بخشی از مقاله
چکیده
آزمایشات بیو جذب با استفاده از لجن فعال کشتارگاه طیور انجام شد . و بررسی جذب کادمیم توسط لجن فعال در پارامترهاي مختلف از جمله اندازه ذرات ، مقدار نمونه ، غلظت و pH محلول انجام شد . نتایج این پارامترها نشان می دهد که با افزایش pH اولیه و جرم جاذب راندمان جذب افزایش می یابد . افزایش اندازه ذرات و غلظت اولیه کادمیم راندمان جذب را کاهش می دهد .
واژه هاي کلیدي: بیو جذب ، فلزات سنگین، لجن فعال، فاضلاب صنعتی
مقدمه
بسیاري از صنایع و فرایندهاي متالورژي باعث افزایش آلودگیهاي فاضلابها می شوند . [1 ] از میان آلودگی ها ، فلزات سنگین از اهمیت خاصی برخوردارند ، چونکه بعضی از آنها حتی در غلظت هاي خیلی کم سمی هستند . بنابراین حضور این یونها حتی در غلظتهاي کم ، هم براي محیط زیست و هم براي سلامتی بشر مشکلاتی را فراهم می کند . [4-1 ] بنابراین به منظور جلوگیري از از آسیب هاي ناشی از فلزات سنگین ، ضروري است که از ورود این فلزات به محیط زیست و همچنین شبکه هاي آبرسانی جلوگیري بعمل آید . و خروج این فلزات از فاضلابها امري مهم است . [5-7 ] همراه با گسترش روزافزون صنایع و همچنین افزایش این نوع فاضلاب ها، روش هاي متعددي در جهت تصفیه این فاضلاب ها بوجود آمده است . از جمله این روش ها می توان روش هاي ترسیب ، انعقاد ، لخته سازي ، الکتروشیمیایی ، تبادل یونی ، استخراج با حلال و اسمز معکوس را نام برد که روشهایی با کارایی پایین و هزینه بالا هستند8]،5،.[1
اخیرا محققان تحقیقات خود را روي جاذب هاي ارزان و در دسترس یعنی مواد با منشاء بیولوژیک و کشاورزي مثل لجن فاضلابها ،باکتریها، قارچها، مخمرها، جلبکها و ضایعات کشاورزي متمرکز کرده اند.[10- 9] این مواد مساعد براي محیط زیست، با ظرفیت جذب و راندمان بالا در سمیت زدایی از فاضلابها می باشند1]،5،11،.[12 براي حذف Cd - II - از محلولهاي آبی هم از جاذبهاي متفاوتی استفاده شده است.[19-13] لجن فعال یک توده میکروبی متشکل از میکروبهاي مختلف است که در سیستمهاي تصفیه هوازي پسابها به وجود آمده و براي حذف فلزات سنگین می تواند به کار رود. لجن فعال تقریبا از 95 درصد باکتري و 5 درصد ارگانیسمهاي عالی شامل تک یاخته ها ، روتیفرها و بی مهره گان عالی تشکیل شده است .[20] از آنجائیکه ترکیب لجن فعال فاضلاب کارخانه هاي مختلف متفاوت است و داراي مقادیر و انواع متفاوتی ارگانیسم می باشند که هر کدام جذب کننده فلز سنگین خاصی است در نتیجه میزان جذب و نوع جذب هم متفاوت می باشد.
در این تحقیق جذب فلز سنگین کادمیم از محلول آبی توسط لجن فعال تهیه شده از کشتارگاه طیور بررسی شد و اثر دانه بندي، مقدار جاذب، غلظت اولیه محلول مس، زمان تماس جاذب با جذب شونده در توانائی جذب این فلز توسط توده زیستی مذکور به منظور حذف این فلز از پسابهاي صنعتی بررسی شده است. pH انتخابی و غلظت کادمیم در محلول درحدي در نظر گرفته می شود که از تشکیل رسوب هیدروکسید کادمیم جلوگیري بعمل آید. مواد و روش تحقیق تهیه و آماده سازي جاذب: جاذب بیولوژیک لجن فعال است که کشتارگاه طیور نمونه برداري شد. لجن فعال جمع آوري شده را فیلتر کرده و باقیمانده روي کاغذ صافی را پس از شستشوي کامل با آب مقطر، در آون 90 درجه سانتیگراد به مدت 24 ساعت خشک شد. لجن خشک شده، آسیاب و در اندازه هاي متفاوت - 0/5<، 0/5 -0/25، 0/25-0/125، 0/125 – 0/063، 0/063> میلیمتر - دانه بندي شد.
