Treatment of arsenic contaminated drinking water from the sources around gold mining areas of Geita and Mara, Tanzania:
Removal efficiency of locally available materials, bauxite, gypsum and magnesite.
Tid: Ti 2023-12-19 kl 13.00
Plats: Sahara, Teknikringen 10B, Stockholm
Videolänk: https://kth-se.zoom.us/j/65995145722
Språk: Engelska
Ämnesområde: Mark- och vattenteknik
Respondent: Regina Filemon Irunde , Vatten- och miljöteknik, Chemistry department, University of Dar es Salaam - Tanzania
Opponent: Dr. Sudip Chakraborty, University of Calabria, Vicenza, Italy
Handledare: Professor Prosun Bhattacharya, Vatten- och miljöteknik; Professor Em. Felix Mtalo, Department of Water Resources Engineering, College of Engineering and Technology, University of Dar es Salaam, Dar es Salaam, Tanzania
QC 20231127
Abstract
Under de senaste åren har höga halter av arsenik (As) på cirka 300 μg/L rapporterats runt guldgruveområdena i Geita- och Mara-regionerna i Victoriasjöns avrinningsområde (LVB) i Tanzania. Under provtagningskampanjen vid Geita och Mara visade grundvatten- och ytvattenproverna förekomst av höga As-koncentrationer samt Fe och sulfid. Flera brunnar överges på grund av lukt orsakad av högt innehåll av sulfid, liksom röd färg, på grund av hög järnhalt. Cirka 53 % av de analyserade vattenproverna överskred WHO:s riktlinjer för dricksvatten. Frisättningen av As tillskrivs främst vittring av sulfidmineraler som arsenopyrit i samband med guldbrytningen. I vissa delar av LVB rapporteras allt fler cancerfall och kliniska undersökningar står nu på den nationella agendan för att identifiera möjliga orsaker. Vattenrening med bauxit, gips och magnesit visar lovande resultat, särskilt bauxit och magnesit kan sänka As-koncentrationerna till under 0.1 μg/L. Både bauxit och magnesit fungerade effektivt för As-avlägsnande även vid högre koncentrationer över 5 mg/L, medan gips är att föredra för behandling av låga As-koncentrationer. Dessutom hade magnesit en unik kemisk karaktär för att påverka andra material att ha hög effektivitet vid As-borttagning; Det höjer dock vattnets pH upp till 10. Vid tillsats av 5 g/L magnesit i vatten med 5 mg/L As, kan As halten sänkas till under 10 μg/L inom 30 min. As-borttagningen ökade med dosering och kontakttid upp till 98 % efter 4 timmar, vilket är i överensstämmelse med Visual MINTEQ-simulering. Prestandan hos kalcinerad magnesit och gips passade väl med Freundlich-adsorptionsisoterm, som indikerar närvaron av kemisk reaktion som styrande faktor för As-avlägsnande medan bauxit stämde med Langmuir-isoterm, vilket indikerar yttäckning i ett lager. De kinetiska reaktionerna observerades följa pseudo andra ordningen. Statistiken följer linjär regression med R2 som sträcker sig mellan 0.7 och 0.9. Det artificiella neurala nätverket avslöjade pH som en av de mest inflytelserika parametrarna för avlägsnande av As från vatten. En kollonn i liten skala med en flödeshastighet på 0.5 – 1 mL/min under 30 minuter visade en adsoprtionskapacitet mellan 0.07 och 0.14 μg/g som följer Thomas linjära modell med hastighetskonstanten kTH på 29.48 till 211.25 mL/min μg. Frisättning av element från förbrukad magnesit, gips och bauxit såsom magnesium (Mg). aluminium (Al), järn (Fe), kalcium (Ca) visade sig ligga under WHO:s standarder efter vattenrening. Desorptionsprocessen av As från förbrukad magnesit och gips var dock en utmaning, vilket innebär att det bildades en stark bindning mellan Mg-O-As och Ca-O-As. Denna studie är baserad på 5 artiklar som ger betydande insikter till forskare, beslutsfattare och samhället runt As-förorenade platser för att lära sig om förekomsten av As och enkla saneringstekniker som utvärderas i denna studie.