بخشی از مقاله
چکیده:
آلودگی آبهای طبیعی با علفکش گلایفوسیت به عنوان یک مسئله زیستمحیطی مورد توجه است. بنابراین، حذف موثر و انتخابی گلایفوسیت از آب از اهمیت زیادی برخوردار است. هدف از این کار، افزایش توانایی جذب زئولیت 4A برای حذف موثر و انتخابی گلایفوسیت از آبهای طبیعی است. برای این منظور، جاذب زئولیت 4A اصلاح شده با Cu2+ تهیه و به عنوان جاذب در حذف گلایفوسیت از آب به کار برده شد. رفتار جذبی زئولیت اصلاح شده در حذف گلایفوسیت مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که دادهها بیشتر ازمدل لانگمویر تبعیت میکند و ظرفیت جذب جاذب اصلاح شده بسیار بیشتر از زئولیت خالص در محدوده pH=11-2 در دمای اتاق است. جاذب اصلاح شده انتخابپذیری بالابی نسبت به گلایفوسیت در حضور آنیونهای متداول آبهای طبیعی به عنوان عوامل مداخلهگر از خود نشان داد.
واژه های کلیدی: آلودگی آب، گلایفوسیت، جذب سطحی، زئولیت 4A
مقدمه
امروزه به طور وسیعی از سموم دفع آفات نباتی برای افزایش تولید محصولات کشاورزی با توجه به افزایش روز افزون تقاضای این محصولات استفاده میشود، این سموم میتوانند از راههای مختلف وارد آبهای سطحی و زیرزمینی شده و آنها را آلوده نمایند. یک دستهی مهم از این سموم کشاورزی، ترکیبات ارگانوفسفرها هستند که به طور وسیعی به عنوان علفکش و حشرهکش درکشاورزی مورد استفاده قرار میگیرند .[1] گلایفوسیت علفکش متدوال و پر مصرف از ترکیبات ارگانوفسفرها میباشد که در بازار با نامهای تجاری مختلف وجود دارند. گلایفوسیت غیر قابل تبخیر و در مقابل نور و هوا پایدار است. گلایفوسیت یک علفکش سیستمیک و غیر انتخابی است که در برابر انواع علفهای هرز به صورت محلول آبی موثر استو به طور گسترده برای گیاهان یک سالانه و چند سالانه در باغات و زمینهای زراعی و غیر زارعی مثل گیاهان چوبی و علفهای هرز پهن برگ استفاده میشود .[2]
این ترکیب میتواند از طرق مختلف وارد آبهای سطحی و زیرزمینی شده و آنها را آلوده نماید. حضور این ترکیب در منابع آبهای طبیعی مورد مطالعهقرار گرفته و اثبات شده است .[3] علفکش گلایفوسیت در آبهای طبیعی به ویژه آبهای آشامیدنی تأثیر بسیار نامطلوبی برای سلولهای غدد درون ریز و سیستم عصبی مرکزی انسان ایجاد میکند و خاصیت سرطانزایی آن به اثبات رسیده است .[4] روشهای مختلفی برای حذف علفکش گلایفوسیت از آب وجود داردکه متداولترین آنها عبارتند از: روش بیوشیمیایی، اکسیداسیون پیشرفته، اسمز معکوس، انعقاد و جذب سطحی. از بین این روشها، فرآیند جذب سطحی به دلیل سادگی، سهولت فرآیند، کارایی بالا، هزینه پایین، مصرف انرژی پایین و انعطاف پذیری به طور گسترده برای تصفیه آبهای آلوده مورد استفاده قرار میگیرد .[5] زئولیت ها در حاضر به عنوان جاذب های کم هزینه مورد استفاده قرار می گیرند.
