بخشی از مقاله
چکیده
سرب از جمله فلزات سنگین بسیار سمی در پسابهای صنعتی است که می تواند بر روی محیط زیست و سلامت انسان تأثیر نامطلوب بگذارد. در این تحقیق از غلاف بادام زمینی بعنوان یک جاذب طبیعی جهت حذف سرب از پساب سنتزی به روش جذب سطحی استفاده گردید . بدین منظور غلاف بادام زمینی در ابتدا آماده سازی و سایز بندی گردید. در آزمایشات جذب، تأثیر فاکتورهای زمان تماس - در سه سطح 60، 120 و 180 دقیقه - و مقدار جاذب - در سه سطح 0/5 ، 1/5 و 2/5 گرم بر لیتر - ، بر راندمان جذب سرب از محلول آبی مورد مطالعه قرار گرفت.
اندازهگیری میزان سرب باقیمانده در محلول توسط دستگاه طیفسنج اتمی ICP صورت پذیرفت. همچنین تطابق دادههای حاصل با ایزوترم های فرندلیچ و لانگمویر نیز بررسی شد. نتایج حاصل حاکی از آن بود که بیشترین مقدار حذف سرب بوسیله غلاف طبیعی بادام زمینی به میزان %98/6 ، در زمان180 دقیقه و مقدار جاذب 2/5 گرم بر لیتر صورت میپذیرد. همچنین مطابق نتایج بدست آمده، دادهها تطبیق خوبی با ایزوترم جذب فروندلیچ نشان دادند.
مقدمه
فلزات سنگین حتی در غلظت های کم، سمی، سرطان زا یا جهش زا هستند و بنابراین یک مشکل مهم مورد توجه جامعه جهانی هستند. این فلزات در پسماند تعدادی از کارخانه های شیمیایی مانند خمیر کاغذ، پتروشیمی، پالایشگاه و کودسازی وجود دارند و باعث اثرات سمی قابل ملاحظه روی محیط دریافت کننده می شوند. مس، روی، سرب، کروم، کادمیوم، کبالت، نیکل و جیوه دارای بیشترین فراوانی، از فلزات سنگین در فاضلاب کارخانه ها هستند. آلاینده های یون های فلزات سنگین همچنین در پساب خروجی صنایعی از جمله کارخانه های آبکاری، عملیات معدن کاری، دباغی و غیره وجود دارد. خاک اطراف اکثر پایگاه های نظامی آلوده به یون های فلزات سنگین است که ریسکی برای آلودگی آب های زیر زمینی و سطحی می باشد.
روش های مختلفی برای حذف یون های فلزات سنگین از محلول های آبی مانند رسوب دهی شیمیایی، پالایش، تبادل یونی، تصفیه الکتروشیمیایی و استفاده از فناوری غشایی استفاده شده است، اما اکثراً این روش ها معایبی همچون نیاز مداوم به مواد شیمیایی، هزینه زیاد، گزینش پذیری کم و حتی حذف ناقص فلزات را دارا می باشند. همچنین این روش ها بر اساس فرایندهای فیزیکی و شیمیایی بوده و مشکل ثانویه ای را به شکل تولید لجن سمی ایجاد می کنند. جذب، یک فرآیند بسیار مؤثر و دارای کاربردهای متنوعی می باشد و امروزه به عنوان یک روش اقتصادی و کارا برای حذف فلزات سنگین از محلول های آبی محسوب می شود . انواع مختلفی از جاذب ها برای کاربردهای مختلف توسعه یافته اند.
