بخشی از مقاله
چکیده
کروم شش ظرفیتی محلول از مهمترین و خطرناکترین فلزات سنگین سمی و سرطانزا می باشد. این فلز مطابق با نظر سازمان های بهداشتی یکی از شش عامل محتمل سرطانزا از راه گوارش رده بندی شده است. در این مطالعه میزان حذف کروم شش ظرفیتی از محلولهای آبی با استفاده از برگ گیاه زعفران بررسی شده است. نتایج نشان داد که برگ گیاه زعفران اصلاح شده با اسید گرما، پتانسیل بیشتری برای جذب کروم نسبت به شرایطی که با آب مقطر شسته و یا اصلاح نشده است را دارد بطوری که میزان جذب در pH= 2 با یک ساعت تماس حدود 53 درصد بود.
کلمات کلیدی: کروم شش ظرفیتی، جذب سطحی، جاذب، زعفران، محلول های آبی
مقدمه
امروزه مخاطرات بهداشتی و زیست محیطی ناشی از ورود فلزات سنگین به محیط یکی از مهمترین مشکلات پیش روی بشر است. بدلیل صنعتی شدن جوامع و فعالیتهای صنعتی مثل دباغی، رنگ، کود، معدن، سیمان، عکاسی، آبکاری و نساجی فلزات سنگین وارد محیط میشوند، این فلزات سنگین آلایندههای معدنی سمی هستند که نمیتوانند تجزیه شوند و تمایل به تجمع در بدن موجودات زنده دارند و باعث مشکلات شدید زیست محیطی و سلامتی میشوند.
در این میان، کروم یک فلز سنگین بی بو و بی مزه است و به طور طبیعی در پوسته زمین، گرد و غبارهای آتشفشانی و بدن موجودات زنده وجود دارد. فرمهای معمول کروم در محیط زیست سه ظرفیتی و شش ظرفیتی و فرم فلزی - صفر ظرفیتی - است. کروم به طور طبیعی در بسیاری از گیاهان، میوهها، گوشت، غلات وجود دارد و کروم و صفر عمدتاً بوسیله فعالیتهای صنعتی تولید میشوند. منابع اصلی کروم در آب آشامیدنی از صنایع کاغذسازی1 ، ذوب آهن، چرم، محافظ چوب، آبکاری و فرسایش ذخایر معدنی کروم است. در بسیاری موارد ترکیبات کروم از طریق نشت، ذخیرهسازی نامناسب یا دفع نامناسب وارد محیط زیست میشوند. ترکیبات صورت رسوب بسیار پایدارند.
کروم 500 بار سمیتر از کروم است و سریعاً در محیطهای آبی حرکت میکند و یک عامل اکسنده قوی است که به راحتی میتواند از طریق پوست جذب شود. مقادیر بالای کروم اثرات مضری روی ششها، معده و روده دارد .در توصیههای ارزیابی ریسک سرطان کروم شش به عنوان ماده سرطانزای احتمالی در انسان از طریق دهان گزارش شد. در سال 2008 برنامه ملی مواد سمی سرطانزایی کروم از طریق تماسهای مزمن با آب آشامیدنی در موشها را اعلام کرد. علاوه بر این شواهد نشان میدهد که کروم باعث آسیب به DNA و جهش میشود .
آژانس ملی تحقیقات سرطان کروم را در گروه یک - سرطانزای انسانی - و کروم را در گروه - غیر سرطانزا - طبقه بندی کرده است. مقدار مجاز کروم در آب آشامیدنی کروم کل است . از اینرو حذف کروم از آب و فاضلاب برای حفظ محیط زیست و سلامت حائز اهمیت است علاوه بر این استانداردهای سختگیرانه تخلیه فاضلاب باعث شده تا صنایع بدنبال روشهایی برای تصفیه فاضلاب و حذف کروم در حد مجاز باشند. تاکنون روشهای مختلفی مثل تبادل یون، الکترودیالیز، اسمز معکوس، رسوب شیمیایی و الکتروشیمیایی برای حذف آن بکار گرفته شده است.
برخی از این روشها در حذف کروم کارایی لازم را نداشته و یا نیاز به سرمایهگذاری زیاد و هزینههای عملیات بالا، دفع لجن سمی باقیمانده و نیاز به مواد شیمیایی گران قیمت برای کاهش کروم دارند جذب موثرترین و ارزانترین روش برای حذف کروم است کربن فعال یکی از جاذبهای مهم در حذف کروم است ولی به دلیل هزینه تولید بالا و انتخابپذیری کم، گران قیمت است. بنابراین تولید یک جاذب ارزان با کارایی بالا و انتخاب پذیر در حذف کروم حائز اهمیت است.
مواد آلی و معدنی به صورت طبیعی و اصلاح شده متفاوتی به عنوان جاذب برای تصفیه بکار گرفته شده است. در این میان کانیهای رسی بدلیل ارزان بودن، فراوانی، پایداری بالا، تبادل یون و خصوصیات جذبی به طور مکرر برای جذب آلایندهها بکار گرفته شدهاند، ولی کانیهای رسی بدلیل بار منفی روی سطحشان توانایی کمی برای جذب آلایندههای آنیونی مثل نیترات، کرومات، سلنات، آنتیمونات و .... دارند.
