A review of selected natural coagulants in water and wastewater treatment

Abstract

Water treatment by inorganic coagulants and synthetic polymers poses environmental challenges tied to trace metals and sludge quality/quantity. With the popularisation of chemical precipitation during the last 50 years, these challenges have become more apparent. As a way to combat the environmental challenges posed by the use of inorganic coagulants and synthetic polymers, natural coagulants have been explored for water treatment. Natural coagulants are biodegradable, non-toxic, and do not pose any of the environmental challenges that inorganic coagulants and synthetic polymers do. This literature review aims to research the treatment efficiency and coagulation mechanism of two of the most promising natural coagulants, chitosan and Moringa oleifera, and compare them to more traditional inorganic coagulants and synthetic polymers. In this context, natural coagulant refers to natural polymers used as a primary coagulant for water treatment.

Based on a review of literature on water treatment by the natural coagulants chitosan and Moringa oleifera seeds, a table for each of the natural coagulants were made where key information such as treated water type, experimental setup, achieved removal efficiency, and reported coagulation mechanisms were noted. Analysis of the results of researched literature showed that both natural coagulant excelled at removing pollutants commonly found in portable water treatment, however, few studies were found on their use in wastewater treatment. The coagulation mechanisms reported were adsorption, charge neutralization, bridging, and electrostatic patch mechanism. The results indicate that both reviewed natural coagulants can compete with inorganic coagulants for portable water treatment, but more research is needed on the treatment of wastewater before a fair comparison can be made. Further research should be directed at the implementation of chitosan in combined processes, and the use of purified protein from Moringa oleifera seeds in water treatment.

Rensing av vann ved bruk av uorganiske koagulanter og syntetiske polymerer byr på utfordringer tilknyttet metallrester og slam kvalitet/mengde. Populariseringen av kjemisk rensing de siste 50 årene har ført til at disse utfordringene har blitt mer synlige. Som en måte og adressere utfordringene tilknyttet uorganiske koagulanter og syntetiske polymerer har naturlige koagulanter blitt utforsket for bruk i vannrensing. Naturlige koagulanter er nedbrytbare, giftfri og byr ikke på de samme utfordringene som inorganiske koagulanter gjør. Målet med dette litteraturstudiet er å kartlegge rensepotensialet til to lovende naturlige koagulanter, nemlig chitosan og Moringa oleifera, og sammenligne de med mer tradisjonelle inorganiske koagulanter. I denne sammenhengen er en naturlig koagulant en naturlig polymer som brukes som hovedkoagulant.

Basert på et litteratursøk på bruken av de naturlige koagulentene chitosan og Moringa oleifera for vannrensing ble en tabell for hver av de naturlige koagulantene laget, hvor nøkkelinformasjon som behandlet vanntype, eksperimentelt oppsett, oppnådd rensegrad og rapportert koagulasjonsmekanisme ble notert. Analyse av resultatene fra undersøkt litteratur, viste at begge av de undersøkte naturlige koagulantene fungerte utmerket for fjerning av forurensinger som er vanlig i drikkevann. Få studier ble funnet hvor de naturlige koagulentene ble brukt for rensing av avløpsvann. Koagulasjons mekanismer som ble rapportert var adsorpsjon, ladnigsnøytralisering, brobygging og elektrostatisk lappmekanisme. Resultatene indikerer at begge undersøkte naturlige koagulanter kan konkurrere med uorganiske koagulanter for behandling av drikkevann, men det er behov for mer forskning på behandling av avløpsvann før en rettferdig sammenligning kan gjøres. Videre forskning burde rettes på bruk av chitosan i kombinerte prosesser, og bruken av renset protein fra Moringa oleifera i vannbehandling.