بخشی از مقاله
چکیده
در کار تحقیقاتی قبلی که نتایج آن در مجله معتبر بین المللی به چاپ رسید، ما یک سیستم جذبی را معرفی کردیم که از بارورکردن دانه های رزین XAD-16 با گالوسیانین بدست آمد و با توجه به نتایج بدست آمده نسبت به جذب یون سرب گزینش پذیر بود و خواص تعادلی، سینتیکی و ترمودینامیکی مناسبی را از خود نشان می داد. با توجه به اهمیت انجام مطالعات سینتیکی و بررسی کارایی جاذب فوق برای سیستمهای تصفیه پیوسته، پروژه حاضر پایه ریزی شده و موارد فوق تحت مطالعه قرار گرفت.
در این نوشتار ضمن یادآوری تاثیر چند پارامتر متفاوت بر جذب یون Pb - II - بر روی رزین بارورشده - EIR - مذکور از مطالعات گذشته، با ساخت سه ستون با عمق بستر متفاوت و انجام آزمایشات تجربی کارایی جاذب جدید در سیستم های تصفیه پیوسته مورد بررسی قرار گرفت. در این آزمایشات مشخص شد داده های تجربی با مدل بوهارت-آدامز برازش داشته و رزین بارورشده جدید کارایی خوبی در تصفیه پیوسته از خود نشان می دهد. بسته به خصوصیات پسابهای مورد استفاده با آزمایشات و مطالعات تکمیلی در مرحله پایلوت می توان فیلترهایی در اندازه های مناسب و بزرگ ساخته و از آن برای حذف سرب از پسابهای مورد نظر استفاده نمود.
-1 مقدمه
در ابتدای رشد جوامع کوچک، پسماندها و پسابهای شهری، صنعتی، تولیدی و خدماتی به داخل رودخانه ها تخلیه می شد و حتی تصور بر این بود که این پسماندها غذای ماهیان و موجودات آبزی شده و موجب رشد و نمو آنها می گردد. بر این اساس بود که رودخانه می سی سی پی به مجرایی پر از زباله های شهری و صنعتی تبدیل شد و در نتیجه در سال 1928 دفع زباله به رودخانه های بعضی از ایالت های امریکا ممنوع گردید و از سال 1965 قوانین خاصی جهت دفع انواع آلاینده ها و پسابهای صنعتی و شهری وضع شد.
در کشورهای در حال توسعه، عدم اجرای درست و نظارت صحیح قوانین و رشد نامتمرکز صنعت، باعث شده است که منابع آبی بویژه رودخانه ها، هر روز آلوده تر از گذشته گردند. روانابهای سطحی و آبهای زیر زمینی به دلیل استفاده های گسترده انسانی و صنعتی از آنها، از اهمیت زیست محیطی بالایی برخوردارند. هر گونه آلودگی روانابهای سطحی در بالا دست، تأثیرات نامطلوب زیادی در پایین دست بر جا می گذارد، به گونه ای که کلیه مصرف کنندگان اعم از انسان، حیوانات و صنایع، در معرض خطر زیست محیطی قرار می گیرند.
سرب یکی از سمی ترین فلزات سنگین است که بیشترین عوارض را بر روی سلامتی انسان دارد. اختلال بیو سنتز هموگلوبین و کم خونی، افزایش فشار خون، آسیب به کلیه، سقط جنین و نارسی نوزاد، اختلال سیستم عصبی، آسیب به مغز، ناباروری مردان، کاهش قدرت یادگیری و اختلالات رفتاری در کودکان از عوارض منفی افزایش غلظت سرب در بدن است. بنا بر استاندارد سازمان جهانی بهداشت - WHO - در سال 1996، غلظت سرب در آب آشامیدنی به 0/01 mg/lit محدود شده است.
طبق استاندارد آب آشامیدنی ایران، حد مجاز سرب در آب آشامیدنی 0/05 mg/lit است. این فلز بطور پیوسته از برخی صنایع مانند باطری سازی، معدنکاری، ذوب سرب، آبکاری، کاغذ، و ریخته گری به محیط زیست وارد می شود. با توجه به اثرات خطرناک سزب بر روی انسان و جانداران دیگر و لزوم کنترل نمودن انتشار سرب به محیط زیست، در دهه های اخیر حذف سرب از فاضلاب ها توجه محققان زیادی را به خود جلب نموده است. از طرفی دیگر بازیابی سرب موجود در فاضلاب ها از نقطه نظر توسعه پایدار یک موضوع کلیدی و مهم است.
