بخشی از مقاله
چکیده
آلودگی ناشی از فلزات سنگین در حال حاضر یکی از جدی ترین مشکلات محیط زیست می باشد. استفاده های گسترده از Pb - II - باعث تخلیه مقادیر زیادی پساب حاوی این آلاینده به محیط زیست می گردد که باید تصفیه گردد. یکی از روش های تصفیه آب استفاده از فرایند جذب با استفاده از جاذب های پلیمر هادی می باشد. در این پژوهش نانوکامپوزیت پلی پیرولɣ -Fe2O3/ به روش شیمیایی و با استفاده از اکسیدان کلرید آهن بی آب در محیط آبی تهیه شده و اثر نانو ذرات اکسید فلزی بر جداسازی فلز سرب از محلول آبی حاوی این فلز مورد استفاده قرار گرفته است. ساختمان شیمیایی و مورفولوژی ذرات PPy/ɣ -Fe2O3 بررسی شده است. برای بررسی خواص محصولات و تعیین غلظت محلول از دستگاه میکروسکوپ الکترونی - SEM - ، پراش اشعه ایکس - XRD - ، و دستگاه ICP استفاده شده است. نتایج نشان می دهد شکل ذرات محصول در حضور نانوذرات اکسید آهن ریزتر شده و همگنی آن افزایش یافته است. نتایج نشان داده است که نانو ذرات اکسید فلزی تاثیری زیادی در حذف سرب از محلول آبی دارد و هر چه ذرات جاذب ریزتر باشند جداسازی بهتر صورت می گیرد.
-1مقدمه
جمعیت جهان در حال افزایش و منابع آب آشامیدنی رو به کاهش است، بنابراین ممکن است جهان در آینده با مشکل کمبود آب مواجه شود. افزایش مصرف آب و کمبود حاصل از آن که بر اثر آلودگی نیز تشدید میشود سبب شده است تا تأمین آب بهداشتی به یکی از دغدغههای اساسی جامعه جهانی تبدیل شود. حدود 69% آب مصرفی جهان صرف کشاورزی و عموما آبیاری می شود و ×23% به مصرف صنایع می رسد و مصارف خانگی تنها حدود%×َ را شامل می شود.×در کشورهای توسعه یافته، بخش کشاورزی و صنایع بیشترین مصرف آب را داشته و بالاترین نقش را در آلودگی آب ها دارد.امروزه اکثر کشورها با مشکلات آلودگی آب مواجه هستند.× آینده این وضعیت در کشورهای پیشرفته بسیار جدی است.×در واقع چالش بزرگی در مواجه با نیاز مبرم جمعیت جهان به آب پاکیزه و تصفیه شده پیش رو است.
فلزات سنگین، عناصری هستند که دارای وزن اتمی بین 63/5 تا 200/6 و وزن مخصوص بزرگتر از 5 گرم بر سانتی متر مکعب می باشند. یون های فلزات سنگین اثرات مهلک و مرگباری بر همه اشکال حیات دارند و از طریق دفع پسماندها در کانال های آب، وارد زنجیره غذایی می گردند. یون های فلزات سنگین به علت عدم زیست تخریب پذیری، تجمع یافته و مقدارشان در طول زنجیره غذایی افزایش می یابد. در میان یون های فلزی مختلف، سرب، جیوه، کادمیوم و کروم - VI - در صدر فهرست سمیت قرار دارند. امروزه فلزات سنگین، به عنوان آلاینده های اولویت دار زیست محیطی مطرح بوده و در حال تبدیل شدن به یکی از جدی ترین مشکلات زیست محیطی می باشند، بنابراین، به منظور محافظت از مردم و محیط زیست، این فلزات سنگین باید از پسماندها و فاضلاب ها حذف گردند.
سرب به طور طبیعی در محیط زیست وجود دارد ولی فعالیت های انسانی باعث به هم خوردن چرخه طبیعی سرب شده است. وجود سرب در بنزین و سوزاندن آن، باعث تولید نمک های سرب در محیط زیست میشود. سرب از اگزوز ماشین ها به محیط اطراف وارد میشود. ذرات درشت تر سرب به داخل آب و یا خاک وارد می شود، ذرات ریزتر نیز وارد اتمسفر میشوند و بخشی از آن با بارش باران به زمین وارد میشوند. این چرخه تولید سرب بسیار قوی تر از چرخه طبیعی سرب میباشد و به همین دلیل آلودگی سرب در محیط زیست افزایش مییابد . سرب در داخل بدن موجودات زنده آب و موجودات زنده خاک تجمع میکند و باعث مسمومیت موجودات زنده میشوند. حذف سرب از آب آشامیدنی و فاضلاب، به دلیل سمی بودن این ماده، از اهمیت بالایی برخوردار است.
