DETERMINAREA CONȚINUTULUI DE METALE GRELE DIN APE REZIDUALE PRIN METODE [614038]

MINISTERUL EDUCAȚIEI NAȚIONALE ȘI CERCETĂRII
ȘTIINȚIFICE
UNIVERSITATEA PETROL – GAZE DIN PLOIEȘTI
FACULTATEA: LITERE ȘI ȘTIINȚE
DEPARTAMENTUL: CHIMIE
PROGRAMUL DE STUDII: CHIMIE
FORMA DE ÎNVĂȚĂMÂNT: (IF/FR/ID): IF

Vizat
Facultatea …………….
(semnătura și ștampila) Aprobat,
Director de departament,
(grad didactic, numele, prenumele și
semnătura)

Prof.dr.ing. Bombos Dorin

PROIECT DE DIPLOMĂ
DETERMINAREA CONȚI NUTULUI DE METALE GRELE DIN
APE REZIDUALE PRIN METODE ELECTROCHIMICE DE
ANALIZĂ

Conducător științific:
(grad didactic, numele, prenumele și
semnătura)
Consultant științific (dacă e cazul)
(grad didactic, numele, prenumele și
semnătura)

Șef lucr.dr.ing. BONDAREV ANDREEA Absolvent:
(numele, prenumele și
semnătura)

DUMBRAVĂ FLORIN

PLOIEȘTI
2017

UNIVERSITATEA PETROL – GAZE DIN PLOIESTI Anexa 9
FACULTATEA:
DOMENIUL:
PROGRAMUL DE STUDII:
FORMA DE ÎNVĂȚĂMÂNT: IF/FR/ID:

Aprobat,
Director de departament,

Prof.dr.ing. BOMBOȘ DORIN Declar pe propria răspundere că voi elabora personal proiectul
de diplomă / lucrarea de licență / disertație și nu voi folosi alte
materiale documentare în afara celor prezentate la capitolul
„Bibliografie”.

Semnătură student(ă):
DATELE INIȚALE PENTRU PROIECTUL DE DIPLOMĂ / LUCRARE LICENȚĂ / LUCRARE DISERTAȚIE
Proiectul a fost dat student: [anonimizat]/student: [anonimizat]:

1) Tema proiectului / lucrării DETERMINAREA CONȚINUTURILOR DE METALE GRELE DIN APE
REZIDUALE PRIN METODE ELECTROCHIMICE DE ANALIZĂ

2) Data eliberării temei: OCTOMBRIE 2016
3) Tema a fost primită pentru îndeplinire la data: 20 OCTOMBRIE 2016
4) Termenul pentru predarea proiectului/ lucrării: 5.07.2017
5) Elementele inițiale pentru proiect / lucrare: Influența poluării cu metale grele
Studii de reținere a metalelor gre le din ape reziduale

6) Enumerarea problemelor care vor fi dezvoltate: Reținerea Pb din ape reziduale
– Prepararea unor bioasorbanți pentru reținerea Pb
– Studiul procesului de adsorpție
7) Enumerarea materialului grafic (acolo unde este cazul):
– Izoterme de adsorpție

8) Consultații pentru proiect / lucrare, cu indicarea părților din proiect care necesită consultarea:

Conducător științific: Student(ă)
Șef lucr.dr.ing BONDAREV ANDREEA DUMBRAVĂ FLORIN
Semnătura: Semnătura:

UNIVERSITATEA PETROL – GAZE DIN PLOIESTI Anexa 10
FACULTATEA:
DOMENIUL:
PROGRAMUL DE STUDII:
FORMA DE ÎNVĂȚĂMÂNT: IF/FR/ID:

APRECIERE
privind activitatea absolvent: [anonimizat]: DUMBRAVĂ FLORIN
în elaborarea proiectului de diplomă / lucrării de licență / disertație cu tema:
DETERMINAREA CONȚINUTULUI DE METALE GRELE DIN APE REZIDUALE PRIN METODE
ELECTROCHIMICE DE ANALIZĂ

Nr. crt. CRITERIUL DE APRECIERE CALIFICATIV
1. Documentare, prelucrarea informațiilor din bibliografie
2. Colaborarea ritmică și eficientă cu conducătorul temei proiectului de diploma
/lucrării de licență
3. Corectitudinea calculelor, programelor, schemelor, desenelor, diagramelor și
graficelor
4. Cercetare teoretică, experimentală și realizare practică
5. Elemente de originalitate (dezvoltări teoretice sau aplicații noi ale unor teorii
existente, produse informatice noi sau adaptate, utile în aplicațiile inginerești)
6. Capacitate de sinteză și abilități de studiu individual
CALIFICATIV FINAL
Calificativele pot fi: nesatisfăcător/satisfăcător/bine /foarte bine /excelent .

Comentarii privind calitatea proiectului/lucrării:
_____________________________________________________________________________________________
______________________________ _______________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________________
_______ _____________________

Data: 4. 07. 2017
Conducător științific
(gradul didactic, nume, prenume și semnătura)
Consultant științific (dacă e cazul)
(gradul didactic, nume, prenume și semnătura)

Șef lucr.dr.ing BONDAREV ANDREEA

CUPRINS
CAP I. POLUAREA CU METALE GRELE ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……….. 1
I.I ASPECTE GENERALE PRIVIND METALELE GRELE ………………………….. ………………………….. ….. 1
Clasificarea metalelor ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………………………. 1
Caract eristicile metalelor grele ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………. 2
I.II Sursele de poluare cu metale grele ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………. 2
Surse de poluare cu Pb ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………………….. 3
Surse de poluare cu mercur ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………… 5
Surse de poluare cu cupru ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………………… 5
Surse de poluare cu nichel ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………….. 6
Surse de poluare cu mangan ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………….. 6
Surse de poluare cu crom ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………………. 6
Poluarea cu cadmiu ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. .. 7
Cap II.Influența metalelor grele asupra mediului înconjurător ………………………….. ………………………….. …. 9
II.I Efectele metalelor grele asupra organismului uman ………………………….. ………………………….. …………… 9
II.II Po luarea solului cu metale grele ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……….. 12
II.III Poluarea apei cu metale grele ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………… 14
Clasificarea apelor ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. .. 14
Caracter isticile apelor uzate și de suprafață ………………………….. ………………………….. ……………………. 16
II.IV Calitatea și protecția calității apelor ………………………….. ………………………….. ………………………….. …. 21
Cap. III. Metode de analiză utilizate în determinarea contaminării cu metale grele ………………………….. . 25
III.I Metode spectrometrice de analiza ………………………….. ………………………….. ………………………….. …… 25
III.II Cromatografia ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. …… 27
III.III Determinarea metalelor grele cu ajutorul electrolizei ………………………….. ………………………….. …… 31
III.IV Alte metode de analiză ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………….. 33
Parte experimentală ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. … 36

I.I Pre pararea solutiilor diluate ………………………….. ………………………….. . Error! Bookmark not defined.
I.II Prepararea materialelor adsorbante folosite ………………………….. …… Error! Bookmark not defined.
I.II.I Activarea rumegu șului ………………………….. ………………………….. ……. Error! Bookmark not defined.
I.II.II Ceaiul verde ( reziduu ) ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………. 36
I.III Testarea adsorbantului și determinarea capacită ții de adsorp ție ………………………….. ……………. 36
I.IV Prelucrarea și interpretarea datelor experimentale ………………………….. ………………………….. …… 42
Bibliografie ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………….. 45

1
CAP I. POLUAREA CU METALE GRELE
I.I ASPECTE GENERALE PRIVIND METALELE GRELE

Metalele grele sunt definite ca fiind elementele ce au o densitate de cel puțin 5 ori mai mare
decât apa și care au un grad mare de toxicitate asupra mediului înconjurător. În natură,
metalele au diverse stări de oxidare și numere de coordinare, acestea a vând o strânsă
legătura cu gradul lor de toxicitate. [1]
Clasificarea metalelor
Din punct de vedere al densității lor, metalele pot fi clasificate în: metale grele (ρ > 5 g/cm3)
si metale ușoare ( ρ < 5 g/cm3).
După proveniență, metalele se impart în:
1. Metale provenite din zăcăminte primare – sunt metalele care se găsesc in zonele de
actictivitate vulcanică respectiv in zonele de formare a rocilor. Aceste tipuri de
metale sunt obținute printr -un proces de separare de alte roci, ele fiind colectate
odată cu răcirea magmei. Prin acest procedeu se obține uraniul si platina. Prin
procesul de dizolvare în apă si vapori foarte fierbinți, metalele percolează printre
rocile inconjurătoare obținându -se aur, argint, mercur și cupru.
2. Metale provenite din zăcămintel e aluvionare – sunt metalele care se obțin in urma
unui proces de spălare în râuri a pepitelor eliberate din zăcamintele primare. În
urma acestui proces se obțin aurul, uraniul, cositorul și platina.
3. Metale provenite din zăcăminte oceanice – sunt metalele care apar in urma unui
proces de dizolvare a mineralelor din crustă și depunerea lor pe fundul mării. În
urma acestui proces se obține cuprul, fierul și zincul.
4. Metalele provenite din noduli – sunt metalele care pe fundul mării formează
aglomerații de se dimente bogate în minerale. În urma acestui proces se obțin metale
precum : mangan, fier, cupru, nichel și cobalt. [1]
Dintr -un număr foarte mare de metale, în natură, se găsesc 53 de metale grele. O parte
din acestea sunt nocive pentru mediul înconjurător, iar cealaltă parte , in cantități foarte
mici, sunt esențiale dezvoltării organismelor vii. Deoarece majoritatea metalelor grele sunt

2
poluante, pot ataca mediul inconjurător chiar și in concentrații foarte mici. Poluarea a
mediului înconjurăt or cu metale grele este cauzată de cresterea ratei de industrializare a
unei țări. În urma procesului de industrializare, mediul înconjurător este poluat cu
detergenți, solvenți, cianuri, metale grele, acizi organici, grăsimi, coloranți, agenți de
spălar e, sulfuri, amoniac, etc. [2]
Cele mai toxice metale grele sunt: arsenul,cobaltul, zincul, cadmiul, seleniul, mercurul etc.
Metalele precum fierul, cuprul sau zincul, în cantități foarte mici, sunt indispensabile în
procesele biochimice dintr -un organism viu. [2]
Caracteristicile metalelor grele
În tabelul I.1. sunt menționate principalele caracteristici ale metalelor grele. [3]
Denumirea Simbolul Grupa Masa
atomică Numărul
atomic Densitatea Temperatura
de topire
(°C) Temperatura
de fierbere (
°C )
Plumb Pb IV A 207,19 82 11,34 327,4 1,749
Mercur Hg II B 200,59 80 13,55 -38,87 356,7
Cupru Cu I B 63,54 290 8,96 1083 2,562
Zinc Zn II B 65,37 30 7,14 420 907
Cadmiu Cd II B 112,4 48 8,64 320 766,8
Staniu Sn IV A 118,73 50 7,29 231,9 2,603
Crom Cr VI B 51,996 24 7,24 1890 2,672
Cobalt Co VIII B 58,933 27 8,83 1492 2,870
Nichel Ni VIII B 58,71 28 8,90 1455 2,913

I.II Sursele de poluare cu metale grele
Poluarea reprezintă introducerea de elemente, compuși sau energie în mediul
înconjurător la concentrații care afectează funcționarea biologică a unui organism sau
care prezintă un risc major pentru oameni implicit pentru mediul înconjurător. [32] În
fiecare an, o cantitate însemnată de metale grele ajunge în mediul înconjurător din cauza
activităților umane. Principalele surse de poluare cu metale grele sunt: emisarii staționari

