مقاله حذف آلاینده فنل از آب با استفاده از اسفنج پلی یورتان با روش جذب سطحی

بخشی از مقاله

چکیده

در کار حاضر از اسفنج پلییورتان تهیه شده در آزمایشگاه بعنوان جاذب برای حذف فنل از محلول های آبی آلوده استفاده شد. اسفنج پلی یورتان تهیه شده توسط آزمون های FT-IR و SEM مشخصهیابی شد که نتایج آن ها نشان دهنده ی تشکیل گروه یورتان بر سطح اسفنج و سلول باز بودن آن بود. تأثیر عامل های مختلفی چون زمان تماس - 1-90 min - ، pH محلول - 1-11 - ، غلظت اولیه فنل - 5-100 mg/L - و مقدار جاذب - 0/25-2 g - به منظور حذف فنل در آزمایش های جذب ناپیوسته با اسفنج پلی یورتان مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج آزمایش های بدست آمده حاکی از زمان تعادلی 45 دقیقه و pH برابر 6 بود و با کاهش یافتن غلظت اولیه فنل و افزایش مقدار جاذب درصد حذف فنل افزایش مییابد که میتوان 84 درصد از فنل با غلظت اولیه 5 ppm را با یک گرم جاذب حذف کرد.

واژههای کلیدی: فنل، جذب سطحی، اسفنج پلییورتان، جذب ناپیوسته.

-1 مقدمه:

فنل حتی در غلظت کم، سرطان زای بالقوه ی انسان است و یکی از مهم ترین نگرانی های سلامت است. با توجه به اثرات سمی آن ها، از جمله نفوذپذیری سلولی و انعقاد سیتوپلاسم، ترکیبات فنلی می توانند به سلول های حساس آسیب برسانند و در نتیجه باعث مشکلات بهداشتی و زیستمحیطی شدیدی شوند . - B¼dalo et al., 2009:680 - فنل از جمله آلایندههای با اولویت است که توسط آژانس حفاظت محیطزیست ایالات متحده - USEPA - 1 با حد مجاز 0/1 mg/L در فاضلاب ثبت شده است - El-Naas . - et al., 2010:997 اداره ثبت انتشار آلاینده اروپا - EPER - 2 ترکیبات فنلی را در گروهی که فنلها نامیده میشوند، طبقهبندی کرده است. از دادههای سال 2004 میتوان مشاهده کرد که اسپانیا کشور اول در انتشار مستقیم فنل به آب است - B¼dalo et . - al., 2009 :680

فنل و ترکیبات فنلی در محدوده غلظت چند قسمت در میلیون تا چند درصد در پساب های صنعتی صنایعی از قبیل نفت، پردازش وساخت فنل ها، رزین های فنلی، پلاستیکهای گرماسخت، ورقه های تخته سه لا، داروسازی، پردازش زغال سنگ و غیره وجود دارد ودر نتیجه به طور فزاینده ای به منابع مهم آلودگی جریان های آب، به دلیل تخلیه مستقیم این چنین پساب ها، تبدیل شده اند. این پساب ها ممکن است دارای مقادیر قابل ملاحظه ای از ترکیبات فنلی با ارزش مانند فنل های آمینه، فنل های کلروفرمی، فنل های نیترو، کرسول ها، زایلنولها، نفتول و غیره باشند؛ بنابراین حذف آنها به طور گستردهای دارای اهمیت شده است تا فرآیندهایی با اهداف دوگانه برای حذف کردن ترکیبات فنلی ناخواسته از فاضلاب گسترش یابد، به گونه ای که پساب های قابل قبولی متناسب با محیطزیست حاصل شده و همچنین، بازیابی ترکیبات فنلی به شکل مفید آنها میسر گردد - Anjaneyulu & Marayya,. - 1990:349

روش های حذف ترکیبات آلی از پساب به دو نوع کلی تقسیم بندی می شوند. اولین آن روش های تجزیه است که ترکیبات آلی خطرناک به ترکیبات سازگار با محیط زیست تبدیل می شوند. روش هایی از جمله الکترولیز3، اکسایش نوری4 ، تجزیه بیولوژیکی و ازوناسیون 5 در این دسته بندی گنجانده شده است. دومین نوع، روش های جداسازی است که آلایندههای آلی مضر از پساب توسط روش های مختلف جدا می شوند. روش هایی مثل جداسازی غشایی6، جذب سطحی7 و استخراج با حلال8 متعلق به دسته بندی دوم میباشند . - Sasaki & Tanaka, 2011:327 - استخراج با حلال برای حذف فنل ها استفاده شده است، اما به دلیل نیاز به حجم زیادی از حلال های آتشگیر و سمی گران قیمت، همراه با بازیابی کم و اتلافات ناشی از تبخیر، این فرایند را در برخی موارد غیراقتصادی ساخته است . - Bello et al., 2013:79 -

