بخشی از مقاله
خلاصه
یکی از راه های رفع نیاز آب مصرفی استفاده از پساب ها و تصفیه آنها می باشد ولی رها سازی فلزات سنگین با توجه به پایداری و سمیت باعث ایجاد خطر سلامتی و محیط زیست می شود. در این مقاله تلاش شده است که با بررسی چهار آزمایش انجام گرفته در مورد جذب فلزات مس، سرب و نیکل از پساب های صنعتی، عوامل موثر در بازیابی بیشتر این فلزات ارائه گردید. در بررسی دو آزمایش اول که در مورد جذب فلز مس توسط غشاء نانوفیلتر صورت گرفت با افزایش pH پساب صنعتی، میزان جذب فلز مس را تا 99 درصد را ممکن می سازد و در آزمایش دوم که تاثیر اعمال فشار بر عملکرد نانوفیلتر در جذب فلز مس مورد بررسی قرارگرفت تغییرات فشار اعمال شده تاثیری بر عملکرد جذب فلز مس ندارد و در جذب سرب میزان غلظت جاذب خاکستر برگ سدر عامل موثر و در جذب نیکل توسط نانو لوله کربنی نیز مدت زمان تماس و غلظت نانو لوله و میزان pH در محدوده مشخص باعث افزایش جذب گردید.
کلمات کلیدی: فلزات سنگین، نیکل، مس، سرب، نانو لوله کربنی، سیستم غشایی نانوفیلتراسیون، فشار، غلظت، pH
مقدمه
افزایش جمعیت جهان و کاهش منابع آب آشامیدنی، نگرانی هایی را درباره تامین آب آشامیدنی مورد نیاز کشورهای مختلف در سراسر جهان به وجود آورده است و کمبود آب که در نتیجه افزایش آلودگی های زیست محیطی شدت پیدا می کند، سبب شده است تامین آب بهداشتی مورد نیاز مردم به یکی از مشکلات اساسی جهان امروز تبدیل شود امراض ناشی از آلودگی منابع آب، روزانه سبب کشته شدن هزاران و شاید ده ها هزار نفر از مردم جهان می شود. اخیراً با ورود فناوری های نوین از قبیل زیست فناوری و نانو فناوری، مواد و راهکارهای جدیدی برای تصفیه آب و نیز آب و فاضلاب های صنعتی و کشاورزی معرفی شده و یا می شوند.
فلزات سنگین به عنوان یکی از آلاینده هایی که خطرات جدی را بر محیط زیست و سلامتی انسان تحمیل می کنند مورد توجه ویژه قرار گرفته اند. پساب هایی که حاوی این مواد می باشد باعث انتشار این فلزات خطرناک در سطح وسیعی در محیط زندگی انسان می شود. بر اساس مقررات و آئین نامه های اجرایی صنایع موظف به نصب و راه اندازی سیستم های تصفیه فاضلاب می باشند تا با تخلیه پساب این صنایع در محیط آلاینده ها نیز در محیط پراکنده نشوند. در این مقاله تلاش شده است که چهار آزمایش متفاوت که برای حذف فلزات مس، سرب و نیکل از پساب های صنعتی با استفاده از فناوری نانو، نانو فیلتراسیون، نانو ذرات و نانو لوله های کربنی است مورد بررسی قرار بگیرد، که برای هر آزمایش مراحل انجام و مواد مورد استفاده در انجام آزمایش و بررسی نتایج بدست آمده بحث شده است.
.2 آزمایشات و نتایج
-1-2 آزمایش اول: تاثیرات pH بر عملکرد نانو فیلتراسیون
غشاء مورد استفاده در این آزمایش ساخت شرکت Filmtec از نوعNF90-4040 می باشد. جنس غشاء از نوع پلی آمید و سطح موثر آن 7/6 متر مربع می باشد. طول غشاءمورد استفاده حدود 1 متر 40 - اینچ - و قطر آن 10 سانتی متر 4 - اینچ - و مدول غشائی از نوع مارپیچ - Wound spiral - است. دیگر ابزار و ادوات مورد استفاده جهت انجام آزمایش دبی سنج، پمپ جهت اعمال فشار به سیستم، pH متر و نمک سولفات مس جهت ساخت پساب مصنوعی - synthetic - می باشد.
پساب در دو غلظت 20 و 60 میلی گرم در لیتر تهیه شده و با فشار پمپ وارد سیستم میشود. جهت تولید پساب مصنوعی با غلظت 20 میلی گرم در لیتر لازم است 50 میلی گرم از نمک سولفات مس را در 1 لیتر آب حل کنیم . جهت تهیه پساب در حجمهای بالاتر این عدد در میزان لیتر مورد نیاز پساب ضرب میشود. جهت روانی و راحتی محاسبات نمک سولفات مس را در 100 لیتر آب حل نموده تا محلول با غلظت مورد نظر بدست آید. در طول آزمایش pH پساب را با افزودن اسید سولفوریک 6 نرمال کاهش داده و جهت افزایش pH به پساب مصنوعی سود 2 - NaOH - نرمال اضافه میکنیم . زمان ماند سیستم در هر pH ، 20 دقیقه می باشد. پس از 20 دقیقه به محلول اسید افزوده تا pH سیستم کاهش یابد و به همین جهت افزایش pH به پیپت سود اضافه می کنیم. در انتها بر اساس مدل Nerst‐Plank میزان - درصد - حذف مس توسط نانو فیلتر بدست می آید:
i میزان حذف عنصر در این فرآیند میباشد. لازم به ذکر است که فرمول فوق با حل معادله Nerst‐Plank در سیستم دودویی بدست آمده است. پساب با غلظت های 20 و 60 میلی گرم در لیتر با فشار ثابت 6 bar وارد سیستم میشود. غلظتهای خروجی اندازه گیری شده آن توسط دستگاه اسپکتروفوتومتر در جدول شماره 1 نشان داده شده است . نتایج حاصله حاکی از کاهش غلظت خروجی مس در اثر افزایش pH می باشد.
ملاحظه میشود با افزایش pH غلظت خروجی مس کمتر میشود. این موضوع بدلیل تشکیل لایه − با افزایش pH در پساب می باشد.با تشکیل - ترسیب - لایه − بار منفی سطح غشاء بیشتر شده و میزان جذب یونهای مس توسط غشاء نیز افزایش می یابد . دلیل رسوب لایه − روی سطح غشاء عدم تشکیل پیوند فلزات سنگین محیط قلیایی است. با توجه به کاهش غلظت خروجی مس و تشکیل لایهای از یون مس در سطح غشاء میتوان پیش بینی نمود که دبی خروجی دستگاه نیز کاهش پیدا کند. این رخداد بدلیل انسداد بیشتر منافذ غشاء با افزایش pH می باشد که عبور آب از آن را سخت تر می کند.
