بخشی از مقاله
چکیده:
پوست سخت گردو بعنوان ماده اولیه در ساخت کربن فعال مورد استفاده قرار میگیرد.دو کربن فعال با نسبتهای 1: 0/5 ، 1:1 وزنی بوسیله روش شیمیایی و عامل تلقیح کننده کلرید روی و در سه دمای متفاوت کربونیزاسیون 400 - ، 500و 600 درجه - و در دو زمان متفاوت کربونیزاسیون 1و2 ساعت وهمچنین یک روش فیزیکی با بخار آب آماده گشت. سپس عوامل مختلفی از قبیل تغییرات دما -زمان وpHمورد بررسی قرار میگرد.مدلهای ایزوترمی متفاوتی نیز مورد بررسی قرار گرفت که از میان آنها ایزوترم لانگمویر جوابهای بهتری ارائه نمودند.برای تهیه نمونه های مورد آزمایش کربن فعال نمونه ها را در شرایط یکسان محیطی مورد آزمایش قرار داده و سه نمونه که بهترین مقدار جذب را دارد انتخاب و مورد بررسی قرار میگیرد.
مقدمه:
با توجه به اینکه ذخایر آب در جهان تقریباً ثابت می ماند و بواسطه آلوده شدن دسترسی به منابع آن محدودتر می شود.آب را هنگامی آلوده می نامند که مقدار مواد خارجی در آن به اندازهای باشد که استفاده از آن سبب بروز اثرات زیان آوری شود. انواع آلاینده های آب شامل آلاینده های آلی، آلاینده های معدنی و آلاینده های فلزی میباشد.از فلزات سنگین بعنوان فلزات آلوده کننده نام می برند.که یکی از مهمترین این فلزات جیوه می باشد.پایداری فلزات در محیط مشکلات بخصوصی را ایجاد می کند.فلزات نمی تواند مانند آلاینده های آلی به روشهای شیمیایی و زیستی در طبیعت تجزیه شوند.ترکیبات فلزی میتوانند تغییر یابند اما فلزات همچنان باقی می مانند.
در بین روش های متعدد قابل دسترس برای کاهش غلظت فلزات سنگین از فاضلاب، رایج ترین آنها رسوب گیری شیمیایی، تعویض یون، اسمز معکوس، استخراج با حلال و جذب سطحی است. که هر کدام از روشها دارای معایب ومزایای خاصی میباشد. از جذب سطحی از مناسب ترین روشهاست.ولی بعلت گران بودن جاذب مورد استفاده ، استفاده از این روش را محدود کرده است.سال های اخیر تعدادی مواد وابسته به صنایع کشاورزی از قبیل کود گیاهی ساخته شده از خزه [1]، پوست نارگیل [2]، سبوس برنج [3]، برگ چای [4]، پوست بادام [5]، پوست درخت [6]، ساقه گل آفتابگردان [7]، تفاله نیشکر [8]، خاک اره [93]، پوست بادام زمینی [10] و غیره برای حذف فلزات از محلول های آبی استفاده شده اند.
