Assessing the effectiveness of heavy metals adsorption from a single contaminated source using a modular leachate tower (MLT)

Aneke Frank Ikechukwu

Dans les comptes rendus d’articles de la conférence: GeoCalgary 2022: 75th Canadian Geotechnical Conference

Session: W11

RÉSUMÉ: Le milieu naturel est le plus souvent exposé à des menaces sévères dues aux rejets des mines actives sous forme de drainage minier acide (DMA). Cette étude examine l'applicabilité de l'adsorption des métaux lourds (HM) provenant d'une source unique de contamination à l'aide d'une tour de lixiviation modulaire (MLT). Le revêtement composite nano-scorie (NSCL) a été préparé en utilisant 10 %, 20 %, 30 %, 40 % et 50 % des masses combinées de sol et de laitier nanométrique. L'équipement MLT a été installé dans un cadre qui contenait AMD dans le réservoir et le revêtement nano-géocomposite compacté statiquement dans la chambre d'atténuation. La configuration du MLT a été autorisée pendant 120 minutes de temps d'équilibre avant l'application d'une pression équivalente de 50 kPa, 100 kPa, 150 kPa et 200 kPa à partir du vérin hydraulique monté sur le côté du MLT. Les effluents collectés ont été soumis à des tests de spectrométrie de masse à plasma couplé inductif (ICP-MS) pour évaluer les pourcentages de HM adsorbés à l'aide d'un modèle d'adsorption de pseudo-premier ordre. Des tests de microscopie électronique à balayage (SEM) ont également été utilisés pour déterminer les changements dans la microstructure du revêtement nano-géocomposite dus à l'interaction avec l'AMD. Les résultats ont révélé que l'élimination de 100 % Pb, 97,3 % Cd, 96,4 % Zn, 92,3 % Cu, 89,1 % Fe, 87,3 % Ni, 15,13 % As, 98 % Co et 59,5 % Hg de HM a été obtenue avec le 50: 50 ratio de sol: dosage NBFS même lorsque les niveaux de pression augmentent. Les résultats ont en outre révélé que les effluents récoltés à partir du revêtement de sol naturel n'étaient pas conformes aux normes du Département des eaux et forêts (DWARF). Alors que les quantités résiduelles d'ions HMs disponibles dans les effluents sont conformes à la norme à tous les niveaux de pression en raison de la formation de structure aluminosilicate et du rapport pouzzolanique-sol.

ABSTRACT: The natural environment most often is exposed to severe threats due to the discharges from active mines in the form of acid mine drainage (AMD). This study investigates the applicability of adsorbing heavy metals (HM) from single source contamination using a modular leachate tower (MLT). The nano-slag composite liner (NSCL) was prepared using 10%, 20%, 30% 40%, and 50% to the combined masses of soil and nanosized slag. The MLT equipment was set up in a framework that contained AMD in the reservoir and the statically compacted nano-geocomposite liner in the attenuation chamber. The MLT setup was allowed for 120 minutes of equilibrium time before the application of 50 kPa, 100 kPa, 150 kPa, and 200 kPa equivalent pressure from the mounted hydraulic jack at the side of the MLT. The collected effluents were subjected to inductive coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) tests to evaluate the percentages of adsorbed HMs using a pseudo-first-order adsorption model. Scanning electron microscopy (SEM) tests were also used to determine the changes in the nano-geocomposite liner microstructure due to the interaction with the AMD. The results revealed that the removal of 100%Pb, 97.3%Cd, 96.4%Zn, 92.3%Cu, 89.1%Fe, 87.3%Ni, 15.13%As, 98%Co, and 59.5%Hg of HMs was achieved with the 50:50 ratio of soil: NBFS dosage even as the pressure levels increases. The results further revealed that the effluent harvested from the natural soil liner failed to comply with the Department of Water Affairs and Forestry (DWARF) standards. Whereas the residual quantities of available HMs ions in effluents complied with the standard at all pressure levels due to the formation of aluminosilicate structure and pozzolanic-soil ratio.

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