فرآیندهای غشایی برای حذف کردن بعضی آلاینده های آلی از فاضلاب در نظر گرفته می شوند. استفاده از غشاها برای حذف کردن ترکیبات فنلی معمولاً مورد بررسی قرار گرفته است. نوع عمده ای از غشاها که برای حذف فنل از فاضلاب استفاده می شود شامل غشاهای مایع، غشاهای تعویض آنیونی9، غشاهای نانوفیلتراسیون/اسمز معکوس1 و تبخیر غشایی است. متأسفانه با وجود سطح عدمعدم پذیرش نمک ها، این فرآیندها اغلب سطوح پایین عدم پذیرش برای بسیاری از مولکول های آلی کوچک را نشان می دهند؛ بنابراین در سال های اخیر، فرآیندهای ترکیبی توسعه یافته اند که شامل ترکیب فرآیندهایی مانند فرایندهای غشای فشار رانده شده با جذب سطحی، فرآیندهای تبخیر غشایی با غشاهای اسمز معکوس و بیوراکتورها میشود. . - B¼dalo et al., 2009:680 -

در میان این نوع از روش ها، جذب سطحی یکی از سادهترین و مؤثرترین فرآیندها هست. جذب سطحی سریع، اقتصادی و به طور گسترده دارای روش های قابل اجراست. استفاده از جذب سطحی برای آلاینده های مختلفی از جمله ترکیبات آلی و فلزات سنگین با انتخاب نوع جاذب و شرایط جذب قابلاجراست . - Sasaki & Tanaka, 2011:327 - جذب سطحی یک فرایند جداسازی تعادلی متداول و یک روش مؤثر برای کاربردهای آلاینده زدایی آب است. جذب سطحی در مقایسه با روشهای دیگر برای استفاده مجدد آب از لحاظ هزینه اولیه، انعطاف پذیری و سادگی طراحی، سهولت بهره برداری و عدم حساسیت به آلاینده های سمی، بیشتر مورد بررسی و استفاده شده است . - Ahmaruzzaman, 2008:48 -

میزان جذب سطحی بستگی به ماهیت سطح جامد - جاذب - به خصوص تخلخل و سطح ویژه آن دارد. به این ترتیب جاذب های مختلف که تخلخل بالا و سطح ویژه بزرگ دارند توسعه داده شده اند. ساختار متخلخل نه تنها با افزایش در سطح ویژه باعث تسهیل جذب سطحی می شوند، بلکه بر سینتیک های جذب سطحی نیز تأثیر می گذارد؛ بنابراین، یک جاذب خوب، بایستی دارای سطح ویژه بزرگ و زمان تعادل جذب پایین باشد. جذب سطحی می تواند از طریق مواد مختلفی مانند کربن فعال تجاری، مواد طبیعی، پلیمرهای سنتزی، ماده لجن و کربن فعال مواد لجن به دست آید . - Bello et al., 2013:79 - اسفنج های پلی یورتان جاذب های سنتزی متخلخل با ماتریس های پلیمری آب گریزی هستند که گروه های عاملی قطبی گوناگونی - یورتان، آمید، گروه های استر، اتر، اوره و غیره - دارند.

با توجه به چنین ترکیبی از خواص، این جاذب ها برای جذب مؤثر هر دو مولکول ناقطبی و قطبی با موفقیت استفاده شده اند. بخشی از فاز جامد در اسفنج پلی یورتان با یک گاز که در پلیمر به عنوان تعداد زیادی از سلول های حبابی وجود دارد، جایگزین شدهاند که تشکیل سیستم منظمی از غشاهای شبهکروی محکم را میدهد . - Dmitrienko et al., 1999:309 - اسفنج پلییورتان توانایی بالقوهای در کاربردهای زیستمحیطی در کنترل و پیش گیری آلودگی دارد. پیشرفت قابل توجهی در سال های اخیر در استفاده از اسفنج پلی یورتان برای جذب مؤثر ترکیبات آلی مانند بی فنیل های پلی کلرینه، هیدروکربن های آروماتیک چند حلقه ای، آفت کش ها و حشره کش های مختلف، بسیاری از رنگ های آلی، مواد فعال سطحی توانا در تولید یون، اسید حلقوی و فنلها به دست آمده است . - Dmitrienko et al., 1999:309 -

-2 مواد و روشها:

1-2 مواد اولیه

·هیدروکلرو فلوروکربن - R141B - HCFC محصول شرکت - Lin"an E-COOLچین -

·پلیال پلیاتری محصول شرکت KPX کره جنوبی با نام تجاری NIXOLAM-313

·4، -4 متیلن دیفنیل دیایزوسیانات - MDI - 3 محصول شرکت Daeyan - کره جنوبی -