بخشی از مقاله
چکیده
نیکل از جمله آلایندههای فلزی است که در غلظتهای بالا در صنایع آبکاری یافت میشود. از این رو استفاده از مواد جاذب برای حذف آن از آب و پساب ضروری است. منیزیا حاصل از تجزیه حرارتی منیزیت میتواند به عنوان جاذب برای حذف فلزات سنگین به کار رود.
هدف از انجام این تحقیق بررسی اندازه ذرات منیزیا - ذرات 1-1/4 و 2-4 میلیمتر - و مقدار آن در حذف نیکل از آبهای آلوده است. در این مطالعه تجربی منیزیا در دمای 550 درجه از منیزیت حاصل شده و سپس تاثیر عوامل موثر بر این فرآیند - اندازه ذرات و غلظت جاذب - با ثابت نگه داشتن سایر پارامترها - زمان واکنش 30 دقیقه، PH= 5 و غلظت نیکل 100 میلیگرم بر لیتر - انجام گرفت. یافتههای حاصل از این تحقیق نشان داد که ذرات منیزیا 1- 1/4 میلیمتر نسبت به ذرات 2 -4 میلیمتر جذب بیشتری داشته و در مورد هر دو ذرات با افزایش مقدار جاذب از 0/1 به 1 گرم، میزان جذب افزایش یافته است.
. 1 مقدمه
فلزات سنگین از جمله مهمترین آلایندههای محیطزیست به شمار میآیند که از جمله آنها میتوان به نیکل اشاره کرد. نیکل - Ni - با عدد اتمی 28 و عدد جرمی 58/71 بیست و دومین عنصر فراوان بوده که در سنگهای آذرین اولترابازیک مثل پریدوتیت و بازالت یافت میشود نیکل از جمله فلزاتی است که به دلیل کیفیت خوب، شکل پذیری، پایداری حرارتی بالا، مقاومت خوردگی بالا و ویژگیهای صنعتی و زیبایی
در صنایعی چون آبکاری الکتریکی، تولید باتریهای نیکل-کادمیوم و تجهیزات الکتریکی کاربرد داشته و آلیاژهای آن در صنعت فولاد، تولید ابزار و ماشین آلات و لوازم خانگی به کار میرود از مهمترین پارامترهای فیزیکوشیمیایی که سرنوشت گونههای نیکل را در محیط زیست کنترل میکند، میتوان به PH، پتانسیل ریداکس، لیگاندهای آلی و غیرآلی، ظرفیت تبادل کاتیونی و ...اشاره کرد
در حالت طبیعی نیکل به دو شکل Ni 0 و Ni2+ وجود داشته و گونه شیمیایی غالب Ni2+ در آبهای طبیعی Ni - H2O6 - 2+ است. در خاکهای قلیایی، ترکیب اصلی Ni2+ محلول در خاک به صورت Ni - OH - + بوده در حالیکه در خاکهای اسیدی، گونه غالب آن NiSO4 و NiHPO4 است
نیکل در همه جای کره زمین یافت شده و از منابع طبیعی یا انسانی منتشر میشود - - Eisler, 1998: 1 منابع نیکل در محیطهای آبی از تخریب فیزیکی و شیمیایی سنگها و خاکها، ذرات حاوی نیکل موجود در اتمسفر و پساب حاصل از فرآیندهای صنعتی آورده شده است
نیکل از طریق مکانیسمهای بیولوژیکی حمل میشود و برای رشد بسیاری از گونههای گیاهی و میکروارگانیسمها و چند گونه از مهرهداران و برای مرغ، گاو، بز، خوک، موش و گوسفند مفید است - Eisler, . - 1998:38 انسانها از طریق هوا، آب و غذا در معرض نیکل قرار میگیرند. استنشاق یکی از مهمترین روشهای مواجهه شغلی با نیکل است. بیشترین مقدار نیکل در انسان از طریق آب و مواد غذایی وارد شده ولی با این حال جذب آن از طریق دستگاه گوارش کمتر است
