بخشی از مقاله
چکیده
زباله های زراعی کشاورزی به عنوان یک بار زیست محیطی برای جامعه شناخته شده است. با این حال، چرخه های زباله، به عنوان مواد غنی از زیست توده لیگنو سلولزیک، دروازه های جدیدی را برای تولید جاذب هاب تجدید پذیر، کم هزینه و جاذب برای برنامه های کاربردی برای درمان آب تحریک کرده اند. در این بررسی، ظرفیت جذب آلاینده های آلی و غیر آلی توسط جاذب های مختلف خلاصه شده است.
در هر کجا که قابل استفاده باشد، روش های مختلف اصلاح شده که برای توسعه جاذب های اصلاح شده مورد استفاده قرار گرفته اند و بحث درمورد پیشرفت های کلیدی در آماده سازی جاذب های جدید با استفاده از زباله های زراعی کشاورزی به منظور برجسته سازی ارائه شده اند. مکانیزم جذب کننده، مسئول حذف آلاینده ها توسط جاذب های مبتنی بر پوست مورد بحث قرار گرفته است. این مقاله همچنین نیازهای تحقیقات آینده در زمینه توسعه بیوسورنت را با استفاده از لکه های زباله های کشاورزی برای کاربرد در تصفیه آب مورد بحث قرار می دهد.
-1مقدمه
کیفت آب در چند دهه گذشته به شدت در جهان کاهش یافته است، عمدتا به دلیل فعالیت های انسان شناسی، رشد جمعیت، برنامه ریزی شهری، صنعتی سازی سریع و استفاده غیر متقابل از منابع طبیعی است. انواع فن آوری های درمانی با درجات مختلف موفقیت برای کنترل و به حداقل رساندن آلودگی آب در دسترس هستند .[1] با این حال کاستی های بسیاری از این روش ها هزینه های عملیاتی و نگهداری بالا، تولید لجن سمی و روش پیچیده دیگر در مقایسه با فرآیند جذب، به دلیل راحتی، سهولت عمل و سادگی طرح، جایگزین بهتر در درمان آب است .[2] کربن فعال بدون شک، به عنوان جاذب جهانی برای درمان پساب محسوب می شود و معمولا برای حذف آلاینده های مختلف از آب استفاده می شود.
با این حال، استفاده گسترده از آن در تصفیه فاضلاب گاهی اوقات محدود به دلیل هزینه های بالاتر آن است. آلاینده های مختلف جاذب های کم هزینه برای توانایی آنها در حذف انواع مختلف آلاینده ها از آب و فاضلاب مورد برسی قرار گرفته اند .[3] زباله های کشاورزی به دلیل ترکیبات شیمیایی منحصر به فرد آنها، از لحاظ اقتصادی و سازگار با محیط زیست، تجدید پذیر و هزینه کم، گزینه ای مناسب برای تصفیه آلودگی های آبی می باشد. از میان چندین زباله کشاورزی که به عنوان بیوسوربرنت برای تصفیه ی آب مورد مطالعه قرار گرفته اند، لکه های زائد از میوه ها و سبزیجات اهمیت زیادی دارند چرا که بسیاری از پوست ها به عنوان زباله حذف می شوند و هیچ کاربردی در آنها پیدا نمی شود و گاهی اوقات مشکلات جدی را برطرف می کند.
بنابراین، به عنوان یک منبع تجدید پذیر و زباله های زراعی صنعتی، یک منبع امیدوار کننده برای فن آوری زیست محیطی در صورت استفاده از آب و فاضلاب می باشد. بررسی حاضر بر رویکرد ارزشمند سازی پوست های مختلف کشاورزی - میوه و سبزیجات - به عنوان جاذب برای حذف آلاینده های مختلف آب - فلزات، رنگ ها، ترکیبات فنلی، آنیون های معدنی، رادیو نوکلئید و... - از آب و فاضلاب است .[4]
-2 پوست زباله مرکبات
تولید و مصرف مرکبات در سراسر جهان طی چند دهه گذشته به شدت افزایش یافته است. داده های آماری از سازمان غذا و کشاورزی سازمان ملل - - FAOSTA نشان می دهد که تولید جهانی مرکبات در سال 2010 بیش از 100 میلیون تن است .[5] مقدار زیادی از ضایعات مرکبات بوسیله مصرف این میوه تولید می شود که ممکن است تا %50 وزن میوه باشد. تا کنون اکثریت ضایعات مرکبات هنوز به صورت سوزانده شده یا دفع شده اند و یا به عنوان مواد اولیه برای استخراج مواد فعال و تولید خوراکی حیوانات استفاده می شوند و منجر به آلودگی جدی محیط زیست و تلفات زیاد منابع می شود .[4]
1-2پوست های لیمو
پتانسیل جذب پوست لیمو به عنوان یک جاذب برای حذف دو رنگ آنیونی، متیل پرتقال - MO - و کنگو قرمز - CR - از محلول های آبی مورد بررسی قرار گرفت. ظرفیت جاذب از جاذب پوست لیمو برای رنگ ها به ترتیب 50/3 و 34/5 میلی گرم بر گرم بود. مطالعات جذب سطحی برای حذف برش روغن از پساب با استفاده از لیمو فعال شده انجام شد .[6] اثر پارامترهای مهم مختلفی نظیرPH، دوز جاذب، زمان تماس، سرعت مخلوط کردن و غلظت اولیه روغن و شرایط مطلوب آنها برای حداکثر کارایی جذب مورد بررسی قرار گرفت و نتایج نشان داد که دوز جذب 5 گرم در لیتر، زمان تماس 70 دقیقه، سرعت مخلوط کردن 50-45 دور در دقیقه و PH =2 از حداکثر راندمان حذف روغن است.
