بخشی از مقاله
چکیده
در این پژوهش، روش جذب سطحی برای حذف فلز سمی کادمیوم از فاز آبی پساب مصنوعی آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفت. در این روش از باطلههای ریز دانه - بخش فلوتاسیون - کارخانه زغالشویی زرند به عنوان جاذب و بیوسورفکتانت رامنولیپید به عنوان فعالکننده سطح جاذب استفاده شد. به منظور یافتن شرایط بهینه، اثر پارامترهای گوناگون شامل pH، مقدار جاذب و مدت زمان تماس جاذب با نمونه در قالب یک طرح آزمایشی فاکتوریلی کامل مورد بررسی قرار گرفت. بر اساس نتایج بدست آمده، بهترین دامنه pH برای این روش 7 تا 9 و زمان آزمایش برابر یک ساعت بدست آمد. مقدار بهینه جاذب 2.5 گرم در 200 سی سی محلول نمونه بود. نتایج بیانگر آن است که راندمان 100 درصدی حذف کادمیوم از پساب با استفاده باطلههای زغال فعال شده ممکن بوده و از این ماده میتوان به عنوان یک جاذب ارزان قیمت بهرهبرداری نمود.
واژههای کلیدی: کادمیوم، باطله زغال، پساب، جذب سطحی، رامنولیپید.
.1 مقدمه
یکی از مهمترین مسائل دنیای امروز، آلودگی محیطزیست به فلزات سنگین و خطرناک می باشد3]،2،.[1 فلزات سنگین جز ترکیبات پوسته زمین هستند. آنها عضوی از غذا، آب خوردن و هوای ما هستند. اثرات برخی از فلزات سنگین بر متابولیسم بدن انسانها وجود دارد، بنابراین غلظت بالا آنها سمی است.[4] حذف فلزات سنگین آلوده یک مشکل اساسی مهم درفاضلاب صنعتی است.[5] فاضلابهای صنعتی ارائه یک چالش برای روشهای حذف فیزیکیBشیمیایی و بیولوژیکی است.[6] اضافه شدن فلزات سنگین سمی به محیطزیست یک مشکل موثر آلودگی کیفیت آب است.[7]فلزات سنگین عناصری هستند که دارای وزن اتمی بین63/5 تا 200/6 و وزن مخصوص بزرگتراز 5/0 گرم بر سانتی مترمکعب دارند.[8]
باتوجه به روند سریع توسعه صنایع مختلف - شامل معدنکاری و ذوب فلزات، تولید انرژی و سوخت، صنعت کود و آفت کشها، متالورژی، صنایع آهن و فولاد، آبکاری الکتریکی، الکترولیز، چرمکاری، عکاسی، تولید لوازم خانگی الکتریکی، صنایع هوا فضا و انرژی اتمی - ، مقادیر هشدار دهندهای از فلزات سنگین سمی به همراه پسماندهای این صنایع مستقیما در محیطزیست رها شده که اکوسیستم های طبیعی و سلامت عمومی بشررا بخصوص در کشورهای در حال توسعه، به مخاطره انداخته است.[9] با در نظر گرفتن هر دو حجم تخلیه و ترکیب پساب فاضلاب تولید شده توسط صنعت نساجی بعنوان امتیاز ترین آلاینده درمیان تمام بخشهای صنعتی است.[6]
در میان یونهای فلزی مختلف سرب، جیوه،کادمیوم وکروم شش ظرفیتی در صدر فهرست سمیت قرار دارند.[10] این فلزات در pH پایین بسیار محلول بوده و قابلیت راهیابی به اجزای حیاتی موجودات زنده را دارند11 ]و.[12 درطبیعت فلزات سنگین در دسته عناصر کمیاب قرار می گیرند و روی هم رفته کمتراز یک درصد پوسته زمین را تشکیل می دهند13]و.[14 بنابراین به منظور محافظت از مردم و محیطزیست، این فلزات سنگین باید از پسماندها و فاضلاب ها حذف گردند. روش های متعددی برای حذف فلزات سنگین، مورد استفاده قرار می گیرند که متداول ترین آنها عبارتنداز: تهنشینی، لختهسازی، احیا، تبادل یونی، تبخیر، جذب سطحی و فرآیندهای غشایی.[8]
