بخشی از مقاله
چکیده
پسابهای صنعتی حاوی مقادیر بالایی انواع فلزات سنگین میباشند که بعد از ورود به محیطزیست سلامت انسان و سایر موجودات زنده را به خطر میاندازند.این تحقیق بهمنظور بررسی کارایی جاذبهای طبیعی بنتونیت و گارنت 400 میلیلیتر از محلول های با غلظت200 میلیگرم بر لیتر از عناصر سرب، کادمیم و نیکل در pH های 7 و 8 از ستونهایی حاوی کانیهای بنتونیت و گارنت عبور داده شدند.
اختلاف غلظت ورودی و خروجی اندازه گیری شده با دستگاه جذب اتمی به مقدار جذب شده نسبت داده شد. نتایج نشان داد که کاربرد کانیهای گارنت و بنتونیت، غلظت هر سه عنصر را در آب خروجی کاهش میدهد. همچنین با افزایش pH از 7 به 8 میزان جذب عناصر بهطور معنیداری افزایش یافت.در شرایط برابر درهر دو جاذب، جذب عنصر سرب نسبت به نیکل و کادمیم بیشتر بود لذا استفاده از کانیهای بنتونیت و گارنت میتواند راهکار مناسبی برای کاهش آلودگیهای آب باشد.
مقدمه:
منظور از آلودگی محیطزیست ایجاد تغییرات نامطلوب در مشخصات فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی منابع اصلی حیات یعنی آب، هوا و خاک به مقداری است که بقاء و سلامت انسان و دیگر موجودات را به خطر انداخته و یا فعالیت آنها را محدود میسازد - . - McLean and Bledsoe,1992از بین این آلایندهها، آلایندههای فلزی که زیست تجزیهپذیر نبوده و تمایل به انباشته شدن در بدن موجودات زنده را داشته و باعث اختلال در آنها میشوند - . - Bedelean et al., 2009
کادمیم یکی از مهمترین آلایندههای زیستمحیطی محسوب میشود که از راههای مختلف، منابع آب و خاک را آلوده میکند - . - Bouzian et al.,2012 انتشار این ترکیب در اثر فعالیتهای انسان شامل صنایع کادمیم ساخت مانند باطریهای نیکل-کادمیم، پلاستیکسازی، سرامیک، شیشه، رنگ و همچنین مصرف لجن فاضلاب و کودهای فسفاته در زمینهای کشاورزی، از مهمترین عوامل آلودگی کادمیم در اراضی کشاورزی میباشد - . - Kabata-Pendias,2010 نیکل ممکن است از طریق به کار بردن کودهای فسفاتی، حشرهکشها و دیگر مواد پسماند از صنایع، همانند باطریهای نیکل- کادمیم، آبکاری نیکل، فرمولاسیون رنگها، تولید چربیهای گیاهی به خاک کشاورزی وارد و تجمع یابد - . - Businelli et al,2004 سرب از نظر انتشار، فراوانترین و سمیترین عنصر سنگین در محیطزیست است.
منبع اصلی آلایندگی سرب، فاضلاب خروجی حاصل از فرآیندهای صنعتی است لذا ترکیبات سرب عمداً در نتیجه بهرهبرداری از معادن، صنایع باطریسازی، سوختهای فسیلی، رنگسازی و حشرهکشها وارد محیطزیست میشوند. از مهمترین اثرات آلایندگی سرب در انسان میتوان بروز اختلال در سیستم اعصاب، کاهش ارتباط عصبی، اختلال گوارشی، صدمه به کلیهها، کمخونی، ایجاد مسمومیت برای سیستم تولیدمثلی و مشکلات رفتاری را نام برد - . - Ramachandran et al,2013
حذف و کنترل آلودگی فلزات سنگین، به علت متعدد و متفاوت بودن منابع آلودهکننده آنها بسیار مشکل است زیرا هر منبع آلودهکننده، فرآیند تصفیهای خاص خود را میطلبد. اکنون روشهای بسیاری برای تصفیه فاضلابها ابداع و استفادهشدهاند که از آن جمله میتوان به فرآیند ترسیب شیمیایی، اسمز معکوس و استفاده از مبادله کنندههای یونی آلی اشاره کرد که هرکدام مزایا و معایب خاص خود را دارد. یکی از روشهایی که در سالهای اخیر توسعهیافته، استفاده از جاذبهای معدنی است.