امکان حذف زباله های چرم لیمویی برای حذف یون های کبالت از محلول های آبی مورد بررسی قرار گرفت .[7] حداکثر ظرفیت جذب پوستر لیمو برای حذف کبالت حدودا 22 میلی گرم بر گرم جذب رنگ آمیزی لاجوردی در محلول آبی در کربن فعال تجاری - CAC - و کربن فعال محلی تهیه شده از پوسته پرتقال - OPC - و کربن لیمو - LPC - مورد بررسی قرار گرفته است . حجم حذف رنگ با کاهش غلظت اولیه رنگ و اندازه ذرات جاذب افزایش یافته است و همچنین با افزایش زمان تماس، میزان جذب مورد استفاده و PH اولیه محلول افزایش می یابد .[8]
2-2 پوست انار
جداسازی سرب - II - و مس - II - از محلول های آبی با استفاده از پوست انار - خام - ، کربن فعال تهیه شده از پوست انار - AC1 - و کربن فعال تهیه شده از پوست انار به طور شیمیایی - AC2 and AC3 - مورد بررسی قرار گرفت. PH مناسب برای حداکثر جذب به ترتیب به ترتیب 5/6و 5/8 برای سرب و مس بود. تعادل در 2 ساعت به دست آمد. حداکثر ظرفیت جذب انبساط پوست انار برای حذف نیکل حدودا 52 میلی گرم بر گرم بود. پوست انار نیز برای یون های Cu - II - ، Ni - II - ، Cd - II - ، Zn - II - و Cr - VI - مورد آزمایش قرار گرفت. ظرفیت های پیشرفتی یون های - Cu - II ، Ni - II - ، Zn - II - ، Cd - II - و Cr - VI - به ترتیب 6، 2، 2، 2 و 0 میلی گرم بر گرم بود، در حالی که مخلوطی از این یون های فلزی تصفیه شدند.
برای جذب یونهای Cr - VI - از پساب آبکاری، جاذب مورد استفاده قرار گرفت. استفاده از کربن فعال شده از پوست انار برای حذف رنگ مستقیم آبی 106 از محلول آبی، از پوست انار مورد بررسی قرار گرفت .[9] حذف رنگ به pH وابسته بود و حداکثر حذف در pH 2 بدست آمد. جذب تعادل در 120 دقیقه به دست آمد. پتانسیل جذب پوست انار برای حذف 4،-2دیکروفنول - 2,4-DCP - از محلول های آبی مورد مطالعه قرار گرفت. ظرفیت جذب پوست انار برای 2،DCP 4 ، 65.7 میلی گرم بر گرم بود .[10]
3-2پوست سیر
پایداری پوست سیر - GP - برای حذف Pb2+, Cu2+, Ni2+ مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که فرآیند جذب می تواند در عرض 20 دقیقه به دست آید. GP دارای جذب بالا نسبت به Pb2+ نسبت به Cu2+ و Ni2+ با ظرفیت جذب حداکثر 209 میلی گرم بر گرم بود. راندمان جذب و ظرفیت جذب یونی فلز به واسطه یون فلز دیگر کاهش می یابد. مکانیسم جذب به عنوان مبادله یونی بین Ca2+ از GP با یون های فلزات سنگین در محلول قرار داده شد. پوست سیر بومی و پوست سس جوش خورده به عنوان جاذب برای حذف Pb2+ مورد مطالعه قرار گرفته است .
11] ظرفیت جذب پوست سیر پس از جوشاندن 1/2 بار و تا 05،109 میلی گرم بر گرم افزایش یافت. طیف سنجی فوتوالکترون های FT-IR و اشعه ایکس تجزیه و تحلیل هر دو سیر قبل و بعد از بارگذاری با Pb2+ نشان داد که سرب بر روی پوست ها جذب شده است و از طریق ترکیب شیمیایی بین اتم Pb2+ و O که روی سطح لایه های سیر وجود دارد وجود دارد. پتانسیل سیر پوست - GP - نیز برای حذف متیلن آبی - MB - از محلول آبی در یک فرآیند دسته مورد ارزیابی قرار گرفت .[12] آزمایشات به صورت تابع زمان تماس، غلظت اولیه 25 - تا 200 میلی گرم در لیتر - ، pH - 4-12 - و دما 303 - ، 313 و - K 323 انجام شد.