روش های متعددی برای حذف یون های فلزات سنگین، مورد استفاده قرار می گیرند که متداول ترین آنها عبارتند از، ته نشینی - Peng, 2005, 1501-1517 - ، کاهش شیمیایی - Ponder et al, 2000, 2564-2569 - ، تبادل یونی - Berber-Mendoza et al, 2006, 40-45 - ، تبخیر و فرآیندهای غشایی . - Sadrzadeh et al, 2008, 431-441 - در این میان، ته نشینی یا ترسیب شیمیایی بیشترین کاربرد را در حذف فلزات سنگین دارد. از آنجا که این روش رسوب زیادی تولید می کند، محققان بدنبال روش های دیگری بودند.
امروزه جذب سطحی - Gupta et al, 2004, 225-232 - به عنوان یک روش مؤثر و اقتصادی برای تصفیه فاضلاب از فلزات سنگین شناخته می شود. فرآیند جذب سطحی دارای انعطاف پذیری در طراحی و بهره برداری بوده و در بسیاری از حالات یک جریان خروجی تصفیه شده با کیفیت بالا تولید می کند. بعلاوه، از آنجاییکه جذب سطحی گاهی اوقات برگشت پذیر است، جاذب ها را می توان با استفاده از فرآیندهای احیاء مناسب، بازسازی نمود. مهم ترین جاذب در این زمینه کربن فعال می باشد. جاذب های کربن فعال، بطور گسترده ای جهت حذف آلودگی های فلزات سنگین مورد استفاده قرار می گیرند . - Fu, and Wang, 2011, 407-418 - علت کارایی خوب آنها در این زمینه ناشی از حجم بالای میکروحفره ها و مزوحفره های موجود در آنها و سطح ویژه بالای حاصل از آن می باشد.
در سال های اخیر تحقیقات فراوانی برای یافتن جاذب های جدید به منظور حذف فلزات سنگین از پساب های صنعتی صورت گرفته است که می توان از این جاذب ها به جلبک خشک شده، جاذب های سلولزی - Liu et al, 2001, 322-328 - ، کربن فعال ساخته شده از پوست فندق - Kobya, 2004, 317-321 - و نارگیل - Babel et al, 2004, 951-967 - ،پودر لجن دفعی فاضلاب شهری - Fouladi Fard et al, 2008, 2-8 - ، کربن فعال ساقه برنج - Shamohammadi et al, 2008,27-33 - ، خاکستر باگاس - Gupta et al, 1999, 129-136 - ، بنتونیت - Khan et al, 1995, 271-282 - ، زئولیت - Jamir, 2005 - ، فیلم های پلیمری - Ruotolo, and Gubulin, 2005, 141-151 - و کامپوزیت های پلیمرهای هادی - Eisazadeh, 2008, 10-13 - اشاره کرد.
همانطور که گفته شد یکی از جاذب های خوب برای حذف فلزات سنگین کامپوزیت ها و نانوکامپوزیت های پلیمر هادی می باشند. برای اولین بار پلیمر هادی پلی استیلن در سال 1950 در آزمایشگاه ناتا تولید شد. پلیمرهای رسانا دارای برخی از خواص شیمیایی و الکتروشیمیایی منحصر به فرد می باشند و شامل پلی آنیلین، پلی تیوفن، پلی استیلن و پلی پیرول و ... هستند. پلیمرهای هادی می توانند در مواردی از قبیل الکترودهای کاتالیستی - Bhat, 2001, 2511 -2517 - ، حسگرها - Aldissi, and Armes, 1991 - ، تهیه غشاها - Eisazadeh et al, 1992, 341-344 - و ... بکار برده شوند. در میان پلیمر های هادی پلی پیرول بدلیل رسانایی بالا و پایداری در سال های اخیر مورد توجه قرار گرفته است. خواص مکانیکی پایین، تردی و شکنندگی و فرآیند ناپذیر بودن این پلیمر اصلی ترین مانع در کاربرد آن محسوب می گردد. برای بهبود خواص چندین روش وجود دارد که تهیه کامپوزیت و نانوکامپوزیت با استفاده از افزودنی یکی از روش های رایج است. در این پژوهش پلی پیرول و نانوکامپوزیت آن با ɣ -Fe2O3 بروش شیمیایی با استفاده از کلرید اهن بعنوان اکسیدان تهیه شده و در حذف فلز سرب بکار گرفته شده است.
-2 بخش تجربی
-1-2مواد