در کنار این جاذب ارزان قیمت، پسماندهای کشاورزی نیز به عنوان جاذب کروم بکار گرفته شدهاند مثلاً زغال چوب اکالیپتوس، پوست بادام زمینی و علفهای هرز مثل گل گیاه تلخه برای حذف کروم مورد استفاده قرار گرفته است ولی مطالعات کمتری در مورد کاربرد برگ گیاهان به عنوان جاذب کروم نسبت به سایر جاذبها گزارش شده است. در ادامه به برخی از آنها اشاره میشود. درخشان و سرب و پودر برگ کائوچو برای جذب مس، و پودر برگ برای جذب نیکل استفاده شده است. در مطالعهای دیگر از پودر برگ آناناس به عنوان جاذب متیلن بلو استفاده شد.
در مطالعه دیگری از پودر برگ مانگرو برای حذف کروم شش از محلولهای آبی بررسی کردند. نتایج نشان داد که این جاذب توانایی جذب 60/24 mg/g در معادله لانگویر را دارد بیشترین میزان جذب در pH =2 بدست آمد. مطالعات ترمودینامیکی نشان داد که جذب کروم روی این جاذب در طبیعت خودبخودی است . جذب کروم روی بقایای برگ تنباکو بررسی شد. نتایج نشان داد ظرفیت جذب حدود 113/2 mg/g و جذب تحت تاثیر pH بود و بیشترین میزان جذب در pH حدود 1 مشاهده شد و جذب کروم روی سطح این جاذب سریع و در حدود 30 دقیقه به تعادل رسید.
پودر برگ درخت نیم پس از تیمار دمایی با هیدروکلریدریک اسید با محلول 100 mmol مس اصلاح شد و پس از خشک شدن به عنوان جاذب کروم استفاده شد. مقدار ناچیزی از این جاذب 10 g/L توانایی حذف %99 کروم در غلظت 50 mg/l را داشت . میزان جذب کروم روی برگ اصلاح نشده نیم کمتر گزارش شد .برای جذب کروم استفاده شده است ولی تاکنون از برگ گیاه زعفران به عنوان جاذب هیچ استفادهای صورت نگرفته است در این مطالعه حذف کروم شش ظرفیتی از محلول های آبی با استفاده از برگ گیاه زعفران بررسی شده است.
تهیه جاذب: برگهای زعفران خشک شده در
اردیبهشت 1393 از مزارع کشت زعفران در گناباد جمع آوری شدند و با دقت علفهای هرز همراه آن جدا شد و برای حذف خاک بوسیله آب معمولی چندین بار شسته شده و در آفتاب خشک شدند. برگهای خشک شده آسیاب شدند و با مش 50 دانه بندی و برای مراحل بعدی درون ظرف شیشهای نگهداری شدند. علاوه بر استفاده از پودر تهیه شده در مرحله قبل دو روش اصلاح برای بهبود جذب بکار برده شد-1 تیمار اسید گرما که در این تیمار از 1 HClمولار استفاده شد و روی شعله برای حدود 1 ساعت حرارت داده شد و سپس چندین بار با آب مقطر شسته شد تا محلول نهایی بیرنگ شود.
تیمار آب مقطر
برای اینکار از آب مقطر استفاده شد و جاذب برای چندین بار با آب مقطر شسته شد تا محلول نهایی بیرنگ شود برای جدا کردن جاذب از محلولها از ته نشینی جاذب و حذف محلول بوسیله پیپت استفاده شد. در نهایت جاذب ها رو کاغذ صافی ریخته شدند و در آون در دمای 60 Cœ برای 24 ساعت خشک شدند.
آزمایشات جذبی کروم
مواد شیمیایی مورد استفاده در این مطالعه محصولات مرک آلمان بوده است و برای تهیه محلول استوک کروم شش ظرفیتی از نمک دی کرومات پتاسیم استفاده شده است. تمامی محلولهای لازم از برای انجام آزمایشات از رقیق سازی محلول استوک تهیه شدند. 1گرم از جاذب با 50 ml محلول محتوی 50 ppm کروم با pH مشخص مخلوط شد و برای اختلاط کامل محلول با جاذب و همدما بودن نمونهها از شیکر یخچالدار مدل JTSDL50 برای یک ساعت در دمای معمولی محیط با دور مدل rpm 150 استفاده شد.
سپس نمونهها سانتریفیوژ شدند و محلول صاف شده برای آنالیز کروم با دستگاه جذب اتمی Perkin Elmer مدل 700 انجام می شد. برای اندازه گیری کروم از روش استاندارد آب و فاضلاب استفاده شد. تمام آزمایشات با دو تکرار و همراه با محلول شاهد - محلول کروم بدون جاذب - انجام شد و غلظت نهایی با محلول شاهد سنجیده شد.
نتایج و بحث
تیمار اسیدی باعث بهبود سطح ویژه جاذب برای جذب کروم میشود. در مطالعه دیگری جذب کروم روی کربن فعال برگ گیاه نیم، فعال شده با HCl باعث بهبود جذب شد. دیواره سلولی گیاهان دارای پلی ساکارید، لیپید و پروتئین است که دارای گروههای عاملی موثر در جذب فلزات مثل کربوکسیل، کربونیل، هیدروکسیل، آمینو، نیترو آروماتیک، سیلیکات، سولفانات و غیره است.