فدک و همکاران - 1394 - ، یون های سرب و آرسنیک را از محلول های آبی توسط نانو بنتونیت اصلاح شده جدا سازی کردند. پارامترهای مؤثر نظیر pH، مقدار نانو جاذب، زمان تماس و غلظت اولیه سرب و آرسنیک بر بازدهی حذف بررسی شد. نتایج نشان داد در شرایط بهینه pH=6، زمان تماس 30min ، غلظت اولیه 1000ppb و مقدار جاذب 1/2 g/l برای سرب و pH =4، زمان تماس 30min، غلظت اولیه 1000ppb و مقدار جاذب1/8 g/l برای آرسنیک، بالاترین مقدار حذف سرب آرسنیک به ترتیب 92/50% و 94/63% توسط نانوبنتونیت با پوشش چیتوسان به دست آمد.
حسینی و همکاران - - 1394، به جداسازی سرب از محلول های آبی با استفاده از نانوذرات دی اکسید منگنز شده به روش الکتروشیمیایی پرداختند.آنها تأثیر پارامترهای pH ، زمان تماس، مقادیر جاذب و اثر غلظت اولیه بر فرآیند جذب سرب در سیستم ناپیوسته بررسی کردند. نتایج نشان داد که با افزایش pH محلول آبی از 3 تا 6، درصد و ظرفیت جذب سرب افزایش می یابد، به طوری که در pH برابر 6 میزان جذب به حداکثر خود رسید ولی در pH برابر7 کاهش یافت. لذا pH بهینه برای حذف سرب با استفاده از نانو ذرات دی اکسید منگنز برابر با 6 بدست آمد.
افزایش زمان تماس باعث افزایش راندمان حذف شد. نتایج نشان داد که با افزایش غلظت یون های سرب ظرفیت جذب افزایش ولی راندمان جذب کاهش می یابد. در بررسی ایزوترم های جذب، داده های آزمایشی از مدل لانگمیر تبعیت کردند. به طور کلی نتایج این مطالعه نشان داد که استفاده از نانو ذرات دی اکسید منگنز روش مناسبی با پتانسیل بالا در حذف سرب از محلول های آبی است. نقی زاده و همکاران - - 1394، کارایی نانوذرات گرافن اکساید در حذف کروم و سرب از محلول های آبی را مورد بررسی قرار دادند.
آنها پارامتر های pH و مقدار جاذب وزمان تماس را مورد مطالعه قرار دادند.بیشترین درصد حذف، برای سرب در pH=9 با غلظت اولیه 4 میلی گرم در لیتر و برای کروم در pH =3 با غلظت اولیه 3 میلی گرم در لیتر رخ داد؛ همچنین بیشترین راندمان جذب برای سرب و کروم در جرم جاذب 1/01 گرم و در زمان تماس 15 دقیقه به ترتیب برابر: 90 درصد و 42/32 درصد به دست آمد. نتایج نشان داد، جذب سرب و کروم از ایزوترک فروندلیچ پیروی می کنند. نتایج حاصل از بررسی ترمودینامیک واکنش نیز نشان داد که واکنش حذف کروم، از لحاظ دمایی از نوع واکنش های گرمازا و واکنش حذف سرب از نوع واکنش های گرماگیر می باشد.
Rafal Sitko و همکاران - 2013 - ، با بررسی جذب یونهای فلزات دوظرفیتی از محلولهای آبی با استفاده ازگرافن اکساید، مشاهده نمودند که حداکثر جذب در محدودهای pH بین5تا7 برای سرب بدست می آید. Fan وهمکاران - 2013 - ، مخلوطی از گرافن اکساید و کیتوزان مغناطیسی را به عنوان جاذب مورد آزمایش قرار داده و دریافتند که حداکثر ظرفیت جذب برای یونهای سرب، حدود 74/96% می باشد. Kumar و همکاران - 2014 - ، با بررسی حذف سرب و آرسنیک با استفاده از نانوهیبدریدهای گرافن اکساید و اکسید آهن منگنز، مشاهده کردند که گرافن اکساید کارآیی بسیاربالایی در حذف فلزات سنگین ازجمله سرب از محلولهای آبی دارد در مطالعه حاضر، کارآیی نانوذرات گرافن اکساید در جذب فلزات سنگین سرب و کروم از آب مورد بررسی قرار گرفت.