3
din care fac parte: procesele industriale, arderile industriale și casnice; emisarii mobili, in
această categorie fiind introdus traficul auto; emisarii naturali din care fac parte: erupțiile
vulcanice și incendiile de pădure; poluările accidentale care se referă la deversări sau
incendii industriale. [2] Dacă metalele grele ajun g în mediul înconjurător, acestea intră
intr-un proces de adsorbție în diferitele medii de viață implicit în organismele care traiesc
în aceste medii. Metalele grele pot fi inhalate în momentul in care se regăsesc in aer, de
asemenea pot fi răspandite in natură cu ajutorul precipitațiilor ducând la poluarea directă
a solului. [2]
Conform legii 161/2006 emisă de Ministerul Mediului din România, concentrațiile de
metale grele în apă nu trebuie să depașească limitele spe cificate în tabelul I. [4]
Nr Ion metalic CMA -apă potabila
Legea 311/2004 (mg/l) Valori admise pe categorii de calitate pt apele de suprafață.
Ordin 1146/2002 – Ordin 161/2006 (µg/l)
II III IV V
1 Zinc 5 100 200 500 >500
2 Cadmiu 0,005 1 2 5 >5
3 Crom Total 0.05 50 100 250 >250
4 Cupru 0,1 20 40 100 >100
5 Plumb 0,01 5 10 25 >25
6 Nichel 0,02 50 100 250 >250

Surse de poluare cu Pb
Plumbul se regăsește in natura sub formă de carbonați ( PbCO 3 ), sulfați ( PbSO 4) și sulfuri
( PbS ). Principalul minereu care este folosit in industria metalurgică este sulfura de plumb
deoarece conține 86,6 % Pb. În scoarța Pământului, plumbul se regasește în proporție de
0,002 %. Minereurile sunt slab populate de plumb de aceea se recurge la obținerea lui prin
urmatoarele procedee chimice : pr ăjirea, topire, aglomerare etc. [2]

4
Cel mai important procedeu este prajirea sulfurii de plumb care are loc la o temperatură
cuprinsă intre 700 -750°C conform următoarei reacții :
2PbS + 3O 2 2PbO + 2SO 2
Prin procedeul de topire si reducer e se obțin:
PbO + C Pb + CO
PbO + CO Pb + CO 2
Industria este factorul principal care emite plumbul. Așadar principalele ramuri care emit
plumbul in mediul înconjurator sunt urmatorele: mineritul; industria metalurgica;
fabricile de acumulatori si atelierele de recuperare a acumulatorilor; fabricile de coloranti
si vopsele – folosesc PbO, minereu de plumb (PbO si PbO2); industria termoelectrica
(carbunii si pacura contin plumb); industria chimica – ca material anticoroziv (industria
acidului sulfuric); industria cauciucului si ebonitei; industria cosmetica (coloranti pentru
par, sapunuri); industria ceramica, a sticlei si emailurilor; ateliere de prelucrare ce
folosesc aliaje ale plumbului cu diverse metale din care se fabrica lag ăre, ventile, pompe,
cuzineti și industria pesticidelor. [2]
Plumbul este cel mai cunoscut metal cu efect nociv, având o lungă durată de viață.
Plumbul poate contamina apele de suprafață și cele potabile, apele din efluenții industriali
chiar și sistemel e sanitare. [25]
Nivelul ridicat de plumb ( > 0,05 mg/ l ) și alte metale grele din fluxurile de ape locale
reprezintă o preocupare majoră deoarece s -a dorit concetrarea lor la niveluri destul de
scăzute în efulenții industriali și municipali înainte d e deversarea lor în anumite fluxuri de
apă.[ 27 ]
Plum bul este cel mai reciclat metal neferos, iar producția sa a crescut în tr-un mod
consta nt, în ciuda scăderii prețului . Proprietățile sale fizice și chimice se aplică în industria
prelucrătoare, în construcții și industria chimică . Este foarte ușor de modelat fiind
maleabil și ductil. Există opt categorii largi de utilizare ale plumbului printre care : baterii,

5
aditivi pe benzină (nu mai sunt permise în UE), produse laminate și extrudate, aliaje,
pigme nți și compuși, mantale de cabluri. [ 29]
Surse de poluare cu mercur

Mercurul se află in natură într -un procent redus, fiind regăsit atât în stare naturala cât și
în minereuri. Miereul de bază care se folosește pentru obtinerea mercurului este sulfura de
mercur. Principalul procedeu de obținere a mercurului este prejirea HgS la o
temperaturacuprinsă intre 700 -750°C. [2]
HgS + O 2 Hg + SO 2
Principalii factori care emit mercurul în natură sunt : industria minieră; industria
metalurgica; industria chimica (obtinerea produselor clorosodice, coloranti, vopsele,
pesticide, catalizatori) și industria electrotehnică ( în care se produc instrumente de
măsurat, lămpi de iluminat, redresoare de curent electric, siguranțe electrice). [2]
Surse de poluare cu cupru

Cuprul este unul dintre metalele grele care se regăsește atât sub formă de combinații cât și
în stare naturală. Principalele minereuri de cupru sunt: Cu 2O (88,8% Cu), malachit –
CuCO 3 Cu(OH) 2 care este cel mai răspândit min ereu oxidic (57,4% Cu) și azurit – 2CuCO 3
Cu(OH) 2 (55,3% Cu), Calcozina – Cu 2S (79,8% Cu) care este materia prima de bază,
calcopirita – CuFeS 2 (34,6% Cu) și covelina – CuS (66,5% Cu).Pentru a obține un un
concentrat, minereul de cupru este măcinat și flot at. Concentratul se supune prelucrarii
pirometalurgice suportând urmatoarele operații : prăjire, topire pentru obținerea matei,
convertizarea matei și rafinarea. Prăjirea concentratului presupune înlăturarea excesului
de sulf, sulfurile de cupru disociindu -se, iar cele de plumb, zinc si fier se vor transforma in
oxizi conform următoarelor reacții chimice:
2CuFeS 2 + O 2 Cu 2S + 2FeS + SO 2
PbS + 3/2O 2 PbO + SO 2
ZnS +3/2O 2 ZnO + SO 2
FeS + 3/2 O2 FeO + SO 2

6
Topirea constă în separarea sulfurilor de oxizi. Acest procedeu duce la obținerea mantei la
o temperatură de 1400°C. [2]
FeS + 3/2 O 2 FeO + SO 2
Cu 2S + 3/2 O 2 Cu 2O + SO 2
Cu 2S + 2Cu 2O 6Cu + SO 2
Prin flotație se obține un concentrat de 20 % – 30% Cu și un steril care conține 0,2 – 0,3 %
Cu.Principalele surse care emit Cu sunt: industria metalurgică; industria chimică și
industria termoenergetică. [2]
Surse de poluare cu nichel
Nichelul este un metal destul de răspândit in scoarța terestră, fiind regăsit sub formă de
combinații. [2]
Minereurile au un conținut de Ni cuprins intre 1 – 3 %, fiind clasificate dupa compoziția lor
chimică, ele pot fi împarțite în minereuri oxidice respe ctiv minereuri sulfuroase.
Minereurile de nichel au un caracter complex deoarece pe langă nichel se mai regăsesc și
alte metale ( Fe, Cu, Pb, Co etc ). [2]
În industrie Ni este răspândit în mediul înconjurător din cauza următoarelor ramuri
industriale: industria metalurgică; nichelarea; industria chimică; industria
termoenergetică și electroliza unei soluții de nichel.
Surse de poluare cu mangan
Manganul s e regăsește în natură sub formă de combinații, precum : carbonați ( MnCO 3 ) și
diferiți oxizi ( MnO, Mn 2O3, Mn 3O4 ). Oxizii de mangan pot fi reduși industrial cu cărbune
în cuptoare înalte sau cuptoare electrice. Manganul pur se obține prin aluminotermie s au
electroliza unei solutii de MnSO 4 . Principalele ramuri industriale care emit mangan în
atmosferă sunt: siderurgia ( alierea cu Fe, Ni, Cu, Al ); fabricarea bateriilor uscate și
industria chimică a vopselelor. [2]
Surse de poluare cu crom
Cromul este u n metal ce se regăsește in scoarța pământului numai sub formă de
combinații chimice. Unele dintre cele mai importante minereuri ce sunt utlizate la
extragerea cromului sunt: cromitul – FeCr 2O4, crocoitul – PbCrO 4, magnocromitul

7
(FeMn)Cr 3O4, picotit – (CrA l)2O4.Minereul de bază care se folosește la extragerea
cromului se numește cromit. Cele mai importante etape metalurgice în vederea obținerii
cromului sunt: fabricarea oxidului de crom si obținerea cromului metalic. Pentru a obține
oxidul de crom se top ește cromitul în amestec cu carbonatul de potasiu, injectând oxigen.
Utilizările cromului includ aliajele cu fier, nichel și cupru care au o rezistentă mecanică
bună la coroziune. Cromul este folosit la obținerea cărămizilor cromomagnetice, în
acoperiri metalice etc. Sărurile de crom se folosesc în tăbăcărie și vopsitorie, acestea
constituind principala sursă de poluare cu crom a apelor de suprafață, alături de
extragerea si prelucrarea minereurilor . [2]
Poluarea cu cadmiu
Cadmiul este un metal puțin ră spândit în natură, el regăsindu -se numai sub formă de
combinații chimice. Cadmiul este prezent, în mare parte, in minereurile de zinc fiind însoțit
în mod frecvent de blendă și smithsonitul. Continutul de cadmiu in minereurile de zinc pot
varia de la 0,02 la 2,5%. Principalele minerale de cadmiu sunt: greenochitul – CdS, unde
cadmiul se regăseste intr -o proporție de 77% , otawitul – CdCO 3 și monteponitul – CdO.
Din punct de vedere metalurgic, cadmiul poate fi extras cu ajutorul instalațiilor pentru
fabric area zincului, a cuprului si a plumbului. Cadmiu se obține prin prăjirea sulfurii în
prezenta aerului si reducerea oxidului de cadmiu care rezultă, cu carbune. Prin distilarea
fractionată in coloane de distilare se condenseaza mai intâi plumbul, apoi zin cul și în sfâșit
cadmiul. Cadmiul metalic se folosește pentru obținenerea aliajejelor. Cd este folosit la
sudarea argintului si a aliajelor lui, în acumulatoarele alcaline, la fabricarea unor cuzineti
ce își au întrebuințări în industria automobilelor ș i la acoperirea a altor metale. Aliajele
cupru -cadmiu (0,9 – 1,2% Cd) se folosesc la construcția conductoarelor pentru tramvaie si
troleibuze. Aliajul argint -cadmiu se foloseste în industria bijuteriilor. Sulfura de cadmiu
este utilizată ca vopsea galbenă în lacul de celuloză, în cauciuc si sticlă. Sulfura de cadmiu
si seleniu (rosu de cadmiu) este utilizată în ceramică si emailuri. Cadmiul se introduce în
tuburile luminoase pentru a îndeparta azotul. Oxidul de cadmiu este o substanța
luminescentă în tubur i. Cadmiul metalic se foloseste în tehnica militară. Oxidul de cadmiu
se utilizează ca semiconductori. O solutie de azotat de cadmiu se foloseste la stropirea
lemnelor impotriva termitelor. Clorura de cadmiu si sulfura de cadmiu se utilizează in
băile de n ichelare pentru a mări strălucirea depunerilor. Sulfura de cadmiu se folosește la

8
prepararea unor articole cosmetice, la tratarea tuberculozei plămânilor. Aliajul Ag – In –
Cd se utilizează la confecționarea barelor de control din tehnica nucleară. [2]
Cadmiul este deversat în ape din cauza industriei electro -placare, bateriilor,
îngrășămintelor cu fosfat și a mineritului. [ 28 ]
În mare parte Cd este utilizat în industria de acoperire a oțelului, sticlei și a materialelor
plastice. În condiții normale cantitatea de cadmiu adimisă în sursele naturale nu trebuie să
depășească limita de 20 mg/ zi. [ 27 ]

Fig I.1. Circuitul metalelor grele în mediu înconjurător [2]

9

Cap II.Influența metalelor grele asupra mediului înconjurător

Poluarea cu metale grele este una dintre cele mai răspândite probleme la nivel global
deoarece aceasta amenință sănătatea uman ă și ecosistemele. Sănătatea umană poate fi
pusă în pericol prin prezența unor metale grele în apa potabilă. Această prezență poate
duce la apariția unor efecte adverse asupra dinamicii biochimice umane. [16]
Metalele grele nu sunt biodegradabile și tin d să se acumuleze în organismele vii. Efectele
metalelor grele nu pot fi neglijate deoarece expunerea într -un mod repetat poate duce la
apariția unor disfuncții severe în sistemul renal, nervos și reproductiv. [16]
Unul dintre cele mai nocive metale est e plumbul. Fiind un poluator, plumbul, este un
dăunător major pentru biosferă chiar și atunci când se află în cantități foarte mici. Pentru
a proteja mediul înconjurător, există un interes major de a elimina aceste metale grele din
solurile și apele contam inate. Acest interes a dus catre dezvoltarea, cu ajutorul tehnologiei,
a unui număr mare de metode ce au ca și activitate eliminarea metalelor grele din diverse
medii. [16]
II.I Efectele metalelor grele asupra organismului uman