انواع کانی رسی مانند اسمکتیت، پالیگورسکیت، هیدروکسیدهای آهن، آلومینیوم و منگنز و مواد آلی از جمله ترکیباتی محسوب میشوند که فلزات سنگین را جذب میکنند - . - Farrah and Pickering,1977ویژگیهای فیزیکوشیمیایی و کانیشناسی خاک از جمله فراوانی رس، اسیدیته، پتانسیلهای اکسایش-کاهش، فراوانی نسبی کربنات کلسیم و فراوانی اکسیدهای آهن، عواملی مهم در تعیین جذب و واجذب یک فلز در خاک هستند - . - Anderson and Christensen,1998
معمارزاده و همکاران - 1389 - گزارش کردند اختلاف معنیداری در میزان فیلتر کردن آب در فیلترهای دولایه - بدون گارنت - و سهلایه - دارای گارنت - با هدف بررسی عملکرد کانی گارنت در صافی چند بستری و مقایسه آن با صافی شاهد در حذف کدروت و برخی موجودات بیولوژیکی وجود دارد. گارنت با فرمول عمومی A3B2 - Sio4 - 3 است که در آن A معرف کاتیون های دو ظرفیتی مانندMn+2،Ca+2،Mg+2، Fe+2 و B معرف کاتیون های سه ظرفیتی مانند Cr+3، Fe+3 ، Al+3 است .گارنت دارای ساختمان چهار وجهی منفرد است و نسبت Si:O در آن 1:4 است.
مواد و روشها:
در این تحقیق برای اطمینان از نوع کانی، ابتدا کانی های رسی مورد استفاده با پراش پرتو ایکس شناسایی شدند. برای این منظور حذف عوامل شیمیایی سیمانی و جداسازی اجزاء رس بر اساس روش مهرا و جکسون و جکسون انجام گردید. بهمنظور مطالعات جذب الاینده ها، از نمکهای نیترات سرب، سولفات نیکل و نیترات کادمیوم استفاده شد Hao et al ,1987 - - .این محلول ها در pH های 7 و 8 و غلظت یکسان 200 میلیگرم بر لیتر تهیه شدند. تنظیم pH بهوسیله استیک اسید و هیدرو اکسید پتاسیم انجام شد.همچنین pH در گل اشباع - آزمایشگاه شوری خاک آمریکا، - 1954، جرم مخصوص ظاهری و حقیقی به ترتیب بر اساس روش سیلندر و پیکنومتر - Blake,1996 - و همچنین CEC بر اساس اشباع سازی با سدیم و عصاره گیری با استات آمونیوم اندازهگیری شد
آمادهسازی ستون آزمایش:
در این آزمایش از استوانه هایی از جنس پلیاتیلن با قطر داخلی 6 سانتیمتر و ارتفاع 25 سانتیمتر بعنوان ستون نگه داری جاذب استفاده شد. انتهای ستون با سه لایه توری مشبک بهعنوان فیلتر پوشانده شد. همچنین در انتهای فیلتر به ارتفاع 3 سانتیمتر شن شسته شده جهت تسهیل خروج آب ریخته شد. 20 سانتیمتر بالای شن با کانیهای گارنت و بنتونیت پرشده و 2 سانتیمتر باقیمانده برای تامین بار آبی خالی گذاشته شد. همچنین از ستونهایی شنی بعنوان تیمار شاهد استفاده گردید .
سپس ستونهای خاک از کف جهت جلوگیری از محبوس شدن هوا به مدت 3 روز با آب اشباع شدند. به هر ستون 400 میلیلیتر از محلولهای فوق با بار آبی یکسان و ثابت اضافه گردید. چنین سعی شد که آبشویی برای هر جاذب در سرعتهای یکسان صورت گیرد. در نهایت غلظت عناصر سرب، کادمیوم و نیکل در عصاره جمعآوریشده با دستگاه جذب اتمی Analytikjena مدل ContrAA300 اندازهگیری شد.
