بخشی از مقاله
چکیده
کروم یکی از مهمترین آلاینده های زیست محیطی می باشد که اثرات بهداشتی و زیست محیطی متعددی در پی دارد. هدف از این تحقیق بررسی جذب سطحی کروم بر روی نانوتیوپ کربنی تک لایه می باشد. پارامتر های مختلفی از جمله دوز جاذب، غلظت اولیه کروم، زمان تماس و pH بر حذف این آلاینده مورد مطالعه قرار گرفت. مدل های ایزوترمی و سینتیکی فرایند جذب سطحی نیز مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج نشان داد که نانوتیوپ کربن تک دیواره کارایی بالایی در حذف کروم از پساب دارد. همچنین جذب سطحی کروم از مدل ایزوترمی لانگمویر و سینتیک مرتبه دوم پیروی می کند.
کلمات کلیدی: کروم، نانوتیوپ کربنی، جذب سطحی، مدل ایزوترمی، مدل سینتیکی
-1 مقدمه
فلزات سنگین یکی از مهمترین آلاینده های محیط زیست می باشد که در دسته آلاینده های سمی درجه اول می باشند - Mahvi . - et al, 2005:372 این مواد غیر قابل تجزیه بوده و قابلیت تجمع پذیری در بدن انسان را دارا می باشند - . - Kim et al, 2008:283 تخلیه فاضلاب های حاوی فلز سنگین نه تنها برای زندگی آبزیان و دیگر موجودات سمی می باشند، بلکه آبهای طبیعی را نیز جهت مصارف آشامیدنی نامناسب می سازد و این فلزات در غلظت های بالا برای انسان نیز سمی بوده و سبب بیماری های مانند دردهای معده ای و روده ای ، صدمات جگری و کلیوی و کم خونی می شود. اهمیت ورود فلزات به محیط زیست از آن جهت است که آنها برای بیشتر سیستم های زنده سمی هستند.
فلزات نمی توانند مانند سایر آلاینده های آلی از طریق واکنش های شیمیایی یا زیستی در طبیعت تجزیه شوند، بلکه فقط ترکیبات آن می تواند تغییر یابد و فلز همچنان در محیط باقی می ماند این امر اجازه می دهد تا در فواصل قابل توجهی توسط آب یا هوا منتقل شود - بینا و همکاران،. - 19:1382 کروم از عمده ترین فلزات سنگین موجود در پساب های صنعتی می باشد که اثرات بهداشتی و زیست محیطی متعددی از جمله سرطان پوست را در پی دارد - سیبنی و همکاران، . - 1388:61 حداکثر مقدار مجاز توصیه شده برای کروم در آب آشامیدنی توسط موسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران 0/01 میلی گرم برلیتر در نظر گرفته شده است - غفوریان و همکاران، . - 1:1388
تا کنون روشهای مختلفی از جمله اکسیداسیون پیشرفته، الکترودیالیز، اسمز معکوس، تبادل یونی و سایر روشهای تصفیه ای جهت حذف فلزات سنگین مورد بررسی قرار گرفته است - - Chen et al, 2011:105 که هر کدام دارای مزایا و معایبی می باشند. تا کنون مطالعات متعددی بر روی حذف آلاینده ها توسط نانو ذرات صورت گرفته است ولی با بررسی های صورت گرفته مشخص شد که برای اولین با است که تحقیقی با این عنوان انجام می شود. هدف از این تحقیق دستیابی به روشی ساده و کارامد جهت حذف آرسنیک از پساب می باشد. بهمین منظور از نانوتیوب کربن تک دیواره جهت جذب سطحی آرسنیک استفاده شد.
-2 مواد و روشها
-1-2 مواد شیمیایی
نانو تیوپ کربنی تک دیواره از شرکت_خریداری شد. جهت تنظیم pH از سدیم هیدروکسید و اسید هیدروکلریک مرک استفاده گردید.جهت ساخت فاضلاب مصنوعی حاوی کروم از نمک دی کرومات پتاسیم مرک استفاده گردید.
-2-2 روش کار آزمایشگاهی
این پژوهش یک مطالعه بنیادی- کاربردی می باشد که در مقیاس آزمایشگاهی و به صورت ناپیوسته انجام شد. فاضلاب مصنوعی از انحلال نمک دی کرومات پتاسیم در آب مقطر بسیار خالص به صورت روزانه و با غلظت 500 ppm ساخته شد. پارامترهای موثر بر فرایند جذب سطحی کروم بر روی نانوتیوپ کربن تک دیواره شامل غلظت اولیه کروم در مقادیر 5 ، 10، 20، 40 و 80 میلی گرم بر لیتر، اثر pH با مقادیر 3، 4، 5، 6، 7، 8، 9 و 10، دوز نانو تیوپ مورد استفاده بترتیب 0/005، 0/01، 0/02، 0/04، /08، 0/16، 0/32و 0/64 گرم و زمان تماس 5، 10 ، 15، 20، 30 و 60 دقیقه، هر کدام به صورت جداگانه در این مطالعه بررسی شده اند. بعد از انجام هر آزمایش نمونه ها با سرعت 3000 دور در دقیقه سانتریفوژ شده و پس از عبور از کاغذ صافی جهت اندازه گیری غلظت کروم باقیمانده به دستگاه اسپکتروفتومتری جذب اتمی پگی اینستروم ساخت کشور انگلستان تزریق شد و درصد جذب با استفاده از معادله زیر محاسبه گردید - : - Liu et al,2003:109بر اساس معادله - - 1، C0 و Ce بترتیب غلظت اولیه و نهایی کروم موجود در محلول هستند - یزدی، . - 1387
-3 نتایج و بحث
در این تحقیق از سرباره به عنوان جاذب برای حذف کادمیوم و کروم استفاده شده و چهار متغیر pH ، غلظت اولیه فلز کروم، مقدار جاذب و زمان تماس مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. و همچنین داده ها توسط مدل های سینتیک و ایزوترم جذب مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند.
-1-3 بررسی تاثیر pH
جهت بررسی اثر pH به تعدادی بشر مقدار 50 میلی لیتر از محلول 10 میلی گرم بر لیتر کروم را اضافه نموده و pH هر یک از آن ها در دامنه 3-10 تنظیم شد - انتخاب این دامنه بر این اساس بود که میزان جذب را در pH اسیدی ، pH خنثی و pH بازی بررسی شود - سپس به هر یک از نمونه ها مقدار مساوی از نانو تیوپ کربن تک دیواره به مقدار 0/08 گرم اضافه کرده و بشرها جهت اختلاط کامل به مدت نیم ساعت بر روی استیرر با سرعت 180 دور در دقیقه و در دمای آزمایشگاه - - 25 1 C قرار داده شد. سپس نمونه ها با سرعت 3000 دور در دقیقه سانتریفیوژ شده و در نهایت از کاغذ صافی واتمن 40 با کمک پمپ خلاء و قیف بوخنر عبور داده و جهت اندازه گیری کروم باقیمانده، محلول صاف شده به دستگاه جذب اتمی تزریق شد. نتایج در شکل 1 نشان داده شده است.