از لحاظ ساختاری زئولیتها چارچوبهایی از آلومینوسیلیکاتهای آبدار فلزات قلیایی و قلیایی خاکی دارای ساختار سه بعدی ومتخلخل هستند. بلوک اصلی زئولیت یک چهار وجهی از چهار آنیون اکسیژن است که یک سیلسیم و یا آلومینیوم را احاطه کردند و این چهار وجهیها طوری قرار گرفتهاند که چهار اتم اکسیژن هر چهار وجهی با چهار اتم دیگر مشترک است. آنها دارای ویژگیهای مساحت سطح بالا، پایداری حرارتی، شیمایی وفیزیکی بالا، دهیدارته شدن بالا، هدایت الکتریکی خوب، قیمت پایین و ظرفیت تبادلی بالا بدون تغییر ساختمانی هستند وبه دو صورت طبیعی و مصنوعی هستند. امروزه کاربرد زئولیت های مصنوعی به دلیل خلوص بالا در صنعت بیشتر است، زئولیت های مصنوعی یک طیف وسیعتری از همتایان طبیعی هستند.[6] جاذبهای اصلاح شده ظرفیت جذب بالاتری را برای آلایندههای آبی مختلف نسبت به جاذب-های اصلاح نشده نشان میدهند. تقریبا همه جاذبها را به منظور افزایش ظرفیت جذب و کارایی در فرآیند تصفیه میتوان مورد اصلاح قرار داد. بنابراین جاذبهای اصلاح شده متنوع بوده و تعدادشان بیشمار است.[7] اخیرا برای حذف علفکش گلایفوسیت از آبهای طبیعی از جاذب پلیآنیلین و کامپوزیت آن با زئولیت ZSM_5 استفاده شده است.[8]
بخش تجربی
گلایفوسیت، زئولیت 4A، سود، اسیدکلریدریک روشهای تعیین ویژگی جاذبهامیکروسکوپ الکترونی روبشی - SEM - از یک باریکهی الکترونی پر انرژی برای تولید سیگنالهای مختلف در سطح نمونههای جامد استفاده میکند. سیگنالهایی که از برهمکنش بین نمونه و الکترون ساطع میشوند حاوی اطلاعاتی درباره مورفولوژی سطح میباشند. در کار حاضر برای مشاهدهی مورفولوژی سطح جاذب از SEM استفاده شد.طیف سنجی مادون قرمز بر اساس جذب تابش و بررسی جهشهای ارتعاشی مولکولها و یونهای چند اتمی صورت می-گیرد. ساختار شیمیایی جاذبها توسط طیف سنجی FTIR برای ارزیابی گروههای عاملی و پیوندهای موجود در سطح نمونه مورد مطالعه قرار گرفت.
نتایج و بحث
شکل 1 تصویر SEM زئولیت 4A را نشان میدهد.طیف FTIR زئولیت 4A در شکل 2 نشان داده شده است پیکی که در اطراف 1640 cm-1 و 3430 cm-1 مشاهده میشود به ارتعاش کششی گروه O-H موجود در زئولیت مربوط میشود و پیکهای ظاهر شده در603 cm-1 و 1013cm-1 مربوط به ارتعاش کششی متقارن و نامتقارن گروههای Si-O و Al-O میباشند.
تاثیر pH بر روی جذب گلایفوسیت
ظرفیت جذب دو جاذب برای جذب گلایفوسیت از آب در 1 pH تا 11 در دمای اتاق بررسی شد. جذب در pH های مختلف در شکل 3 نشان داده شده است. همانطور که در شکل مشاهده میگردد میزان جذب گلایفوسیت در pH=3 برای زئولیت اصلاح شده بیشترین مقدار را دارد و همچنین ظرفیت جذب جاذب اصلاح شده در تمام محدوده pH مورد مطالعه از جاذب دیگر بیشتر است.
گلایفوسیت بر روی جاذب با همبستگی بیشتری از ایزوترم لانگمویر تبعیت میکند.
بررسی بازیافت مجدد جاذب Cu-zeolite 4A
در این مطالعه برای بررسی استفاده مجدد از جاذب آزمایشهای واجذب به کار گرفته شد و سیکلهای جذب و واجذب برای جاذب تا 4 بار تکرار شد. نتایج حاصل در شکل 6 نشان داده شده است. همانطور که مشاهده میشود جاذب اصلاح شده از قابلیت احیای خوبی برخوردار است.ایزوترم مهمترین پارامتر در طراحی سیستمهای جذب و توصیف کننده رابطه بین غلظت ماده جذب شونده و ظرفیت جذب یک جاذب است. در مطالعه حاضر از سه مدل جذب سطحی لانگمویر، فروندلیچ و تمکین استفاده شده است. انطباق دادههای جذبی محلول گلایفوسیت بر فرم غیر خطی ایزوترم لانگمویر، فروندلیچ و تمکین برای Cu-zeolite 4A در شکل 4 نشان داده شده است. نتایج نشان میدهد که جذب سطحی