تهیه محلول ذخیره از مس : محلول 1000 ppm مس با استفاده از نمک سولفات کادمیم - شرکت مرك آلمان - تهیه و در دماي اتاق نگهداري شد. این محلول براي تهیه محلولهاي رقیق کادمیم استفاده شد. براي رقیق کردن محلولها از آب دوبار تقطیر استفاده شد. تعیین خواص جاذببرا:يتعیین pH محلول لجن فعال، 1 گرم لجن فعال خشک در 250 میلی لیتر آب مقطر بدون یون ریخته شد و سوسپانسیون حاصل را به مدت 2 ساعت بهم زده تا به تعادل برسد . سپس pH آن توسط دستگاه pH متر - - 691 Metrohm pH meter اندازه گیري شد. به منظور مشخص شدن حضور و یا عدم حضور فلز سنگین کادمیم در نمونه فاضلاب یا لجن فعال خشک حاصل از آن، 1 گرم لجن خشک تهیه شده را به 250 میلی لیتر آب مقطر بدون یون اضافه کرده و مخلوط حاصل را توسط بهم زن مغناطیسی بهم زده، سپس از محلول نمونه برداري و پس از سانتریفیوژ، غلظت کادمیم در آن توسط دستگاه جذب اتمی - Philips Spectra - PU9100x اندازه گیري شد.
دانسیته لجن با اندازه گیري وزن حجم مشخصی از لجن اندازه گیري شد. کنترل pH محلولها چون: با افزاشی لجن و تغییر در غلظت کادمیم به علت جذب آن، pHمحلول تغییر می کند، لذا، به منظور کنترل و اطمینان از عدم کاهش غلظت فلز سنگین کادمیم در محلول در اثر رسوبگذاري، pH محلولها بعد از افزایش لجن فعال یعنی در مدت انجام آزماشی برايتمام آزمایشات، توسط دستگاه pH متراندازه گیري شد و با حداقل pH لازم براي رسوب گذاري مقایسه شد.
روش اندازه گیري میزان جذب کادمیم توسط لجن فعال: براي بررسی چگونگی جذب کادمیم توسط ارگانیسمهاي موجود در لجن فعال کشتارگاه طیور و تعیین زمان تعادل، 250 میلی لیتر محلول با غلظت مشخص از کادمیم با استفاده از محلول ذخیره تهیه و داخل یک بشر 400 میلی لیتر ریخته شد. از این محلول نمونه برداري و غلظت اولیه این محلول، به روش جذب اتمی اندازه گیري شد. سپس به این بشر مقدار مشخصی لجن فعال خشک اضافه شد. محلول حاصل را با بهم زن مغناطیسی با دور 100 rpm بهم زده و در زمانهاي 5، 30،15، 60، 90، 120، 150 و 180 دقیقه پس از افزایش لجن از محلول نمونه برداري کرده و غلظت کادمیم در آن به روش جذب اتمی اندازه گیري شد. بدین ترتیب تغییرات غلظت کادمیم با گذشت زمان پس از افزایش مقدار مشخصی لجن فعال و در نتیجه چگونگی جذب فلز کادمیم توسط ارگانیسمهاي موجود در لجن فعال بدست می آید. این آزمایش با 3 غلظت اولیه 30، 60 و 120میلی گرم در لیتر از کادمیم ، مقادیر 0/5، 1، 1/5 و 2 گرم لجن، اندازه هاي 0/5<، 0/5 -0/25، 0/25-0/125، 0/125 – 0/063، 0/063> میلیمتر دانه هاي لجن و pH هاي 2/5 ، 3 و 6 انجام شد. و میزان جذب کادمیم از محلولهاي آبی تحت شرایط مختلف بدست آمد. در ضمن از نتایج این آزمایشات زمان به تعادل رسیدن غلظت مشخص شد.
نتایج و بحث
غلظت کادمیم در لجن صفر است و pH محلول سوسپانسیون لجن 7/6 است . اثر دانه بندي جاذب - لجن - در میزان جذب کادمیم اتر اندازه ذرات جاذب - لجن فعال خشک - در میزان جذب کادمیم از محلول با لجنهایی با اندازه دانه هاي، 0/5<، 0/5 -0/25 ، 0/25-0/125، 0/125 – 0/063، 0/063> میلیمتر، بررسی شد. شکل 1 نمودار مربوط به این بررسی را نشان می دهد. نتایج نشان می دهد هرچه اندازه ذرات لجن کوچکتر می شود میزان جذب بیشتر می شود . چون با کاهش اندازه ذرات میزان سطح جاذب بیشتر می شود به همین دلیل راندمان جذب افزایش می یابد .
اثر زمان تماس در میزان جذب کادمیم
میزان جذب کادمیم در زمانهاي مختلف براي محلولهایی با غلظتهاي متفاوت از کادمیم، 30 ،60 و 120 میلی گرم در لیتر اندازه گیري شد. شکل 2 منحنی هاي مربوط به این اندازه گیریها را نشان می دهد. منحنیها نشان می دهند که در شروع میزان و سرعت جذب کادمیم از محلول زیادتر می باشد که به دلیل وجود سطح وسیعتر از جاذب می باشد. ولی با گذشت زمان و کاهش سطح قابل دسترس، سرعت جذب کم می شود تا به تعادل می رسد. ماکزیمم جذب کادمیم از محلول در غلظتهاي اولیه متفاوت در حدود 30 دقیقه پس از شروع تماس انجام می شود و پس از این مدت تقریبا میزان جذب ثابت می شود.