بیشترین میزان انتشار یون جیوه مربوط به کشور آمریکا بوده که در حدود %30 از سهم آلودگی با این یون را در جهان به خود اختصاص داده است .[11] در سال های اخیر از طریق سازمان جهانی علوم، تحقیقات بسیار فراوانی بر روی آلودگی ناشی از جیوه بر ماهی ها و چرخه غذایی بشر صورت گرفته است. بر اساس همین تحقیقات، مشاهده گردیده که منابع طبیعی انتشار جیوه عامل اصلی نفوذ جیوه به داخل آب های زیرزمینی و رودخانه ها بوده که از طریق میکروارگانیسم های آب و خاک این عنصر به مواد بسیار سمی تبدیل می گردند به طوری که مرگ موجودات زنده را به همراه خواهند داشت .[12]
بر اساس مصوبات سازمان ISI، میزان مجاز بودن جیوه در آب های زیرزمینی 10 ʽg/1 و در آب آشامیدنی 1 ʽg/1 می باشد . [13] برای حذف جیوه از جاذب های بسیار زیادی استفاده شده است که اغلب آنها جاذب های کربنی می باشند. این جاذب ها خود از پایه های گوناگونی ساخته شده اند که در این مقاله به بررسی برخی از این جاذب ها و پایه های آنها اشاره می شود. از مواد پایه استفاده شده جهت ساخت جاذب های کربنی - کربن فعال - می توان به بادام هندی [13]، چیتوسان [13]، جلبک های دریایی [14-16]، هسته زردآلود [17]، رزین [18]، خاک گل رس - مرکاپتازل [19]، تفاله نیشکر [20]، فورفورال [21-22]، آنتی بیوتیک [23]، خاکستر حاصل از سوخت های احتراق [24]، خاک رس [25]، ضایعات پلاستیک [26]، زغال سنگ [27]، سیمان [28]، ضایعات لاستیک [29]، کنول و اکریلیک [30] و ... اشاره نمود.
در بررسی به عمل آمده توسط یاردیم و همکارانش بر روی جاذب کربنی با پایه فورفورال [31] مشاهده گردیده که با افزایش pH میزان جذب نیز افزایش می یابد به گونه ای که در محیط خنثی اثر pH بر اثر غلظت اولیه غلبه می کند. در مطالعه ای که بر روی کربن فعال توسط ژانگ و همکارانش با پایه لجن فاضلاب [42] صورت گرفته نیز افزایش حذف با افزایش pH گزارش شده است. به طوری که در pH های پایین می توان اثر غلظت اولیه - مادر آب - را نادیده گرفت ولی با افزایش pH غلظت اولیه نقش مهمی را در حذف ایفا می کند.
نکته بسیار جالب در این بررسی آن است که با افزایش pH اثر غلظت اولیه محلول حالت عکس گرفته و با افزایش آن میزان حذف جیوه نیز افزایش می یابد. در مطالعه دیگری که توسط اینباراج و سولوتاناج بر روی بادام هندی [32] در ساخت کربن فعال صورت گرفته مشاهده شده که با افزایش pH تا میزان 7 افزایش جذب وجود داشته است. از pH حدود 7به بعد این روند تقریباً ثابت باقی می ماند. در تحقیق دیگری که در مورد حذف جیوه توسط کربن فعال توسط اینباراج و سولوتاناج با پایه پوست بادام هندی صورت گرفت مشاهده شده که با افزایش غلظت اولیه از 5 تا 60 mg/l میزان حذف طبق یک رابطه مستقیم از 67/21 تا 32/85 mg/g تغییر کرده است.[32]
مواد
پوست گردو برای تهیه کربن فعال به این دلیل است که ضایعات گردو در ایران بسیار بالاست. ب رقمی معادل با 40 هزار تن پوست سبز گردو در سال به دست می آید.در داخل کشور تاکنون بیشتر آن را جهت سوزاندن استفاده کرده اند. ابتدا پوست سخت گردو - گردو استفاده شده در این پروژه، گردو محلی شهرستان طرقبه می باشد - را از مغز آن جدا نموده، سپس با آب معمولی و بعد از آن با آب مقطر به خوبی می شوییم و آنها را با دستگاه خردکن خرد کرده و از غربال مشخصی عبور می دهیم.
در اینجا از غربال شماره 60 که دارای روزنه های 0/250 میلیمتر بوده استفاده شده است. این عمل برای هم اندازه بودن ذرات پوست سخت گردو و یکنواخت بودن آنها در حین خشک کردن و تهیه کربن فعال می باشد. سپس آنها را در ظرف پیرکس ریخته و در دمای 80 تا 90 درجه سانتیگراد برای مدت 24 ساعت در آون خشک می کنیم. محصول به دست آمده در این مرحله آماده عمل تلقیح برای فعال سازی شیمیایی و یا مرحله فعال سازی فیزیکی می گردد.