În marile orașe, metalele grele, sunt răspândite din cauza traficului auto și a fabricilor
care au ca și activitate obținerea de produse chimice. Unele dintre metalele grele pot avea
un efect toxic asupra organismului uman cât și un efect distructiv asupra solului și a
mediului în conjurator în prealabil. [2]
Cromul este folosit ca și aliaj dar în mare parte reprezintă o materie primă pentru
obținerea cimentului, hârtiei, cauciucului etc. Expunerea la un nivel destul de slab poate
duce la iritarea pielii iar pe o lunga durată poa te provoca probleme la nivelul rinichilor și a
ficatului. Cromul este adesea regăsit in organismele acvatice. Deși este un oligoelement
esențial organismului uman, sărurile de crom sunt toxice organismului uman și a
viețuitoarelor. [2]

10
Cuprul este un o ligoelement, dar expunerea în mod repetat la surse de cupru poate
provoca anemie și daune la nivelul rinichilor, ficatului și stomacului. Cuprul, în marile
orașe, este regăsit în structura de alimentație cu apă a populației și respectiv el mai poate
proven i de la aditivii folosiți pentru creșterea algelor. În intoxicația cronică, la nivelul
organismului uman, cuprul poate duce la apariția febrei și tusei. În mare parte el poate fi
localizat in sistemul nervos, pancreas, mușchi și oase. În marile orașe, plum bul este
răspândit din cauza traficului auto. Plumbul este introdus în organismul uman prin
inhalare și prin ingerare. După inhalare sau ingerare, transportul plumbului are loc prin
fixarea lui pe globulele roșii. El este reținut în sistemul osos iar la ni vel celebral poate
provoca leziuni. Intoxicațiile cu plumb pot duce la apariția plumbismului ( este o formă de
intoxicație care poate produce oboseală, dureri de cap, anemie etc ); pot duce la apariția
alterării sintezei hemogloboinei respectiv la apariția saturnismului. [2]
Concentrațiile de plumb mai mari de 40 mg/dL din sânge pot avea efecte nocive asupra
organismelor animale. O dietă de 2 -8 mg de Pb pe kilogram de greutate corporală pe zi
poate cauza moartea. [25]
Nichelul, deși este un metal esențial organismului uman, în cantități foarte mari poate
produce toxicitate. Expunerea pe termen lung la o sursă de nichel poate produce unui om
scăderea greutății, probleme la nivelul inimii, ficatului și a pielii. Nichelul se poate regăsi și
in mediul acvatic, respectiv în organismele vii. Doza zilnica de mangan în cazul omului este
de 5 – 10 mg. Dozele foarte mari de mangan ingerat pot cauza afectiuni locale (arderi ale
tractului digestiv, voma, edem glotic, hemoragii digestive) si generale (tulburari hepatice ,
respiratorii si cardiovasculare). În intoxicatiile cronice apar simptome de tip neurologic,
dezvoltându -se lent dupa ani de expunere. Apar cefalee, artenii, somnolență, modificari ale
mersului “mers de cocos”, tremur parkinsonian etc. [2]
Cadmiul est e un metal foarte toxic fiind unul dintre metalele care produc t ulburări renale,
,hipertensiune arterială și fracturi osoase . Uneori poate duce la distrugerea celulelor roșii
din sânge. [ 28 ]
Intoxicatiile cu cadmiu produc uscăciune in gât, dureri de cap, arsuri ale pielii, arsuri in
stomac, greață, vomări puternice, amețeală, lipsa de sensibilitate a mâinilor si picioarelor,

11
convulsii. Formarea inelului de cadmiu la baza dintilor, de culoare galbena este primul
simptom al intoxicărilor cronice. Un efect a l intoxicarii o constituie aparitia cancerului de
prostată și arterosclerozei. Se apreciază că doza letală este de aproximativ 1 gram. Moartea
se produce prin colaps cardiovascular si paralizie respiratorie. [2]
Compușii chimici ai cobaltului (cloruri, s ulfati etc.) influențează dezvoltarea organismelor
animale si vegetale. Prezența cobaltului in terenurile arabile favorizează acumularea
clorofilei în frunze si a vitaminei B12 in bulbi și semințe. De aceea ingrășămintele minerale
conțin cantități mici de săruri de cobalt. [2]
Cantități importante de zinc sunt folosite la fabricarea oxidului de zinc, cel mai uzual
pigment anorganic alb. In afară de industria coloranților oxidul de zinc este utilizat in
industria cauciucului, ceramicii și în medicina. Sărurile de zinc introduse în organism pe
cale internă sunt toxice iar asupra pielii au o acțiune astringentă si iritantă; aerosolii de
zinc pot provoca așa numita febra de zinc. [2]
Efectul arsenului asupra oamenilor, animalelor si plantelor depinde de co ncentrația și de
compusul chimic în care se găsește. În organisme pătrunde prin procesul respirației sau
prin ingestia alimentelor poluate, repartizandu -se in concentrații diferite în organe. În
cantități mici exercită o actiune tonica asupra organismului, dar in cantități mari este
nociv. Poluarea cu arsen se datoreaza poluării industriale a aditivilor alimentari din hrana
animalelor prin pesticide, aer, apă, sol. Intoxicatia acuta cu arsen și compusi ai arsenului
are urmatoarele simtome: iritarea sistemul ui gastro -intestinal, greata, voma, diaree care
continua cu soc si moarte. Din mediul abiotic (apa, aer, sol) mercurul trece în corpul
plantelor și animalelor și din acestea, odata cu hrana, la om. Intoxicațiile cu mercur
afecteaza sistemul digestiv și rin ichii și se manifesta prin gust metalic, greață, dureri
abdominale, voma, diaree, dureri de cap si albuminurie, apoi prin stomatite, gastrite,
căderea dintilor si ulcer la buze si obraz. Expunerile la doze severe produc tensiune și
greutate în piept, greut ate în respiratie și tuse, iar în stadiul final lipsa somnului, dureri de
cap, ticuri faciale, tremuratul degetelor, delir, halucinatii si chiar moartea. [2]
Simptomele uzuale la intoxicarile cronice sunt erethismul, gingivitele și tremuratul
muscular si uneori nelineste nervoasa, insomnie, pierderea poftei de mancare. Cazurile

12
severe de intoxicare pot duce la totala necoordonare a mișcării, deteriorarea auzului,
inabilitate de a scrie sau a vorbi. [2]
II.II Poluarea solului cu metale grele

Poluarea cu metale grele poate influența caliatate solului și reprezintă o amenințare pentru
sănătatea oamenilor. Poluarea solului cu metale grele poate duce la degradarea in timp a
calității producției agricole implicit poate duce la aparitia alimentelor toxice. [31]
Principalele surse de metale grele în soluri sunt: mineritul si topirea minereurilor
metalifere; materialele utilizate în agricultură și horticultură; nămolurile din apele
reziduale; arderea combustibililor fosili; industria metalurgică, fabricarea si ut ilizarea
metalelor; industria electronică, fabricarea si folosirea produselor electronice; industria
chimică si alte surse industriale; deșeuri orășenești. [5]
Principala sursa de poluare a solului este reprezentată de practicarea agriculturii care
determ ină o contribuție semnificativă în soluri și în special în regiunile unde se practică o
agricultură intensivă. [5]
Principalele surse cu caracter potential poluant din acest domeniu sunt:
– impuritațile din fertilizanți ce contin: Cd, Cr, Mo, Pb, U , V, Zn;
– nămoluri din apele uzate ce contin: Cd, Ni, Cu, Pb, Zn si multe alte elemente;
– reziduuri organice de la creșterea intensivă a animalelor, in special porci si pasări;
– pesticide ce contin: Cu, As, Hg, Pb, Mn, Zn;
– deșeuri din composturi (nu neapărat folosite in agricultura) ce contin: Cd, Cu, Ni, Pb
– exploatarea pădurilor de unde rezulta: As, Cu, Cr;
– coroziunea obiectelor met alice de unde rezulta: Zn, Cd. [5]
Majoritatea solurilor agricole și horticole sunt în mod regulat fertiliza te cu îngrășăminte
chimice si organice și de asemenea, dacă este cazul, amendate.
Concentrațiile metalelor grele din aceste materiale utilizate ca ingrășămintele chimice,
îngrășămintele organice, amendamentele si composturile din deșeuri în agricultură sunt
surse importante de metale grele. O sursă importantă sunt îngrășămintele cu fos for care au
un conținut crescut de Cd. În soluri pot avea un efect de acidifiere a acestora și de aceea
facilitează mobilizarea și absorbția avansată de Cd în plante. Îngrășămintele organice au
un conținut mare de metale aflate în diferite concentrații . Îngrășămintele pentru animale

13
și păsări conțin cantități mari de Cu și Zn pe langă As care este folosit în furajare . În
țările ce au o agricultură avansată (atât din UE cât și din SUA ) în controlul agrochimic se
introduc o mulțime de date analitice c e duc la caracterizarea produselor introduse în sol și
compoziția solului ca atare. [5]
Deși unele metale sunt benefice plantelor, atunci cand au concentrații ce ating limita
maxima admisă, ele devin toxice. Datorită implicațiilor negative ale metalelor grele în
metabolismul organismului uman, controlul și calitatea produselor ce au la bază produse
de tip vegetal constituie o problemă majoră.
Poluarea cu metale grele duce la scăderea fertilității solurilor și la înrăutățirea nutriției
pentru plante, i nfluențând procesele de crestere și dezvoltare a acestora. [5]
Noxele anorganice au capacitatea de a influența procesele de creștere și dezvoltare a
plantelor, procesul de fotosinteză și chiar regimul de absorbție a apei. Procesul fiziologic
constituie o cale de testare a interferenței poluare -dezvoltare.
Folosirea în cantități foarte mari a metalelor grele în soluri a dus la cresterea acidifierii
acestora și la debazificarea complexului absorbit. Totodată duce la degradarea calității
materiei organice printr -o creștere a conținutului de acizi fulvici care in reacție cu metalele
grele formează compuși cu grad mare de mobilitate și accesibilitate pentru vegetație.Ca și
cosecință poluarea produce dezechilibre în nutriția minerală a plantelor. Dezechilibr ele de
nutriție apar din cauza condițiilor generale nefavorabile de nutriție (reactie acidă, conținut
redus de fosfor, calciu si magneziu) și absorbției pasive a anumitor poluanți ce se regăsesc
în aer și sol care au un efect toxic asupra țesuturilor veg etale. Rezultatul dezechilibrelor
duce la reducerea creșterilor, uscarea vegetației, dispariția fructificației și implicit
diminuarea producției. Plumbul și cadmiul ocupă primul loc în poluarea solului deoarece
sunt metale neesențiale organismelor vii. Cu prul si zincul deși sunt elemente esențiale
organismelor, ele pot deveni nocive numai peste anumite limite. [6]

14
II.III Poluarea apei cu metale grele

În condiții naturale, apa nu se găsește în stare pură. Apele naturale conțin numeroase
impurități de natură minerală și organică, dizolvate (săruri, gaze) sau în dispersie,
substanțe biogene, organisme biologice și au anumite caracteristici organoleptice, fizice,
chimice, biologice și bacteriologice. Adaptarea diferitelor organisme animale și vegetale la
condițiile ecologice permite utilizarea lor ca indicatori ai calității apei din sursele naturale.
În natură , apa se găsește în proporții diferite în hidros feră, atmosferă și litosferă . [7]
Metalele grele din apele potabile reprezint ă cea mai mare amenințare la adresa sănătății
umane. O populație este supusă consumului de metale grele prin folosirea apei potabile
contaminate cu acestea. Multe tări care se află în dezvoltare se confruntă cu reducerea
expunerii populației la metale grele deoarece au o capacitate economica destul de limitată
implicit nu dispun de o tehnologie avansată care să îndepărteze metalele grele din diferite
medii de viață.[30 ]
Clasificarea apelor

Conform STAS 4706 -88 pentru apele de suprafata sunt stabilite trei categorii (categorii de
indicatori. indici organo -leptici bazati pe gust si miros, indici fizico -chimici, indici biologici,
indici bacteriologici, indici radioactivi , indici toxici, indici indezirabili si indici de
coroziune ):
– categoria I (A1), ȋn care intrǎ apa potabilǎ, apele din industria alimentarǎ , etc.
– categoria a II -a (A2) cuprinde apele ce pot fi folosite la dezvoltarea pisciculturii (cu exceptia
salmonidelor care necesita categoria I), a agrementului, a urbanismului, industriei.
– categoria a III -a (A3) cuprinde apele utilizabile doar pentru: alimentarea cu apă a unor
industrii, alimentarea cu apă a sistemelor de irigații . [8]
Fiecărei categorii îi corespund o tehnologie standard adecvată de tratare și caracteristici
fizice, chimice și microbiologice .

