بخشی از مقاله
چکیده
یکی از بزرگترین مشکلات دنیای امروز، کمبود آب وآلودگی منابع آب محیط زیست به فلزات سنگین است. این مطالعه با هدف بررسی میزان حذف یون های آرسنیک توسط نانوکامپوزیت پلی آنیلین و اکسید آهن انجام گردید . این مطالعه تجربی و در مقیاس آزمایشگاهی به منظور بررسی حذف یون آرسنیک توسط نانو کامپوزیت پلی آنیلین و اکسید آهن در سیستم جریان ناپیوسته صورت گرفت. در این مطالعه متغیرهای آزمایش شامل pH ،جرم جاذب، غلظت اولیه آرسنیک و زمان واکنش، بررسی شد. غلظت یون های آرسنیک با استفاده از دستگاه جذب اتمی اندازه گیری شد. . نتایج نشان داد که ظرفیت جذب آرسنیک بر روی نانو کامپوزیت، به پارامترهای pH ، دوز جاذب، غلظت اولیه و زمان تماس واکنش وابسته است.
با افزایش pH و غلظت اولیه و زمان راندمان زیاد شده است. راندمان بهینه حذف، در pH برابر 7/5 ،دوز جاذب 3 گرم در لیترو زمان تماس 20 دقیقه بدست آمد. ایزوترم جذب آرسنیک بوسیله نانوکامپوزیت پلی آنیلین و اکسید آهن از مدل فرندلیچ تبعیت میکرد. بهترین مدل سینتیک جذب آرسنیک در این مطالعه، مدل شبه مرتبه دوم نشان داده شد . در این مطالعه مشخص شد که نانو کامپوزیت پلی آنیلین و اکسید آهن توانایی بالایی برای حذف آرسنیک دارد و میتواند به عنوان یک جاذب ارزان مورد استفاده قرار گیرد.
مقدمه
آلودگی رو به افزایش فاضلاب شهری و صنعتی به فلزات سمی در اثر توسعه و رشد صنایع مسئله نگران کنندهای در سطح جهان ایجاد نموده است. آرسنیک ازجمله فلزات سمی است که باعث آسیب به کلیه و اختلال در آن، فشار خون بالا، شکستگی استخوان و تخریب گلبول های قرمز خون میشود [1] و به واسطه تحریک و خاصیت تجمع پذیری، سرطان زایی و جهش زایی، حتی در غلظت های پایین نیز برای موجودات زنده تهدید جدی به شمار میرود.
در حال حاضر روش های مختلفی از جمله ترسیب شیمیایی، تبادل یونی، جداسازی غشایی، انعقاد و لخته سازی، شناورسازی، جذب بیولوژیکی و جذب سطحی برای حذف و بازیافت فلزات سنگین از محلول های آبی مورد استفاده قرار گرفته است 4]،[3 اما عمده این روش ها دارای محدودیت هایی بوده و نیازمند تجهیزات گران قیمت است 6]،[5 از میان روش های گفته شده، روش جذب به عنوان یک روش مناسب برای تصفیه شناخته شده است [7] و در مقایسه با سایر روش ها، روشی اقتصادی و فناوری آن سازگار با محیط زیست محسوب میشود9]،[8 در چند دهه اخیر، توسعه روش های مبتنی بر استفاده از جاذب های جدید و ارزان قیمت مورد توجه بسیاری از محققین قرار گرفته است 11]،. [10 جاذب های ارزان قیمت، جاذب هایی هستند که به فراوانی یافت شده و هزینه آماده سازی آنها پایین است [12] در میان جاذب های بیولوژیکی، مواد کشاورزی به دلیل فراوانی و سادگی در فرایند تولید، از اهمیت ویژهای برخوردارند.
[13] همچنین جاذب های ارزان قیمت دیگری مانند حلزون بی صدف، مواد ضایعات فلزی، زغال پوسته برنج، آلومینای فعال، نمک دریا، پوست زیتون تلخ و چوب درخت ساج به منظور حذف فلزات سنگین به کار گرفته شده است. از جاذب های ارزان دیگر میتوان به تفاله چای، پوسته آفتاب گردان و پوست میوه ها و درختان اشاره کرد. این جاذب ها بطور موفقیت آمیزی برای حذف فلزات سنگین و سایر آلاینده ها استفاده شده اند[14] . محققان به دنبال انتخاب مواد جاذب ارزان قیمتی هستند که بتوانند بعنوان جایگزین های ارزان، در دسترس ودوستدار محیط زیست مورد استفاده قرار گیرند [15] خرما یک محصول با ارزش بوده که معمولا در مناطق خشک و نیمه خشک جهان تولید میشود، هسته خرما یک محصول جانبی از درخت خرما به حساب می آید و معمولا دور انداخته میشود یا اساسا به عنوان غذای حیوانات بکار میرود.
بخش تجربی
موادها و روش ها
سنتزنانو کامپوزیت پلی آنیلین- اکسیدآهن
محلولAOT به غلظت 0/01 M در آب تهیه شده واز آن به عنوان امولسی فایرو محیط میکرو امولسیون، استفاده شده است. در 100 mL از محلول AOT مونومرهای آنیلین تازه تقطیر شده به غلظت 0/025 M اضافه شده و به مدت یک ساعت با هم زن مغناطیسی هم زده شده تا محلول به طورکامل شفاف ویکنواخت به دست آید، به طورجداگانه محلول 0/0 5 M آهن کلرید در آب تهیه شده و 50 mL از آن در داخل بورت ریخته شده و با سرعت یک قطره درهرده ثانیه به محلول امولسیون حاوی آنیلین اضافه شده و به مدت12 ساعت هم زده شده است. سپس رسوب حاصل صا ف شده وپس از شستشو با الکل وآب مقطر، به مدت دو ساعت در دمای 60 درجه سانتیگراد خشک شده است. رسوب سبز حاصل پلی آنیلین میباشد.
مطالعات جذبی
اثر مقدار جاذب
نتایج تأثیر نانوکامپوزیت در دامنه 0/05 تا 0/3 گرم نشان داد که بیشترین مقدار آرسنیک جذب شده زمانی است که 0/3 گرم جاذب اضافه میشود .در این حالت 84 درصد آرسنیک موجود در محلول جذب شد - نمودار. - 3 با افزایش مقدار جاذب تعداد مکان -های در دسترس برای جذب آرسنیک، افزایش می یابد .
اثر pH
نتایج روند اثر pH بر آرسنیک توسط نانوکامپوزیت - نمودار - 2 بیانگر آن است که مقدار جذب آرسنیک در دامنه pH موردبررسی - دامنه - 12- 2 از 2 تا 4 افزایش یافته که این مقدار بدست آمده با توجه به بار سطحی جاذب در pH ذکرشده،درpH=4 فرآیند جذب از نوع الکترواستاتیکی بوده و بار سطحی جاذب و همچنین بار یون آرسنیک در حالت مناسبی قرار دارد که این امر با عث افزایش کارائی جذب در این محدوده pH می شود.
اثر زمان تماس
نمودار1تاًثیر زمان تماس بر جذب آرسنیک توسط نانوکاکپوزیت پلی آنیلین و اکسید آهن را نشان میدهد.25/5 درصد آرسنیک پس از گذشت 10 دقیقه جذب شده و پس ازآن تغییرات جذب افزایش داشت. به عبارتی جذب آرسنیک بر نانو کاپوزیت پلی آنیلین-اکسید آهن در زمان20 دقیقه بیشترین جذب را داشته و بعد از آن جذب رو به کاهش است .