از نظر زیست محیطی استخراج و ذوب نیکل به دلیل مصرف زیاد آب و انرژی، انتشار دیاکسیدکربن و تولید باطله نگران کننده است نیکل اغلب واکنشهای آلرژیک ایجاد کرده و یکی از شایعترین علل درماتیت پوست است. حساسیت نیکل همچنین موجب آسم، ورم، واکنشهای التهابی و واکنشهای سیستماتیک شده است. بررسیهای تجربی نشان داده که گرد و غبار نیکل و برخی از ترکیبات آن در اثر استنشاق سمی بوده و خطر ابتلا به سرطان را در مواجهه شغلی افزایش میدهد
تجمع نیکل در بدن منجر به فیبروز ریوی، قلبی و عروقی شده و ترکیبات آن در حیوانات موجب تومور میگردد. تمام ترکیبات نیکل بجز نیکل فلزی برای انسان سرطان زا بوده و قرار گرفتن سلول در معرض آن موجب واکنشهای سلولی و کمبود اکسیژن و اختلال در سوخت و ساز سلول میشود. که در نتیجه آن پاسخ سلول به کم اکسیژنی، توقف رشد سلول و خسارات سلولی غیرقابل برگشت است
با توجه به نیاز صنایع مختلف به نیکل که در نتیجه آن نیز مقدار زیادی پساب حاوی آن تولید میشود و همچنین مطالبی که در مورد خطرات آن گفته شد، حذف نیکل از پساب صنایع مختلف اهمیت پیدا میکند. روشهای مختلفی برای حذف فلزات سنگین از جمله نیکل از محیطهای آبی وجود دارد که به طور عمده شامل روشهای شیمیایی و بیولوژیکی میباشد. از جمله روشهای شیمیایی میتوان به استفاده از سود، آهک و کربنات سدیم اشاره کرد - صمدی و همکاران، . - 39 :1392 روشهای دیگر عبارتند از حذف نیکل به وسیله اسمز معکوس، استفاده از نانولولههای کربنی، به کارگیری رس برای حذف نیکل و ..
روش جذب سطحی به دلیل سادگی، ارزانی، قابلیت حذف آلایندهها در مقادیر پایین و اقتصادی بودن بیشتر مورد توجه قرار گرفته است - . - Ozdes & et al, 2011: 3082 به همین دلیل امروزه به دنبال جاذبهایی هستند تا علاوه بر ارزان بودن، دارای قابلیت بالایی برای جذب مواد آلاینده باشند. در تحقیق حاضر منیزیا - MgO - با دو اندازه 1-1/4 و 2-4 میلیمتر به عنوان جاذب برای جذب نیکل از آبهای آلوده استفاده شد تا تفاوت اندازه ذرات در فرآیند جذب مورد بررسی قرار گیرد.
.2 مواد و روشها
برای آماده سازی جاذب، منیزیت - MgCO3 - از منطقه بیرجند تهیه شد. سپس به کمک آنالیز XRD و XRF به ترتیب کانی-های اصلی -فرعی و اکسیدهای اصلی-فرعی آن مطالعه شد که نتایج آن در جدول 1 و شکل 1 آمده است. سپس جهت تهیه منیزیا، منیزیت مورد خردایش و نرمایش قرار گرفته و به کمک الک ذرات 2-4 و 1-1/4 میلی متر برای هدف مورد نظر انتخاب شدند. مقداری از این ذرات را به مدت 2 ساعت در کوره الکتریکی با دمای 550 درجه قرار دادیم. بعد از گذشت زمان تعیین شده نمونه را بیرون آورده و بعد از وزن مجدد داخل دسیکاتور گذاشته تا از جذب رطوبت و دیاکسید کربن توسط منیزیا جلوگیری شود برای شناسایی مورفولوژی و شکل هر دو ذرات 2-4 و 1-1/4 میلیمتر از آنالیز SEM استفاده شد که نتایج آن در شکل 2 آمده است.