15
Sursele de poluare a apelor se clasifică după mai multe criterii, datorită diversității lor,
astfel:
a. după proveniență: activit ăți menajere, industriale, agricultură, transporturi;
b. după aria de răspândire a poluanților: surse locale (conducte de canalizare, rampe
de descărcare) sau difuze (când poluanții se răspândesc pe o arie mai mare);
c. după poziția lor: fixe sau mobile (autovehicule, locuințe, instalații care se
deplasează).
Apele uzate rezultate datorită agenților poluanți amintiți pot fi: ape menajere, ape
industriale (industria minieră, industria metalurgică, industria chimică și petr ochimică,
industria alimentară etc.), ape agrozootehnice, ape meteorice poluate. [9]
Cei mai agresivi agenți poluanți sunt: detergenții, îngrășămintele, metalele grele, fenolii,
pesticidele, reziduurile petroliere. [9]
Apele reziduale (cunoscute și sub denumirea de ape uzate) rezultate datorită
agenților poluanți amintiți pot fi: ape menajere, ape industriale (industria minieră,
industria metalurgică, industria chimică și petrochimică, industria alimentară etc.), ape
agrozootehnice, ape meteorice poluate. Aceste ape se caracterizează prin aceeași indicatori
fizico -chimici ca și apele de suprafață, cu deosebirea că o serie de indicatori precum:
consumul biochimic de oxigen la 5 zile (CBO 5), consumul chimic de oxigen (CCO), clorurile
(Cl-), substanțele solide totale, suspensiile (sedimentabile, nesedimentabile, volatile),
grăsimile etc., constituie indicatori specifici caracterizării acestora ; acești indicatori se
raportează la numărul locuitorilor (ex. CBO 5 – kg/loc. zi). [10]
Fiind util izată în activitățile industriale și casnice ale oamenilor, apa este poluată cu diverse
substanțe. Acest lucru a dus la epurarea apelor ce reprezintă un proces de înlăturare a
constituientilor ce duc la degradarea în timp a calității lor. Apele poluate, di n cauza
activităților umane, poartă denumirea de ape uzate. [11]

16

Fig. I.2 Clasificare apelor uzate. Tipuri de impurități. [12]

Caracteristicile apelor uzate și de suprafață

Apele uzate se deosebesc cu ajutorul a patru mari categorii de caracteristici: fizice,
chimice, bacteriologice si biologice. [10]
Caracteristicile fizice
Caracteristicile fizice ale apelor uzate și de suprafață țin de factorii care pot influența in
mare măsură procesele de epurare. Factorii care pot influența un proces de epurare sunt:
1. Turbiditatea, care indica intr -un mod grosier conținutul de materii in suspensie.
Turbiditatea se exprima in grade in scara silicei.
2. Culoarea. Culoarea apelor uzate proaspete este gri deschis; apele uzate in care
fermentarea materiilor prime a inceput au o culare gri închis; apele uzate care au o
alta culoare decat cele enum erate mai sus arată pătrunderea a unor cantități destul
de importante de ape uzate industriale.

17
3. Temperatura. Poate influența foarte multe reacții chimice si biologice și chiar
sedimentarea apelor uzate. Temperatura apelor uzate este mai mare decat cea a
apelor de alimentare cu 2 – 3 grade celsius.
4. Mirosul. Apele uzate proaspete au un miros specific. Mirosul de H 2S sau alte
mirosuri indica o apa menajeră in care constituienții org anici au intrat in
descompunere. [11]
Carcteristicile chimice
Caracteristicile chimice sunt date de compoziția chimică a apei uzate. In apele uzate se pot
găsi in diferite cantități numeroase substanțe, precum :
1. Azotul ( amoniacul liber, azotul organic, nitriți si nitrați )
Amoniacul liber este produsul descompunerii bacteriene. Azotul organic și amoniacul liber
dau informații despre substantele organice azotoase prezente intr -o apă uzată.
În apa uzată bruta se găsesc cantități însemnate de amoniac liber, 15 – 50 mg/dm3.
Conținutul unei ape bogate in azot organic sau amoniac poate da informații despre
posibilitatea de tratare biologica a apei. . [11]

Clorurile si sulfurile
Sulfurile sunt produse cu ajutorul descompunerii materiilor organice, precum si din apele
industriale. Clorurile se pot găsi sub forma de clorura de sodiu, substanță ce poate da
informații despre sursele de impurificare ale apei uzate. . [11]
2. Acizii volatili ( acidul acetic, propionic ) Sunt produși in urma combinării apei cu
materia organică solidă și duce la descompunerea a metanului si dioxidului de
carbon. . [10]
3. Gaze ( H 2S, CO 2, CH 4 )
Metanul si dioxidul de carbon dau informații despre fermenta rea anaerobă a apei uzate,
iar hidrogenul sulfurat, in cantităti foarte mari, poate fi toxic. . [11]

18
4. Grăsimi si uleiuri
Grăsimile si uleiurile vegetale sau minerale formează o peliculă la suprafața apei dacă ele
sunt prezente in cantităti foarte mari . De asemenea pot împiedica dezvoltarea proceselor
biochimice in bazinele cu nămol activ.
Pe langa compoziția propriu -zisă a apei uzate, există si alte caracteristi chimice care pot da
informatii despre materiile solide totale prezente in apa uzata. De asemenea pot da
informații despre oxigenul dizolvat, consumul biochimic si chimic de oxigen, aciditate,
alcalinitate, concen trația în ioni de hidrogen, putrescibilitate si potentialul de
oxidoreducere al apei uzate. . [11]
Conform normativului privind stabilitatea de încărcare a apelor uzate cu poluanți chimici,
valorile limită sunt urmatoarele [13] :

Nr.
crt. Indicatorul de calitate U.M. Valorile limită
admisibile Metoda de
analiză5)
1 2 3 4 5
A. Indicatori fizici
1. Temperatura1) °C 35 –
B. Indicatori chimici
2. pH unități
pH 6,5-8,5 SR ISO 10523 –
97
Pentru Fluviul Dunărea 6,5-9,0
3. Materii în suspensie (MS)2) mg/dm3 35,0 (60,0) STAS 6953 -81
5. Consum chimic de oxigen – metoda cu dicromat de
potasiu (CCO(Cr))3) mg
O2/dm3 70 125,0 SR ISO 6060 -96
6. Azot amoniacal (NH 4+)7) mg/dm3 2,0 (3,0) STAS 8683 -70
7. Azot total (N)7) mg/dm3 10,0 (15,0) STAS 7312 -83

19
8. Azotați (NO 3-)7) mg/dm3 25,0 (37,0) STAS 8900/1 –
71
9. Azotiți (NO 2-)7) mg/dm3 1 (2,0) STAS 8900/2 –
71
10. Sulfuri și hidrogen sulfurat (S2-) mg/dm3 0,5 SR ISO 10530 –
97

11. Sulfiți (SO 32-) mg/dm3 1,0 STAS 7661 -89
12. Sulfați (SO 42-) mg/dm3 600,0 STAS 8601 -70
13. Fenoli antrenabili cu vapori de apă (C 6H5OH) mg/dm3 0,3 STAS R 7167 –
92
14. Substanțe extractibile cu solvenți organici mg/dm3 20,0 SR 7587 -96
15. Produse petroliere6) mg/dm3 5,0 SR 7277/1 -95
16. Fosfor total (P)7) mg/dm3 1,0 (2,0) SR EN 1189 -99
17. Detergenți sintetici mg/dm3 0,5 SR ISO 7825/1 –
1996
18. Cianuri totale (CN) mg/dm3 0,1 SR ISO 6703/1 –
98

19. Clor rezidual liber (Cl 2) mg/dm3 0,2 STAS 6364 -78
20. Cloruri (Cl -) mg/dm3 500,0 STAS 8663 -70
21. Fluoruri (F -) mg/dm3 5,0 STAS 8910 -71
22. Reziduu filtrat la 105°C mg/dm3 2.000,0 STAS 9187 -84
23. Arsen (As+)4) mg/dm3 0,1 SR ISO 6595 -97
24. Aluminiu (Al3+) mg/dm3 5,0 STAS 9411 -83

20
25. Calciu (Ca2+) mg/dm3 300,0 STAS 3662 -90
26. Plumb (Pb2+)4) mg/dm3 0,2 STAS 8637 -79
27. Cadmiu (Cd2+)4) mg/dm3 0,2 STAS 7852 -80
28. Crom total (Cr3+ + Cr6+)4) mg/dm3 1,0 STAS 7884 -91

29. Crom hexavalent (Cr6+)4) mg/dm3 0,1 STAS 7884 -91
30. Fier total ionic (Fe2+, Fe3+) mg/dm3 5,0 SR ISO 6332 -96
31. Cupru (Cu2+)4) mg/dm3 0,1 STAS 7795 -80
32. Nichel (Ni2+)4) mg/dm3 0,5 STAS 7987 -67
33. Zinc (Zn2+)4) mg/dm3 0,5 STAS 8314 -87
34. Mercur (Hg2+)4) mg/dm3 0,05 STAS 8045 -79
35. Argint (Ag+) mg/dm3 0,1 STAS 8190 -68
36. Molibden (Mo2+) mg/dm3 0,1 STAS 11422 -84
37. Seleniu (Se2+) mg/dm3 0,1 STAS 12663 -88
38. Mangan total (Mn) mg/dm3 1,0 STAS 8662/1 –
96
39. Magneziu (Mg2+) mg/dm3 100,0 STAS 6674 -77
40. Cobalt (Co2+) mg/ dm3 1,0 STAS 8288 -69
Caracteristicile bacteriologice
Sunt definite prin stabilirea numărului, genului și condițiilor de dezvoltare a unor bacterii
în efluentul stației de epurare și în emisari.
În apele uzate se pot regăsi un numar foarte mare de bacterii banale, care nu sunt
dăunatoare organismului uman; coliforme , care in număr foarte mare dau informații
despre murdărirea apei cu reziduri umane sau animale; bacterii saprofite, prezente in apele

21
uzate; bacterii patogene, care pot produce organismului uman boli hidrice ( holera,
dezinteria ) și bacteriofagii. . [11]
Caracteristicile biologice
Deoarece in apele uzate pot exista diferite organisme fie macro sau microscopice, aceasta
caracteristica oferă informații despre speciile care traiesc in apa uzată. . [11]
II.IV Calitatea și protecția cali tății apelor

Apa este principalul element care are dublu rol in activitățile umane. De aceea, apa, trebuie
să aibe o anumită calitate astfel încât să fie utilizată. Calitatea apei reprezintă un
ansamblul format din caracteristicile fizice, chimice, biolog ice și bacteriologice exprimate
cuantificat, care permit încadrarea unei probei într -o categorie, căpătând astfel însușirea
de a servi unui anumit scop. Prin cunoașterea calității apelor se ințelege activitatea
sistematică si periodică, la scară națională sau zonală, ce are ca scop obținerea elementelor
fundamentale pentru a aprecia evoluția calității unei ape și pentru a elabora decizii de
gospodărire. [14]
Calitatea apei este o problemă de mare actualitate și se poate spune că, la ora actuală, este
factorul care decide orientarea alimentărilor cu apă. Deoarece calitatea unei ape trebuie să
corespundă perfect cerințelor unor consumatori, ea este cea care poate stabili atât
categoria de sursă de apă care poate fi folosită, cât și tehnologia de tratare ce este necesară
atingerii unor indicatori de calitate solicitați sau factorii determinanți în alcătuirea unui
sistem de alimentare cu apă. Datorită existenței unor norme, instrucțiuni și standarde care
au capacitatea să stabilească condițiile calitative a le apei, pe diferite linii sau fluxuri
tehnnologice, politica de gospodărire devine un factor important. Acest lucru a împins la
captare atenției asupra problemelor calității surselor de apă și a apei livrate
consumatorilor, în vederea soluționării tutu ror aspectelor care se ridică. Planul mondial de
supraveghere a mediului încojurător GEMS al Națiunilor Unite, prevede monitorizarea
calității apelor prin trei categorii de parametrii:

22
1. Primii parametrii sunt cei de bază ( temperatura, pH -ul, conductivitate a, oxigenul
dizolvat, conținut de colibacili) ;
2. Parametrii indicatori ai poluării persistente ( poluarea cu cadmiu, mercur, compuși
organo -halogenți și uleiuri minerale) ;
3. Parametrii opționali ( poluarea cu carbon organic total, consum biologic de oxigen,
detergenți anionici, metale grele, arsenic, clor, sodiu, cianuri, uleiuri totale,
streptococi) [14]
Protecția calității apei
Prin protecția calității unei ape se ințelege păstrarea, respectiv îmbunătățirea
caracteristicilor fizico -chimice ale unor a pe pentru gospodărirea cât mai eficientă a
acestora. Protecția calității apelor este o necesitate pentru dezvoltarea economico -socială,
datorită piedicilor apărute într -un proces de îndepărtare a reziduurilor solide și lichide.
Dezvoltarea intensivă a i ndustriei a dus atât la măriea cantităților de ape uzate evacuate
cât si la cresterea tipurilor de poluanți. [14]
Datorită existenței unor norme și standarde ce prevad calitate unei ape ,cu timpul, mai
multe țări și -au îmbunătățit legislația privind interdicția poluarii apelor. Acest lucru a dus
la obligația construirii unor stații de epurare care au rolul de reținere a poluanților,
înainte de evacuarea apelor uzate în apele de suprafață. [14]
În România s -a construit un număr important de stații de epurare a apelor uzate din orașe,
industrii și ferme agrozootehnice. Din totalul stațiilor de epurare, numai cca. 45%
realizează, parțial, parametrii, iar cca. 30% nu au deloc eficiență, din motive de depășire a
capacității sau din lipsă de instruire a per sonalului de exploatare. [14]
Clasificarea poluării apelor

Poluarea apei se poate clasifica în funcție de mai multe criterii:
1. În fucție de perioada de timp in care acționează un agent impurificator,
poluarea se clasfica în: permanentă sau sistematică, p eriodică sau accidentală.
2. În funcție de concentrația și compoziția unei ape, poluarea poate fi sub formă de
: impurificare (reducerea capacității de utilizare), murdărire (modificarea

23
compoziței și aspectului fizic al apei), degradarea (poluare gravă care face
imposibilă utiizarea apei), otrăvire (poluarea gravă cu substanțe toxice)
3. În funcție de modul de producere a poluării, poluarea poate fi: naturală sau
artificială.
4. În funcție de natura substanțelor impurificatoare, poluarea poate fi: fizică
(datorată apelor termice), chimică (cu reziduuri petroliere, fenoli, detergenți,
pesticide, substanțe cancerigene, substanțe chimice specifice diverselor
industrii), biologică (cu bacterii patogene, drojdii patogene, protozoare
patogene, viermi, paraziți, enterovirusuri, organime coliforme, bacterii
saprofite, fungii, alge, crustecei, etc), radioactivă. [14]

Surse de poluare a apei
Sursele de poluare a apei se clasifică dupa următoarele criterii :

a) După acțiunea poluanților in timp, sursele pot fi: contin ue (canalizarea unui
oraș ), discontinue (canalizări ale unor instalații și obiective care
funcționează sezonier, nave, locuințe, autovehicule etc ) și accidentale
((avarierea instalațiilor, rezervoarelor, conductelor, etc)
b) După proviniența poluanților, su rsele se clasifică in: surse organizate (surse
de poluare cu ape reziduale și cu ape industriale) și surse de poluare
neorganizate (apele meteorice, centrele populate amplasate în apropierea
cursurilor de apă etc ). [14]

Agenții poluanți ai apelor
Multitudinea de surse de poluare a condus la clasificare a poluanților apei după mai
multe criterii .
După tipul acestora, poluanții se clasifică in:
1. Poluanți organici: hidrocarburi, detergenți.
2. Poluanți anorganici : metale grele, fosfor, azot.
3. Poluanți sub forma de suspensii : diverse deșeuri, fibre de celuloza sau lemn
etc.

24
După natura lor, poluanții se împart in :
1. Poluanți fizici : substanțe radioactive, ape termale.
2. Poluanți chimici: Pb. Hg, P, N 2, pesticide etc.
3. Poluanți biologici: bacterii.
După proveniență sau caracteristici, poluanții pot fi produse petroliere (hidrocarburi din
rafinării, foraj -extracție, combinate petrochimice, transportul auto, naval și prin
conducte); substanțe radioactive (substanțe din atmosferă, scăpări de la reactoar ele
nucleare, izotopi radioactivi din laboratoarele de cercetare); ape termale (apa caldă din
industrie ) și microoganisme patogene provenite din spitale, crescătorii de animale,
ștranduri și locuințe. [14]
După modificările proprietăților apei, poluanții se pot clasifica în : poluanți anorganici
toxici ( Pb, Hg, Zn, Cr , CN- ); compusi organici greu biodegradabili ( detergenții ); săruri
organice provenite din prelucrările petroliere si miniere și în sărur i fertilizatoare ( N 2, P ).
[14] 0
Plouarea apelor, fiind un proces complex, poate duce la deteriorarea compoziției chimice a
lor și la dispariția organisemelor vii ce trăiesc în mediul acvatic. Compușii organici ajung
în apă din cauza deversărilor apelor uzate in apele de suprafață ( râuri, oceane, mări)
respectiv din cauza industriei de prelucrare a lemnului și a industriei agricole. Existența
compușilor organici în ape duc la apariția unor bacterii care înlătură oxigenul existent.
Apariția acestor bacte rii duce, în timp, la dispariția faunei și a florei care trăiește în acel
mediu. Poluarea cu substanțe toxice provine de la diferitele industrii ce au ca principală
activitate prelucrarea metalelor. Poluarea apelor cu substanțe toxice anorganice are loc
prin deversarea apelor reziduale. [14]

25
Cap. III. Metode de analiză utilizate în determinarea contaminării cu
metale grele

În prezent există un interes deosebit pentru identificarea diverselor surse care conduc la
prezența metalelor grele in mediul înconjurator, urmărindu -se reducerea conținutului în
aceste metale prin folosirea unor tratamente permise de legislația în vigoare. Înainte de a se
ajunge la tratarea efectelor este necesară o analiză foarte laborioasă a cauzelor, iar
tehnologia avansată pe rmite utilizarea unor instrumente de măsura și control specifice
domeniilor cercetate. [15]
Un rol esențial revine metodelor de analiză, care trebuie să îndeplinească anumite condiții
referitoare la precizie, reproductibilitate, timp de analiză și costuri de aplicare.
Dintre metodele cele mai importante pentru studiul proceselor chimice și biochimice și
pentru determinarea în urme a metalelor din diverse medii, un interes deosebit se acorda
metodelor spectrometrice si metodelor electrochimice de analiza. [15]
Pe lângă metodele spectrometrice și metodele electrochimice există și alte metode ce sunt
folosite pentru determinarea metalelor grele din ape. Printre acestea se numără:
precipitarea, schimbul de ioni și adsorpția pe cărbune activ. [16]

De-a lungul timpului s -a dezvoltat un domeniu care are ca și activitate folosirea produselor
agricole în determinarea metalelor grele din ape uzate. Acest domeniu se bazează pe
propietatea absorbantă a unor produse agricole. Rata de eliminare a metalelor grele cu
ajutorul acestor produse agricole poate ajunge la un procent de 80% sau mai mare cu
ajutorul biosorpției. Biosorpția este capabilă să realizeze eliminarea de metale intr -un timp
foarte scurt ceea ce duce la reducerea costurilor asociate cu alte te hnologii. [16 ]
III.I Metode spectrometrice de analiza

Spectrometria este cea mai utilizată metodă în domeniul analizei moleculare și în domeniul
analizei elementare. Cea mai importantă ramură a spectrometriei este spectrometria
atomică. Spectrometria atomică oferă informații cu ajutorul interacțiunilor dintre materie

26
și radiațiile electromagnetice, aceste interacțiuni încadrându -se intr -un interval mare de
frecvențe ale spectrului electromagnetic. [ 17]
Interacțiunea dintre atomii liberi se bazează pe următoarele metode spectrometrice:
I. Emisie
II. Absorbție
III. Fluorescență

Aceste interacțiuni sunt reprez entate de următoarele relații :
M + Q. M.*
M.* M.’ + Q’
Unde: M – este un atom liber care absoarbe o cantitate de energie pentru a trece intr-o
stare excitată M*;
Q- reprezintă energia absorbită de atomul liber M;
Q’- reprezintă energia, exprimată cantitativ, pusă în libertate pentru ca atomul aflat în
stare excitată să aibe energii mai mici.[ 17].
Orice metodă spectrometrică presupune aducerea în stare liberă a atomilor ce constituie
proba de analizat.
Emisia se bazează pe coliziunea dintre speciile existente în stare liberă ( în plasmă sau
flacără) și atomii care au absorbit suficientă energie. Re venirea în starea fundamentală a
speciilor chimice are loc cu emiterea de radiații care sunt analizate de un spectrometru.
Frecvența radiațiilor emise depinde de natura atomilor, iar intensitatea radiației este o
funcție de concentrație.[ 17]
Absorbția atomică, se bazează pe absorbția de energie radiantă și revenirea la starea
fundamentală fără pierderi de energie formată în urma coliziunii cu celelalte specii
chimice. Cuva în care se regăsesc atomii liberi este iradiată de o sursă de lumină ce are
lungi mea de undă specifică fiecărei specii chimice de analizat. Diminuarea puterii radiante
este o funcție de concentrație. Fluorescența atomică, este metoda în care cele două tipuri de
energii ( Q și Q*) sunt radiații sau forme de energie radiantă. Spectrometri a este folosită
pentru a determina compuși organici, pentru a autoriza diverse medicamente, pentru
studierea proceselor chimice și biochimice etc.[ 17]

27
III.II Cromatografia

Cromatografia reprezintă o metodă de separare a doi sau a mai multor componenți ce se
bazează pe diferența de afinitate între faza mobilă și faza staționară.
Faza staționară este reprezentată de coloana cromatografică ce este încărcată cu materiale
adsorbante, iar faza mobilă este reprezentată de un gaz sau un lichid.
Cele mai utilizate ramuri ale cromatografiei sunt: cromatografia de gaze și cromatografia
HPLC. [18]
Cromatografia de gaze
Cromatografia de gaze presupune determinarea de compuși care pot fi vaporizați fară ca
aceștia să se descompună la anumite variații de temperatură. Acest lucru are loc datorită
folosirii unei coloane capilare cu un strat interior de fază staționară; a unui gaz ce asigură
faza mobilă și a unor detectori de tip FID, ECD sau MS. [18]
Analiza cantitativă în cromatografia de gaze constă în determinarea picurilor a
componentelor separate, realizandu -se prin determinarea timpului de retenție. Timpul de
retenție r eprezintă timpul ce trece din momentul introducerii probei de analizat până când
apare picul maxim al componentului determinat. De asemenea se compară timpii de
retenție determinați cu timpii de retenție cromatografici etalonați. [19]
Această ramură a cro matografiei constă în măsurarea ariilor picurilor rezultate și în
legătura lor cu concentrațiile ale componentelor respective. [19]
Tipuri de detectoare folosite în cromatografia de gaze
1.Detectorul de conductivitate termica
Acest tip de detector are avantajul că este nedistructiv pentru probă și se bazează pe
dependența pierderii căldurii de către un fir metalic încălzit ce este o funcție a mediului
gazos înconjurător. [19]

2. Detectorul cu ionizare în flacără
Acest tip de detector este cel mai folosit în cromatografia de gaze. Detectorul constă în
măsurarea mpdificării conductibilității electrice a unei flăcări de hidrogen în prezența
unor compuși organici. [19]

28

Fig. III.2. Schema de principiu a unui detector în flacără. [20]

29

Fig. III.2. Schema de principiu a unui cromatograf de gaze. [21 ]

Cromatografia HPLC

Cromatografia HPLC este o metoda ce dă informații cantiative si calitative despre proba
de analizat. HPLC constă în separarea, identificarea și în evaluarea compușilor anorganci
și organici. [22]
Instrumentul de analiză se numește cromatograful HPLC sau cromatograful UHPLC.
Schema de principiu a unui cromatograf HPLC este reprezentată in figura III.3.

