toxicity based on sequential extraction procedures and<br />acid volatile sulphides and simultaneously extracted metals methods, in untreated and<br />treated sediment samples. The efficacy of using nanomaterials for the immobilization<br />of metals in sediments is also determined, by applying &quot;leaching&quot; tests to the treated<br />mixtures and defining the dominant leaching mechanism that enables the transport of<br />metals. The second part of the study aims to examine the possibilities of applying<br />nano zero valent iron coated with bentonite, kaolinite and carboxymethyl cellulose for<br />the treatment of contaminated sediment in-situ, to&nbsp; determine the potential risk posed<br />to the environment after treatment, based on the results of sequential extraction<br />procedures and a single step extraction. Modified leaching tests were applied in order<br />to achieve better simulation of real conditions. The results of simulating these<br />conditions and further characterization of mixtureswith both nanomaterials and clay,<br />provide a long term &quot;leaching&quot; model for the behaviour of metals in the treated<br />(stabilized) sediments, as well as assessing which&nbsp; materials are most effective for the<br />immobilization of toxic metals in sediments.</p>