بخشی از مقاله
چکیده
بور عنصری شبه فلز است که در لیتوسفر و هیدروسفر به صورت وسیعی وجود دارد. اگرچه در طبیعت به صورت آزاد یافت نمی شود، اما می تواند در کمپلکس با اکسیژن و دیگر عناصر وجود داشته باشد. به منظور حذف بور توسط نانو ذره رس مونت موریلونیت از آب عوامل موثر در جذب بور از آب را در شرایط بهینه مانند پی اچ 8، مدت زمان تماس 10 دقیقه و غلظت جاذب 2 میلی گرم بر لیتر مورد مطالعه قرار داده و با در نظر گرفتن شرایط بهینه، ایزوترمهای جذب در غلظتهای 0، 2، 4، 6، 8 و 10میلی گرم بر لیتر بور انجام شد. در پی اچ 8 میزان جذب 3/3 میلی گرم بر گرم، در زمان 10 دقیقه میزان جذب 4/7 میلی گرم بر گرم و در غلظت جاذب 2 گرم بر لیتر 3/5 میلی گرم بر گرم جاذب در شرایط بهینه بدست آمد. ایزوترم جذب بور با رس مونت موریلونیت به معادله فروندلیچ با ضریب همبستگی 0/997 برازش پیدا نمود که بیانگر وجود سطوح جذبی غیرهمگن و چند لایه میباشد، هم چنین ظرفیت جذب برای رس مونت موریلونیت با اعمال شرایط بهینه 4/3 میلی گرم بر گرم برآورد گردید. این نتایج نشان دهنده این موضوع است که رس مونت موریلونیت در مقایسه با جاذبهای دیگر جاذب موثری در حذف بور از آب محسوب میگردد.
کلمات کلیدی: بور، حذف، آب، نانو ذره، رس مونت موریلونیت
مقدمه
عنصر بور در سال 1857 به عنوان یکی از ترکیبات تشکیل دهنده گیاهان شناسایی شد. طی سالهای طولانی توجه چندانی به این عنصر نشد تا سال 1910 که کشف شد که عنصر بور برای زندگی و رشد و نمو گیاه ضروری است .[5] بور یکی ازهفت عنصر ضروری ریز مغذی بوده که برای رشد طبیعی گیاهان مورد نیاز می باشد. این عنصر از گروه فلزات بوده و از نظرشیمیایی رفتاری بین فلزات و غیر فلزات دارد .[3] محدوده بور قابل استفاده در خاک برای رشد طبیعی اکثر گیاهان حدود0/5 میلی گرم در کیلوگرم بوده و بیش از این مقدار باعث ایجاد سمیت می شود.[2] آبهای سطحی به ندرت حاوی مقادیر سمی از این عنصر هستند اما در آب چاه یا چشمه ها غلظت این عنصر بیشتر بوده و گاها در محدوده سمی است .[2]
سازمانبهداشت جهانی، غلظت مجاز بور را در آب آشامیدنی2 /4 میلی گرم بر لیتر بیان کرد زیرا اثر بور، بر سلامت انسان به طور کامل مشخص نشده است .[7] مجیدی1 و همکاران - 2010 - گزارش دادند که خاک های آهکی ظرفیت زیادی برای جذب بور دارند و قدرت یونی تأثیر مثبتی بر جذب بور دارد، این اثر در حضور یون دو ظرفیتی مثل کلسیم قوی تر از حضور یون های تک ظرفیتی مثل سدیم است .[6] چند روش مرسوم همچون تبادل یونی، روش های حرارتی، تبلور، تبخیر، الکتروشیمیایی، تکنولوژی فیلتراسیون غشاء و فرآیند جذب سطحی برای حذف فلزات سنگین و دیگرآلاینده ها از زهاب ها وجود دارد .[8] قدرت یونی، مواد آلی، نوع و مقدار مواد معدنی به عنوان مهم ترین عوامل مؤثر بر واکنش های بور در خاک است.. هدف از این مطالعه بررسی کارایی رس مونت موریلونیت با نام تجاری کلوسیت2 در حذف بور از آب میباشد.
مواد و روش ها
بررسی اثر پ هاش بر جذب بور
برای بررسی اثر پهاش در حذف بور، 25 سی سی از محلول 100 میلی گرم بر لیتر بور را در پ هاش 3، 4، 5، 6، 7و 8تهیه کرده و به 0/025 گرم نانو ذره رس مونت موریلونیت اضافه شد. سپس 24 ساعت و در دمای 25 درجه سانتیگراد نمونهها در انکوباتور قرار داده و محلول تعادلی را سانتریفیوژ کرده و مایع شفاف رویی را با استفاده از کاغذ واتمن 42 صاف کرده و غلظت بور در مایع صاف شده با استفاده از روش رنگ سنجی آزومتین H و با دستگاه اسپکتروفتومتر و در طول موج 420نانومتر غلظت بور قرائت گردید و درصد و میزان جذب بور را محاسبه کرده و پ هاش بهینه جهت مطالعات ایزوترمی بدست آمد.
بررسی اثر زمان تماس بر جذب بورمیزان حذف بور را در فواصل زمانی 10، 20، 30، 40، 50، 60، 90، 120، 180 و 1440دقیقه مورد مطالعه قرار داده شد و سایر شرایط همانند مرحله قبل اعمال شد. بررسی اثر غلظت جاذب بر جذب بورمقادیر مختلف رس شامل غلظتهای 0/5، 1، 1/5، 2 و 2/5 و 3 گرم در لیتر را با 25 سی سی محلول 100 میلی گرم بر لیتر بور در لوله سانتریفیوژ ریخته و میزان جذب بور در غلظتهای مختلف جاذب اندازه گیری شد. ضمنا سایر شرایط همانندقسمت 2-2 انجام شد.
بررسی ایزوترم جذب
ایزوترم های جذب برابر با: جرم جذب شده از ماده جذب شونده به ازای واحد جرم ماده جاذب در دمای ثابت .[1] دراین مرحله وزن جاذب 0/05 گرم در 25 سی سی محلول جذب شونده حاوی بور و در زمان تماس جهت اطمینان از عملتعادل، 10 دقیقه انتخاب شد و پ هاش بهینه برای ذرات 8 تنظیم شد. سایر شرایط همانند قسمت 2-2 انجام شد.
بحث و نتایج
pH بهینه حذف بور
به منظور تعیین پهاش بهینه، طیف وسیع پهاش از 2 تا 8 مورد بررسی قرار گرفت، این را میتوان در شکل1 مشاهده نمود. حداکثر حذف بور با غلظت جاذب 2 میلی گرم بر لیتر در در پهاش 8 برابر با 32/9 میلی گرم بر گرم جاذب بود. کاهش جذب در پ هاش بالا، به سبب افت پتانسیل سطحی در مواد معدنی دارای بار وابسته به پ هاش است. سنگلوگلو3 وهمکاران - 2007 - به این نتیجه رسیدند که قدرت یونی و پ هاش محلول به عنوان دو فاکتور مهم و اثر گذار بر جذب سطحی بور بشمار می روند .[4]
زمان تماس بهینه با جاذب رس
نتایج حاصل از اثر زمان تماس بر میزان حذف بور توسط رس مطابق با شکل 2 می باشد، نتایج نشان داد که با افزایش زمان تا10 دقیقه اول آزمایش، میزان جذب افزایش می یابد و برابر با 4/7 میلی گرم بر گرم می باشد و با افزایش زمان بعد از 10 دقیقه میزان جذب بور کاهش می یابد می یابد و حداکثر حذف بور در زمان 10 دقیقه برابر با 47/2 می باشد.