30

Fig. III.3. Schema de principiu a unui cromatograf HPLC [23]

Cromatograful HPLC presupune utilizarea unei coloane încărcate cu fază staționară; a
unei pompe ce are ca scop asigurarea eluării fazei mobile și un detector.
În acest caz timpul de retenție depinde de interacțiunea dintre faza staționară, moleculele
de analizat și solvenții utilizați. Ca și fază mobilă se folosesc solvenții de natură org anică
care sunt miscibili cu apa. În practică se folosesc soluții acide, tampon, bazice sau soluții
care ajută la separarea componenților existenți în proba de analizat. [22]
Tipuri de detectoare folosite în cromatografia de lichide
Cea mai importantă funcție pe care o are un detector în cromatografia de lichide este de a
observa faza mobilă ce iese treptat din coloană. [19]
Principalele detectoare folosi te în HPLC se pot clasifica în:
Detectorul spectrofotometric
Detectorul spect rofotometric este unul dintre cele mai utilizate detectoare în HPLC, el
bazandu -se pe capacitatea de a adsorbi radiații ce provin din domeniul UV -vis. Acesta

31
măsoara intr -un mod continuu adsorbanța eluentului care se află la ieșirea din coloana
cromatograf ică. [19]
Un astfel de detector este compus dintr -o sursa de radiație; un monocromator care are
capacitatea de a selecta o radiație ce are lungimea de undă constantă; o cuvă prin care
trece eluentul și un fotomultiplicator, care transformă radiația elect romagnetică într -un
curent electric. [19]
Detectorul fluorimetric
Detectorul fluorimetric se bazează pe capacitatea unor substanțe de a adsorbi energie și de
a reemite radiații cu o lungime de undă mai mică decât lungimea de undă a radiației
adsorbite. [19]
Schema de principiu a unui detector fluorimetric

Fig III.4 Schema de principiu a unui detector fluorimetric; S – sursa de radiație; Mo – monocromator; P –
probă; F.M – fotomultiplicator. [19]
III.III Determinarea metalelor grele cu ajutorul electrolizei

Electroliza este un proces complex ce are loc în urma trecerii curentului electric prin
soluția sau topitura unui electrolit și constă in urmatoarele etape:
-migrarea ionilor la electrozi ( ionii pozitivi migrează spre anod, iar ionii negativi migrează
spre catod);
– descărcarea ionilor la electrozi, avâ nd loc loc procesul de oxidare la anod și procesul de
reducere la catod;
– formarea de molecule stabile. Mo S
S P
F.M.

32
Descărcarea ionilor la electrozi asigură închiderea circuitului electric prin soluția sau prin
topitura unui electrolit. Electroliza este un proces car e are loc cu consum de energie
electrică. Totodată este un proces endoenergetic, spontan. [3]

Descărcarea ionilor la electrozi
Ionii, intr -un proces electrochimic, se descarcă intr -o anumită ordine. La anod, unde este
prezent procesul de oxidare, anioni i se descarcă în ordinea potențialului de reducere. La
catod, unde are loc procesul de reducere, cationii se descarcă în ordinea descrescătoare a
potențialelor de reducere.
Fiecare dintre speciile de ioni se vor descărca numai atunci când si -au atins un a numit
potențial, numit potențial de descărcare. Prin noțiunea de potențial de descărcare al ionilor
se înțelege potențialul minim de la care începe descărcarea la electrod. Pentru ionii
metalici, potențialele de descărcare sunt foarte apropiate de potenția lele lor de electrod. În
soluțiile prevăzute cu un conținut mare de specii ionice, ionii de descarcă pe rând, imediat
ce potențialul lor a fost atins. . [3]
Electroliza se bazează pe doua legi și este folosită pentru obținerea metalelor, nemetal elor
și a substanțelor compuse.

Legile electrolizei
Prima lege a electrolizei spune că masele de substanțe depuse la electrozi sunt direct
proporționale cu sarcina electrica transpo rtată prin celula electrolitică. [3]
A doua lege spine că la trecerea aceleiași sarcini electrice prin mai multe celule
electrolitice legate în serie, se depun la electrozi mase de substanțe proporționale cu
echivalenții lor chimici. . [3]

33

III.IV Alte metode de analiză

Metode spectrofotometrice de absorbție moleculară UV/VIS

Nr
crt. Tipul/ Denumirea încercării Material/produs Documentul de referință
1. Determinarea aluminiului Ape uzate sau de
suprafață LMB -PS.04 ed.5/rev.2/2013
Metoda validata conform
Metoda LCK 301
2. Determinarea cromului total și
trivalent Ape (potabile, de
suprafață,
subterane,uzate) LMB -PS.04 ed.5/rev.2/2013
Metoda validata conform
Metoda LCK 313
3. Determinarea fierului Ape (potabile, de
suprafață,
subterane,uzate) LMB -PS.04 ed.5/rev.2/2013
Metoda validata conf. LCK 321
4. Determinarea manganului Ape (potabile, de
suprafață,
subterane,uzate) LMB -PS.04 ed.5/rev.2/2013
Metoda validata conform
Metoda LCW 032

34

Metode prin spectrometrie de absorbție atomică cu cuptor de grafit

Nr.
Crt Tipul/ Denumirea încercării Material/Produs Documentul de referință
1. Determinarea conținutului de
aluminiu,
cadmiu, cupru, plumb, nichel,
zinc
fier,mangan. Ape (potabile, de
suprafață,
subterane,uzate) SR EN ISO 15586:2004
SR ISO 8288:2001
SR 13315:1996/C91:2008
SR 8662 -2:1996
LMB -PS.41 ed.1/rev.0/2013
2. Determinarea continutului de
nichel, cupru,
zinc, cadmiu , plumb, mangan Deseu levigat/eluat SR EN 16192:2012
SR EN ISO 15586:2004
SR ISO 8288:2001
SR 8662 -2:1996
LMB -PS.42/2014

Nr.crt Metoda de analizat Carcteristici
1 Plasmă cuplată inductive Probele sunt aspirate la temperaturi înalte
în plasmă de argon (Ar).
Este o metodă care poate determina un
număr mare de elemente ( 23 -32 de
elemente).

2 Proton – Induced X -ray Emission Este o metodă ce nu distruge proba. Această metodă
are ca principiu iradierea probei cu raze X.
3 Neutron Activation Analisys Este o metodă de analiză care presupune
determinarea mai multor elemente. Această metodă
poate produce date concrete despre constituienți din
proba de analizat, însă necesită foarte mult timp.

35

Biosorpția

Biosorpția este o metodă care folosește diverse produse agricole, având ca scop eliminarea
într-un procent destul de mare a metalelor grele . [24]
Materialele agricole, în special cele care conțin celuloză, au un potențial destul de ridicat în
ceea ce privește biosorpția a unui metal. Componentele de baza a biomasei a unui material
rezidual agricol includ: hemiceluloză, lignină, lipide, proteine, za haruri simple,
hidrocarburi de apă, amidon care conține o varietate de grupări funcționale ce au
capacitatea de a elimina metalele grele. Datorită costurilor minime și a propietăților
chimice eficiente , produsele agricole reprezintă o bună resursă intr -o astfel de analiză.
[24]
Experimental s -a dovedit că unele dintre cele mai bune materiale agricole ce au un caracter
absorbant sunt: coajă de copaci, cochilii de pământ, coji de nucă de cocos, coajă de gram
negru, coajă de alune, coji, frunze de ceai, coajă de porumb, prăjituri decojite de jatropă,
bagasse de trestie de zahăr, măr, banane, coajă de portocale, cochilii de soia, tulpini de
struguri, pulpă de sfeclă de zahăr etc. [24]

36
Parte experimentală

I.Prepararea suportului adsorbant – rumeguș de brad, ceai verde

I.I Prepararea rumegușului de brad
Am cântărit 10 g de rumeguș mărunțit și am amestecat cu 150 ml de NaOH (0,1n) . Am
filtrat amtecul după 24 de ore după care am spălat rumegușul cu 600 ml de H 2O
distilată, apoi l-am uscat la etuvă, la 50°C, timp de 24 de ore.

I.II. Prepararea c eaiul ui verde
Am spălat de câteva ori f runzele de ceai verd e cu apă distilată fierbinte, până când apa de
spălare a rămas incoloră. După ce lichidul a devenit incolor, am spălat reziduul de ceai
de 2-3 ori cu apă distilată pană la când pH-ul a devenit neutru. Apoi l -am uscat la
etuvă, la 105°, timp de 12 ore. Reziduul de ceai uscat l -aa mojarat și l -aam utiliza t pentru
studiile de adsorbție.

I.II Testarea adsorbantului și determinarea capacității de adsorpție

Pentru a putea determina capacitatea de adsorpție a rumegușului și reziduului de ceai
verde pentru ionii de Pb2+ am folosit o cantitate constantă de material adsorbant de 0,5 g,
peste care am adăugat câte 100 ml de soluție de azotat de Pb2+ +, de concentrații variate,
(30 mg/l, 40 mg/l, 70 mg/l respectiv 90 mg/l ) . Experimentul a avut loc în regim static, timp
de 24 de ore, la temperatura ambiant ă. După 24 de ore am filtrat amestecult .
Concentrația reziduală, a ionilor metalici , am determinat -o cu ajutorul unui
multiparametru CYBERSCAN PCD 6500 echipat cu un electrod combinat de sticlă .

37

Fig 1.3 Multiparametru CYBERSCAN PCD 6500

Într-un alt se t de analize, am variat masa de material adsorbant, ( 0,1 g, 0,25 g, 0,50 g, și
0,75 g ) iar concentraț ia soluțiilor de plumb am pastrat -o constantă ( 70 mg/L ). Am
adăugat câte 100 ml din solu ția respectivă peste fiecare probă iar după aceea le -am lăsat
timp de 24 de ore, în regim static, la temperatură ambiantă. După 24 de ore , am separat
lichidul de materialul adsorbant prin filtrare. Concentrația reziduală a ionilor de Pb2+ am
determinat -o tot la multiparametrul CYBERSCAN PCD 6500

I.III Descrierea metodei de determinare cantitativă a Pb² ⁺
Dete rminarea cantitativă a ionului metalic de Pb2+ am realizat -o prin spectroscopia
de absorbție atomică unde am utilizat aparatul Varian AA 240 FS. Pentru trasarea curbei
de etalonare, pentru ionul metalic am folosit etaloane preparate din azotat de plumb în
mediu apos. Din etalonul 1000 mg/L Pb2+, a, preparat soluții Pb²⁺ de concentrații ce aparțin
intervalului 10 -50mg/L. Curba de calibrare a trasa tă între limitele 0mg/L –
50mg/L.Condițiile de lucru pe care le -am folosit pentru ionul metalic de plumb dunt
următoarele:

38
Curent lampă 4 mA
Flacară de acetilenă 2 l/min
Suport aer 13,5 l/min
Lungime de undă 217 nm

Fig I.III.I Curba de etalonare pentru Pb2

I.IV. Influența naturii adsorbantului asupra materialului de reținere a Pb² ⁺
Pentru a determina modul în care natura adsorbantului influențează efic iența de
reținere a plumbulu i, în opt pahare Erlenmayer am introdus c âte 0,5 g adsorbant (
rumeguș, reziduu de ceai verde ), peste care am adăugat 100ml soluție de concentrații
diferite de Pb2+ : 30mg/L; 50mg/L; 70mg/L; 9 0mg/L .
Soluțiile pe care le -am obținut le -am lăsat la contactare timp de 24 de ore, pentru ca
sistemul să ajungă la echilibru, după care l -am filtrat.
New Rational – Cal. Set 1
Pb mg/LAbs

39
Am determinat concentrația rezid uală a ionului metalic de plumb cu ajutorul
metodei electrochimice și am calculat capacitatea statică de adsorbție în fiecare caz.
Datele pe care le -am obțiunt sunt prezentate în tabelul I. IV.I și reprezentate în figura
I.IV.1.