جذب سطحی با استفاده از جاذب جامد بطور گسترده ای برای حذف آلایندههای شیمیایی خاصی از آب مورد استفاده است.[7] فرآیند جذب سطحی یک جایگزین مناسب برای پاکسازی آبهای آلوده، بخصوص اگر جاذب ارزان باشد، که یک گام قبل از مرحله پاکسازی است.[15] افزایش جذب یون فلزات در جذب سطحی بواسطه غلظت فلزات، pH و زمان است.[16] توانایی سورفکتانت مصنوعی برای اتصال با یون فلز سنگین در آزمایشگاهای مربوط به آب و فاظلاب توسط محققان گزارش شده است. بدلیل ظرقیت بالای اتصال با یونهای فلزی بیوسورفکتانت رامنولپیدی به طور گسترده ای در اصلاح خاک آلوده به فلزات سنگین مورد استفاده قرار می گیرد.[17]
-2آزمایشها و روش ها
-1-2 مواد و روش ها
جاذب مورد استفاده در این بررسی باطله های ریز دانه بخش فلوتاسیون کارخانه زغالشویی زرند بود. نمونه مورد نظر از کمپ باطله کارخانه بصورت روش چهار قسمتی برای بدست آمدن نمونه ای معرف جمع آوری شد. نمونه با آب مقطر برای 24 ساعت شسته و سپس در دمای 100 درجه سانتی گراد خشک شد. برای فعال سازی سطح جاذب نمونه باطله با محلول یک مولار سورفکتانت رامنولیپیدی برای 24 ساعت با همزن مغناطیسی فعال سازی شد، در ادامه نمونه جاذب فیلتر و در دمای 40 درجه سانتی گراد خشک شد. برای تنظیم pH در این سری آزمایشات از محلول HCl و سود - NaOH - استفاده شد. تمام آزمایشات در محلول 200 سی سی باغلظت ppm 100 از فلز سرب انجام شد.
-2-2 روش انجام آزمایش ها
-1-2-2 محلول سازی
برای تهیه محلول استاندارد فلز کادمیوم از نمک نیترات کادمیوم Cd - NO3 - 2 *4H2O استفاده شد. محلول مورد نظر 100 میلی گرم بر لیترکادمیوم بدین ترتیب بدست آمد:نمونه کادمیوم مورد نظر از نمک نیترات کادمیوم Cd - NO3 - 2 *4H2O مرک کشور آلمان با جرم اتمی برابر 308.48گرم بر مول استفاده شد. نمک نیترات مورد نظر برای تهیه محلول 2000 ppm کادمیوم طبق فرمول زیر با آب دی یونیزه شده مخلوط شد.2,74 گرم نمک نیترات کادمیوم به 500 میلی لیتر آب دی یونیزه شده اضافه شده که طبق رابطه زیر محلول 2000 میلی گرم بر لیتر بدست آمد.برای ساختن محلول استاندارد 100 ppm سرب مقدار 10قسمت حجمی - میلی لیتر - از محلول 2000 ppm سرب طبق فرمول زیردر یک استوانه ریخته و به حجم 200 میلی لیتر با استفاده از آب قطر رسانده شد.
-2-2-2 طراحی آزمایش
با استفاده از نرم افزار Design Expert طرح آزمایشی فاکتوریلی به شکل جدول 1 آماده شد. پارامترهای اساسی در این بررسی pH، مقدار جاذب و زمان تماس جاذب با محلول حاوی کادمیوم بود. در این سری آزمایشات هر محلول در مدت و میزان پارامترهای بدست آمده و در استوانه با استفاده از همزن مغناطیسی اجرا شد. پس از انجام آزمایشات و اندازه گیری میزان باقی مانده سرب در محلول توسط دستگاه جذب و نشر اتمی نتایج بصورت جدول 2 بدست آمد.