حداکثر ظرفیت جذب تک لایه به ترتیب برابر با 82.64، 123.45 و 142.86 میلی گرم بر گرم در 303، 313 و k 323 بود. کارایی و عملکرد پوست سیر - GP - برای حذف مستقیم قرمز 12B - DR12B - از پساب مورد بررسی قرار گرفت. بیش از 99 راندمان حذف در ظرف 25 دقیقه در دوز جذب 0.2 گرم در هر 50 میلی لیتر برای غلظت اولیه رنگ 50 میلی گرم در لیتر بدست آمد. حداکثر ظرفیت جذب 37.96 DR12B میلی گرم بر گرم بود. شرایط مطلوب برای حداکثر حذف فنل از یک محلول آبی 50 میلی لیتر L به شرح زیر یافت شد pH: 2 :، دوز جذب: g L 12 .1 ، زمان تماس: 7 ساعت و سرعت تبخیر: 135 دور در دقیقه. نتایج حاصل از این مطالعه نشان داد که بیش از 80 حذف فنل در شرایط مطلوب ذکر شده در بالا امکان پذیر است. حداکثر ظرفیت جذب به عنوان 14.49 میلی گرم بر گرم - تعیین شده از ایزوترم لانگمویر - محاسبه شد.[13]
4-2 پوست گریپ فروئیت
عوامل موثر در جذب Pb - II - از محلول آبی با پوست گریپ فروئیت GFP مانند pH محلول، زمان تماس، مقدارGPA ، غلظت اولیه Pb - II - و دمای واکنش بررسی شد. شرایط مناسب برای جذب، محلولpH: 5.3 -6.5 ؛ زمان تماس: 1. 5 ساعت؛ دوز GPA 10 گرم بر لیتر؛غلظت یون اولیه 100 Pb - II - میلی گرم در لیتر؛ دما: .30 در شرایط مناسب، میزان حذف Pb - II - بیش از 90 درصد و ظرفیت جذب GPA برای Pb - II - برابر با 12.73 میلی گرم بر گرم بود.
جذب اورانیوم - VI - توسط پوست گریپ فروئیت از محلول های آبی مورد بررسی قرار گرفت. نویسندگان پیشنهاد کردند که مکانیزم جذب اورانیوم - VI - بر روی GFP ممکن است بر مبنای مبادله یونی باشد و الگوی اوربیتال - VI - جذب بر روی GFP مربوط به گروه های فعال و اوراق قرضه موجود در آنها است. گروه های کاربردی مانند-COOH و -OH سلولز می توانند با اورانیم - VI - واکنش دهند تا پروتون ها را آزاد کنند. انیدرید واکنش دهنده با گروه هیدروکسیل سلولز ترکیب می شود تا یک پیوند استر ایجاد شود و گروه های کربوکسیل را به سلولز وارد کند.
در pH بالاتر از 5، گروه های کربوکسیلیک پروتئین زدایی شده و لیگاند های کربوکسیلات - -COO- - به طور منفی متصل به مولکول های اورانیوم مثبت - - VI شارژ شده اند. این نشان می دهد که جذب اورانیوم - VI - توسط GFP یک مکانیسم مبادله یون بین گروه های بار منفی موجود در دیواره سلولی GFP و کاتیون های اورانیوم - VI - است. پوست طبیعی گریپ فروئیت - GFP - اثرات خوبی برای جذب اورانیوم - VI - نشان داد.
نتایج نشان داد که جذب به سرعت اشباع شده با افزایش سرعت جریان و غلظت اورانیوم - VI - نفوذ می یابد. هنگامی که نرخ جریان 8.0 میلی لیتر در دقیقه و غلظت اورانیوم - VI - نفوذی 90 میلی گرم بر لیتر بود، حداکثر مقدار جذب به 60/1 میلی گرم بر گرم بر اساس مدل توماس به دست آمد. جذب کادمیوم و نیکل بر روی پوست گریپ فروئیت از محلول آبی با استفاده از تکنیک های دسته ای مورد بررسی قرار گرفته است. حداکثر جذب Cd - II - و Ni - II - توسط پوست گریپ فروئیت به ترتیب 42.09 و 46.13 میلی گرم بر گرم بود . [14] جذب CV توسط GFP به وسیله یک مکانیسم تبادل یونی بین گروه های بار منفی که دیواره سلولی GFP و ملکول رنگ کاتیونی وجود دارد رخ می دهد، مکانیسم پیشنهادی جذب CV توسط GFP در شکل 1 نشان داده شده است.