V=100ml; m adsorbant =0,5g; t= 24 h
Tabelul I.V.I . Influența naturii adsorbantului asupra procesului de reținere a Pb2+
C0,mg/L 30 50 70 90
CPb(rumeguș ),mg/L 5,25 1,06 2,67 1,28
qPb,mg/g (rumeguș) 4,950 9,788 13,466 17,744
CPb(reziduu de ceai
verde ),mg/L 0,598 1,04 1,42 1,96
qPb, mg/g reziduu
de ceai verde 5,880 9,792 13,716 17,608

Fig I.IV.1 Izotermele de adsorbție a Pb2+ pe rumeguș și pe reziduu de ceai verde
02,0004,0006,0008,00010,00012,00014,00016,00018,00020,000
30 50 70 90q
CqPb,mg/g (rumeguș)
qPb, mg/g reziduu de
ceai verde

40
I.V Influența cantității de adsorbant asupra eficienței de îndepărtare a Pb² ⁺
Pentru a determina modul în care cantitatea de adsorbant influențează eficiența de
reținere a plumbulu i, în opt pahare Erlenmayer am introdus câte 0,1g, 0,25 g, 0,5g și 0,75 g
adsorbant ( rumegus, reziduu de ceai verde), peste care am adăugat 100ml soluții de
concentrație constantă de Pb2+ : 70 mg/l.
Soluțiile pe care le -am obținut le -am lăsat la contactare timp de 24 de ore, pentru ca
sistemul să ajungă la echilibru, după care l -am filtrat. Am determinat concentrația
reziduală p rin metoda electrochimică și am calculat capacitatea statică de adsorbție în
fiecare caz.
Datele obținute sunt prezentate în tabelul I. V.I și reprezentate în figur ile I.V.1 și
I.V.2 .

Tabelul I.V.1 . Influența cantității de adsorbant asupra eficienței de reținere a Pb2+
m adsorbant (g) 0,1 0,25 0,5 0,75
CPb
(rumeguș ),mg/L 12,8 2,67 0,00734 0,00225
qPb,mg/g rumeguș 57,201 26,932 13,998 9,333
CPb (reziduu de
ceai),mg/L 4,89 0,915 0,268 0,145
qPb,mg/g (reziduu
de ceai) 65,110 27,634 13,946 9,314

41

Figura I.V.1 Izoterma de adsorbție a Pb2+ pe rumeguș

Figura I.V.2 Izoterma de adsorbție a Pb2+ pe reziduu

010,00020,00030,00040,00050,00060,00070,000
0,1 0,20 0,5 0,70qPb2+
CPb2+{qPb2+ rumegus}
010,00020,00030,00040,00050,00060,00070,000
0,1 0,20 0,5 0,70qPb2+
CPb2+qPb2+reziduu

42
I.VI Prelucrarea și interpretarea datelor experimentale
Pentru modelarea matematică a procesul ui de adsorbție am trei modele de
adsorbție:

1. Izoterma de adsorbție Langmuir :
𝑞 =𝑞𝑚∙𝐾𝐿 ∙𝐶
1+𝐾𝐿𝐶, forma originală;
𝑐
𝑞 = 1
𝐾𝐿𝑞𝑚 +𝑐
𝑞𝑚, forma linializată.
2. Izoterma de adsorbție Freundlich:
𝑞= 𝐾𝐹∙𝐶1/𝑛, forma originală;
𝑙𝑔𝑞 =𝑙𝑔𝐾𝐹+1
𝑛𝑙𝑔𝑐, forma liniarizată.
3.Izoterma de adsorbtie Temkin:
𝑞=𝑅𝑇
𝑏ln (𝐾𝑇·𝐶𝑒), forma originală
𝑞=𝑅𝑇
𝑏𝑇𝑙𝑛𝐾𝑇+𝑅𝑇
𝑏𝑇𝑙𝑛𝐶, forma liniarizată
q – cantitatea de ioni de metal adsorbiți pe unitatea de masă de adsorbant (mg/g);
C – concentrația reziduală a ionului de metal ( mg/L )
qm – cantitatea de ioni de metal necesară pentru a forma un monostrat (mg/g procesului de
KF-constanta de echilibru Freundlich și este o măsură a capacității de adsorbție, mg/g
n-intensitatea procesului de adsorbție;
KL – constanta de echilibru Langmui, L/mg ;
bT-caldura de sorbție(KJ/mol);
KT- intensitatea de sorbție (energie maximă de legatură), (L/g).

43
Pentru determin area modelului de adsorbție am construit graficele C/q = f (C)
pentru modelul Langmuir, log q = f (log C) pentru modelul Freundlich și q = f (lnC) pentru
modelul Temkin.
I.VI.I Calculul capacității de adsorpție, q ( mg/g )
Pentru trasarea izotermelor de ad sorbție am calculat capacitatea statică de adsorbție , q
(mg/g) :

( C o – Cr ) V
q =
m

necesară pentru calculul parametrilor de forma liniarizată a celor trei izoterme Langmuir,
Freundlich și Temkin.

C0 – concentrația inițială a soluției de Pb2+ sau Cd2+ (mg/L)
Cr – concentrația reziduală a soluției de Pb2+ sau Cd2+ (mg/L)
V – volumul soluției (L)
m – masa de adsorbant (g)

I.VII Modelarea matematică a procesului de adsorbție a Pb2+ pe diferite suporturi adsorbante
Pentru modelarea matemat ică a procesului de adsorbție am folosit trei modele de
adsorbție:
-modelul Langmuir
-modelul Freundlich
-modelul Temkin.
Pentru modelul Langmuir ,ecuațiile sunt următoarele:
• Forma originală: q= 𝒒𝒎∙𝑲𝑳∙𝑪
𝟏+𝑲𝑳∙𝑪
• Forma liniarizată: 𝑪
𝒒=𝟏
𝑲𝑳∙𝒒𝒎+𝑪
𝒒𝒎
Pentru modelul Freundlich ecuațiile au următoarea formă:
• Forma originală: 𝒒=𝑲𝑭∙𝑪𝟏/𝒏
• Forma liniarizată: log q=log 𝑲𝑭+(𝟏
𝒏)𝐥𝐨𝐠𝑪

44
Pentru modelul Temkin ecuațiile au următoarea formă:
• Forma originală: 𝒒=𝑹𝑻
𝒃𝐥𝐧 (𝑲𝑻·𝑪𝒆)
• Forma liniarizată: 𝒒=𝑹𝑻
𝒃𝑻𝒍𝒏𝑲𝑻+𝑹𝑻
𝒃𝑻𝒍𝒏𝑪
unde:
q- cantitatea de ioni de metal adsorbiți pe unitatea de masă de adsorbant, la echilibru
(capacitatea statică de adsorbtie), mg/g;
C- concentrația reziduală a ionului de metal, mg/L;
qm- cantitatea de ioni de metal necesară pentru a forma un monostrat,fiind în același timp
și o măsură a capacității maxime de adsorbție, mg/g;
n- intensitatea procesului de adsorbție;
KF- constanta de echilibru Freundlich și este o măsură a capacității de adsorbție, mg/g;
KL- constanta de echilibru Lang muir, L/mg; este un parametru ce caracterizeaza taria
legaturii dintre ionul sorbit si sorbent;
bT- căldura de sorbție (KJ/mol);
KT- intensitatea de sorbție (energie maximă de legatură),(L/g).
Pentru determin area modelului de adsorbție am construit graficele C/q = f (C)
pentru modelul Langmuir ( log q = f (log C) , pentru modelul Freundlich și q=f (lnC) pentru
modelul Temkin . Datele necesare construirii acestor grafice sunt prezentate în tabelele
I.VII.I, I.VII.II .Izoterma Tempkin ia în consideratie interactiunile dintre speciile de sorbat
si sorbent în ipoteza în care descresterea c ăldurii de sorbtie este mai curând liniara decât
logaritmica, asa cum este indicata prin ecuatia Freundlich.Stabilirea modelului de
echilibru care descrie cel mai bine sorbt i Pb2+ pe materialele adsorbante testate s-a realizat
pe baza coeficientilor de regresie liniara R2.

45
Tabelul I.VI.I Datele experimentale pentru modelul Langmuir, Freundlich și Temkin
aplicate adsorbției Pb2+ pe rumeguș
Nr.crt. C0(mg/L) Cf(mg/L) q(mg/g) c/q lgC lgq lnC m(g)
1 30 5,25 5,989 1,060 0,720 0,694 1,658 0.5
2 50 1,06 9,978 0,108 0,025 0,990 0,058 0.5
3 70 2,67 13,946 0,198 0,426 1,129 0,982 0.5
4 90 1,28 17,97 4 0,0721 0,107 1,249 2,876 0.5

Tabelul I.VI. II Datele experimentale pentru modelul Langmuir, Freundlich și Temkin
aplicate adsorbției Pb2+ pe reziduu de ceai verde
Nr.crt. C0(mg/L) Cf(mg/L) q(mg/g) c/q lgC lgq lnC m(g)
1 30 0,598 5,880 0,101 0,223 0,769 0,514 0.5
2 50 1,04 9,792 0,106 0,017 0,990 0,039 0.5
3 70 1,42 13,716 0,103 0,152 1,137 0,350 0.5
4 90 1,96 17,608 0,111 0,292 1,245 0,672 0.5

46

Fig I .VI.1 Izoterma de adsorpție Langmuir Pb2+ pe rumeguș

y = 0.2345x -0.242
R² = 0.9243
00.20.40.60.811.2
0 1 2 3 4 5 6c/q
c (mg/L)Izoterm ade adsorbție Langmuir Pb2+rumegu ș
Izoterma
Linear (Izoterma)

47

Fig I.VI.2 Izoterma de adsorpție Freunlich Pb2+ pe rumeguș

Fig I.VI.3 Izoterma de adsorpție Temkin Pb2+ pe rumeguș
y= 0,52295x – 1,18258
R2 = – 0,69599
y = 8,94544 + 2,17173x
R2 = 0,49979

48

Ecuația Langmuir : 𝑪
𝒒=𝟏
𝑲𝑳∙𝒒𝒎+𝑪
𝒒𝒎
Ecuația pe care am obținut -o în urma datelor experimentale este de forma:
y= 0,2345x – 0,2420
Din ecuația liniară Langmuir am obținut cantitatea de ioni de metal pentru a forma un
monostrat, q m și constanta Langmuir K L:
𝟏
𝒒𝒎 = 0,2345 ⇒𝒒𝒎= 4,264 mg/g
𝟏
𝑲𝑳∙𝒒𝒎=𝟎,𝟐𝟒𝟐𝟎 ⇒𝑲𝑳=𝟏
𝟎,𝟐𝟒𝟐 ∙𝟒,𝟐𝟔𝟒⇒𝑲𝑳=𝟎,𝟗𝟔𝟗 L/mg
Având valoarea lui 𝑲𝑳, am calculat variația de entalpie liberă, ΔG:
ΔG= −RTln 𝑲𝑳⇒ ΔG= 𝟎,𝟕𝟔𝟕𝟏 KJ/mol

Ecuația Freundlich : log q=log 𝑲𝑭+(𝟏
𝒏)𝐥𝐨𝐠𝑪
Ecuația pe care am obținut -o urma datelor experimentale are forma:
y= 0,52295x – 1,18258
Din ecu ația liniară Freundlich am obținut intensitatea procesului de adsorbție, n, și
constanta Freundlich, K F:
log𝑲𝑭= 0,52295 ⇒𝑲𝑭= -0,2815 mg/g

𝟏
𝒏=𝟏,𝟏𝟖𝟐𝟓𝟖 ⇒𝒏=𝟎,𝟖𝟒𝟓𝟔 ⇒proces de adsorbție favorabil in condițiile date
Ecuația Temkin : 𝒒=𝑹𝑻
𝒃𝑻𝒍𝒏𝑲𝑻+𝑹𝑻
𝒃𝑻𝒍𝒏𝑪
Ecuațiape care am obținut -o in urma datelor ex perimentale e de forma:
y= 2,17173 x + 8,94544
Din ecuația liniară Temkin am obținut căldura de sorbție b T și intensitatea de sorbție K T:
𝑹𝑻
𝒃𝑻=𝟐,𝟏𝟕𝟏𝟕𝟑 ⇒𝒃𝑻=𝑹𝑻
𝟐,𝟏𝟕𝟏𝟕𝟑⇒𝒃𝑻=𝟎,𝟏𝟏𝟐 𝐊𝐉/𝐦𝐨𝐥
𝐑𝐓
𝐛𝐓𝐥𝐧KT=𝟖,𝟗𝟒𝟓𝟒𝟒 ⇒𝐥𝐧𝐊 T=𝟖,𝟗𝟒𝟓𝟒𝟒 ∙𝒃𝑻
𝑹𝑻⇒lnK T= 0,00041 ⇒K T= – 7,791 L/g.