چندین فرایند جهت حذف و بازیابی سرب از فاضلاب ها بکاربرده شده اند که در میان آن ها فناوری جذب از نقطه نظر قیمت، سادگی طراحی، سادگی کاربرد و قابلیت استفاده مجدد بر فناوری های دیگر برتری دارد. چنانکه در فصل قبل بیان شد در سال های اخیر گزارش شده که رزین های تبادلگر یونی کیلیت ساز جاذب های جامد مفیدی برای حذف و بازیابی فلزات واسطه از فاضلاب ها هستند. قسمت مهمی از کزینش پذیری و توانایی این رزین ها در جذب فلزات خاص وابسته به گروه های عاملی است که برروی آن ها تعبیه شده است. یک راه مناسب برای تهیه رزین های تبادلگر یونی کیلیت ساز بارورسازی آن ها با لیگاندهای خاص می باشد که بدینوسیله می توان رزین های خنثی - مانند رزین های - XAD را به جاذب های گزینش پذیر تبدیل نمود.
با بارورسازی یک رزین مناسب به وسیله یک استخراج گر مناسب می توان یک EIR مفید تولید نمود که هم ظرفیت جذب آن بالا باشد و هم هدر رفتن استخراج گر از روی رزین به کمترین مقدار یا به صفر برسد. فصل دوم روش تولید و استفاده از چنین سامانه ای را توضیح می دهد .در این پروژه تحقیقاتی ما سعی نموده ایم تا با ستفاده از تجارب قبلی خود در زمینه رزین های بارور شده با کاربرد یک جاذب جدید راهی ساده برای حذف Pb - II - از آب ها و فاضلاب ها ی حاوی آن پیشنهاد شود. واضح است که کاربردهای سیستم های تبادل یون یا EIR در صنعت در هر شکل - پیوسته وغیرپیوسته - که باشند، نیازمند آگاهی از شرایط تعادلی، ترمودینامیک و سینتیک فرآیندهای استخراجی و همچنین رفتار هیدرولیکی و دینامیکی این فرآیندها، می باشند. این بررسی های به دلایل زیر انجام می شوند :
-1 آگاهی از رفتار شیمی فیزیکی فرآیندهای جذب تا آنجا که ممکن باشد.
-2 بدست آوردن معادلات تجربی یا نیمه تجربی برای طراحی تجهیزات صنعتی مورد استفاده در تکنولوژی جداسازی یون ها از محلول های آبی. با توجه به اینکه تصفیه آب های حاوی یون های فلزی با استفاده از جاذب ها در مقیاس صنعتی احتیاج به بررسی دقیق رفتار تعادلی، ترمودینامیکی و سینتیکی فرآیند های پیشنهادشده دارد، در این تحقیق بعد از پیدا نمودن شرایط بهینه، ما بتفصیل این جنبه ها را بررسی می نماییم تا بتوان در مقیاس صنعتی از این جاذب ها استفاده نمود.
-2 مواد شیمیایی و واکنش گرها
تمام واکنش گرها و مواد شیمیایی مورد استفاده از خلوص بالای تجزیه ای برخوردار بودند محلول مادر Pb - II - از نیترات سرب به غلظت 1× 10- 2M ساخته شده و محلول های مورد نظر مصرفی روزانه از این محلول ها تهیه می شد. برای شویش از محلول اسید کلریدریک استفاده می شد که آنهم بطور روزانه از رقیق کردن مقدار شخصی از محلول 4 M هرکدام از این مواد تهیه می گردید. تنظیم pH با استفاده اسید کلریدریک وسود انجام می شد. مواد مصرفی در زیر آمده است:
-1 آمبرلیت تجاری - Rohm & Hass - XAD-16 یک رزین پلی استایرنی ماکرومتخلخل است. معمولا برای ایجاد اتصالات عرضی و ایجاد شبکه محکم و متخلخل علاوه بر استایرن مقداری مونومر دی وینیل بنزن نیز در ساخت این رزین ها بکار برده می شود.
-2 گالوسیانین - Merck -
-3 متانول، اسید کلریدریک، کلرید سدیم، آمونیاک، سود، اسید نیتریک - - Merck -4 نیترات سرب - - Merck
-3 رزین آمبرلیت XAD-16
عموما ساختار تمامی پلیمرهای متخلخل XAD-n غیر یونی، هیدروفوبیک و دارای اتصالات عرضی است که خواص جذبی آن ها از ساختمان دارای منافذ بزرگ - شامل یک فاز پلیمری و یک فاز منفذی پیوسته - ، سطح تماس زیاد و عدم قطبیت سطح آن ها ناشی شده است.