49

Fig I.VI.4 Izoterma de adsorpție Langmuir a Pb2+ pe reziduu de ceai verde

y= 0,0063x + 0,09735
R2 = 0,8372

50

Fig I.VI.5 Izoterma de adsorpție Freundlich Pb2+ pe reziduu de ceai

Fig I.VI.6 Izoterma de adsorpție Temkin Pb2+ pe reziduu de ceai
Y = 0,4003x + 0,96685
R2 = 0,2282
y= 7,07988x + 8,94555
R2 = 0,37882

51

Ecuația Langmuir : 𝑪
𝒒=𝟏
𝑲𝑳∙𝒒𝒎+𝑪
𝒒𝒎
Ecuația pe care am obținut -o în urma datelor experimentale este de forma:
y= 0,0063x+ 0,09735
Din ecuația liniară Langmuir am obținut cantitatea de ioni de metal pentru a forma un
monostrat, q m, și constanta Langmuir K L:
𝟏
𝒒𝒎=0,0063 ⇒𝒒𝒎= 158,73 mg/g
𝟏
𝑲𝑳∙𝒒𝒎=𝟎,𝟎𝟗𝟕𝟑𝟓 ⇒𝑲𝑳=𝟏
𝟏𝟓𝟖 ,𝟕𝟑∙𝟎,𝟎𝟗𝟕𝟑𝟓⇒𝑲𝑳=𝟎,𝟎𝟔𝟒𝟕 L/mg
Având valoarea lui 𝑲𝑳, am calculat variația de entalpie liberă,ΔG:
ΔG= −RTln 𝑲𝑳⇒ ΔG= 0,6696 KJ/mol
Ecuația Freundlich : log q=log 𝑲𝑭+(𝟏
𝒏)𝐥𝐨𝐠𝑪
Ecuația pe care am obținut -o în urma datelor experimentale are forma:
y= 0,4003x+0,96685
Din ecuația liniară Freundlich am obținut intensitatea procesului de adsorbție, n, și
constanta Freundlich, K F:
logK F=0,4003 ⇒K F= – 0,39 mg/g
𝟏
𝒏=𝟎,𝟗𝟔𝟔𝟖𝟓 ⇒𝒏=𝟏,𝟎𝟑𝟒
Ecuația Temkin : 𝒒=𝑹𝑻
𝒃𝑻𝒍𝒏𝑲𝑻+𝑹𝑻
𝒃𝑻𝒍𝒏𝑪

Ecuația care a rezultat în urma datelor experimentale este de forma:
y= 7,07988 x + 8,94555
Din ecuația liniară Temkin obținem căldura de sorbție b T și intensitatea de sorbție K T:
𝑹𝑻
𝐛𝐓=𝟕,𝟎𝟕𝟗𝟖𝟖 ⇒𝒃𝑻=𝑹𝑻
𝟕,𝟎𝟕𝟗𝟖𝟖⇒𝒃𝑻=𝟎,𝟑𝟒𝟒𝟎 𝐊𝐉/𝐦𝐨𝐥
𝐑𝐓
𝐛𝐓𝐥𝐧KT=𝟖,𝟗𝟒𝟓𝟓𝟓 ⇒𝐥𝐧𝐊 T=𝟖,𝟗𝟒𝟓𝟓𝟓 ∙𝒃𝑻
𝑹𝑻⇒lnK T=0,0012 ⇒ K T= – 6,725 L/g.

52
Pentru ca procesul de adsorbție să decurgă spontan, variația de entalpie liberă , ∆G
trebuie sa fie mai mică de 10 KJ/mol, de asemenea și valoarea intensitații procesului de
adsorbție, n, trebuie să fie mai mare decât 1. Din punctul de vedere al variațiilor de entalpie
liberă adsorbția de Pb2+ +pe reziduu de ceai a decurs spontan.
Concluzii
Rezultatele obținute în cadrul programului experimental au permis elaborarea unor concluzii
referitoare la comportarea celor douǎ materiale adsorbante în pro cesul de reținere a plumbului
din soluții apoase :
1. Referitor la influența naturii adsorba ntului asupra materialului de reținere, s -a constatat că
cele doua metale se rețin relativ bine pe ambele tipuri de suport .
2. Cantitatea de material adsorbant influețează și ea procesul de adsorbție, odată cu
creșterea cantității de material adsorbant crește și capacitatea de adsorbție a materialului
adsorbant, însă cantitatea de ioni metalici adsorbiți pe unitate de masa a adsor bantului (q)
scade cu cantitatea de adsorbant .
3. Procesul de adsorbție a Pb2+ pe adsorbanții studiați decurge spontan, variația de entalpie
liberă este mai mică decât ∆G < +10 kJ /mol, de asemenea și valoarea intensității
procesului de adsorbție n este mai mare decât 1 ș i îndeplinește condiția 1<n<10.

Metal/support Model Langmuir Model Freunlich Model Temkin

Pb2+/ rumeguș R2=0,9243
qm= 4,264 mg/g
KL= 0,969 L/mg
ΔG= 0,7671 KJ/Kmol R2= – 0,69599
KF= – 0,2815 mg/g
n= 0,84 R2= 0,49979
KT= -7,791 L/g
bT= 0,112 KJ/mol

Pb2+/reziduu de ceai
verde R2=0,8372
qm=158, 73 mg/g
KL= 0,0647 L/mg
ΔG= 0,6696 KJ/Kmol R2= 0,2282
KF= -0,39 mg/g
n= 1,034 R2= 0,37882
KT= – 6,725 L/g
bT= 0,3440 KJ/mol

Tabelul I.V II.III Parametrii caracteristici adsorbtiei Pb2+ pe rumeguș si reziduu de ceai verde după
cele trei tipuri de izoterme folosite în acest studiu

53
Bibliografie

[ 1] Paul B Tchounwou ,, Clement G Yedjou , Anita K Patlolla , Dwayne J Sutton , “Heavy
Metals Toxicity and the Environment”, 2014
[2] http://www.creeaza.com/legislatie/administratie/ecologie -mediu/Surse -de-poluare -cu-
metale -gre586.php ;
[3] Elena Alexandrescu, Chimie anorganică și fizică, Explorator, 2015, Ploiești;
[4] http://www.legex.ro/Ordin -1146 -2002 -33930.aspx ;
[5] http://www.creeaza .com/legislatie/administratie/ecologie -mediu/SURSE -DE-POLUARE -A-
SOLULUI -CU-835.php ;

[6] Popa, M., 2005, Metode si tehnici moderne de determinare a poluarii mediului cu metale
grele, Ed. Casa cartii de stinta, Cluj -Napoca;

[7] http://albuflorin.ro/calitatea -apelor -piscicole/
[8] *** Environmental Education and Training in Europe. Background paper for the E. U.
Conference on E. E. & T;
[9] Bălteanu, D., Șerban, Mihaela, Modificări globale ale mediului , București: Editura Coresi,
2005;
[10] ZAHARIA,C., Chimia Mediului: teste de control în laborator și probleme, Universitatea
Tehnică “Gheorghe Asachi” din Iași, 2013 -2014;
[11] Mircea Negulescu, Epurarea apelor uzate orășenești , Editura tehnică, București,1978;
[12] Lavinia Tofan, Educație ecologică – Investigarea calității apelor, UTGA, Iași, 2015;
[13] http://lege5.ro/Gratuit/hezteobu/normativul -privind -stabilirea -limitelor -de-incarcare –
cu-poluanti -a-apelor -uzate -industriale -si-urbane -la-evacuarea -in-receptorii -naturali -ntpa –
001-2002 -din-28022002 ;

54
[14] Rusu Tiberiu -, Tehnologii și echipamente pentru tratarea și epurarea apelor, vol. I,
U.T.Press, Cluj-Napoca, 2008;
[15] MARIA POPA, Metode de analiză utilizate în determinarea contaminării cu metale grele,
Universitatea “1 Decembrie 1918” Alba Iulia, p.30-36;
[16] C Obi, OE Njoku , “ Removal of Ni (II) and Pb (II) ions from aqueous solutions by
grapefruit (Citrus paradisi) Mesocarp Biomass” , 2015;
[17] Cordos, E., Frentiu,T. et. al, Analiza prin Spectrometrie Atomica , Institutul Național de
Optoelectronică, București, 1998;
[18] Brândușa A. Petre, Metode Cromatografice, note de curs, 2011;
[19] Dumitrescu V. Cromatografie, note de curs, 2017 ;
[20] http://www.scritub.com/stiinta/chimie/Cromatografia -de-gaze41182.php ;
[21] http://www.scrigroup.com/sanatate/sport/UTILIZAREA -GAZCROMATOGRAFIEI –
I11593.php ;
[22] Călin C. Tehnici avansate de analiză, note de curs, UPG, 2017;
[23] http://www.qreferat.com/referate/alimentatie/VITAMINE -HIDROSOLUBILE -DIN-
DRO433.php ;
[24] . GarimaMahajan, M.P.Kaur DhirajSud , Agricultural waste material as potential adsorbent
for sequestering heavy me tal ions from aqueous solutions , 2008 ;
[ 25 ] Ahmad M. Mohammad , Taher A. Salah Eldin, Mohamed A. Ha ssan , Bahgat E. El –
Anadouli, Efficient treatment of lead -containing wastewater by hydroxy apatite/chitosan
nanostructures , 2014;
[26] Nafisur Rahma n , Uzma Haseen, Mohd Rashid, Synthesis and characterization of
polyacrylamide zirconium (IV) iodate ion -exchanger: Its application for selective remov al of
lead (II) from wastewater , 2013;
[ 27 ] Muhammad B. Ibrahi m and Wahab L. O. Ji moh, Bioremediation of Ni(II) a nd Cd(II) from
aqueous solution , 2011;
[28] Rahmi , L elifajri, Julinawati, Shabrina , Preparation of chitosan composite film reinforced
with cellulose isolated from oil palm empty fruit bunch and applicat ion in cadmium ions removal
from aqueous solutions , 2017;
[29] http://www.lenntech.com/processes/heavy/heavy -metals/heavy -metals.htm

55
[30] Shakhawat Chowdhury, JafarMazumder, ,.OmarAl -Attas, TahirHusain , Heavy metals in
drinking water: Occurrences, implications, and future needs in developing countries, 2016
[31] Lenka ANGELOVIČOVÁ, Danica FAZEKAŠOVÁ, “Contamination of the Soil and Water
Environment by Heavy Metals in the Former Mining Area of Rudňany (Slovakia)”, 2014
[32] Fabián Fernández -Luqueño , Fernando López -Valdez , Prócoro Gamero -Melo, Silvia
LunaSuárez , Elsa Nadia Aguilera -Gonzá lez , Arturo I. Martínez1 , María del Socorro
GarcíaGuillermo, Gildardo Hernández -Martínez , Raúl Herrera -Mendoza , Manuel Antonio
ÁlvarezGarza an d Ixchel Rubí Pérez -Velázquez, Heavy metal pollution in drinking water – a
global risk for human health: A rev iew , 2013