بخشی از مقاله
چکیده
در این تحقیق کارایی فرایند جذب نیکل از پساب با استفاده از نانو ذرات اکسید تیتانیوم،نانو جاذب هیبریدیTiO2/CNT و نانو لوله کربنی مورد مطالعه قرار گرفت.در این بررسی تاثیر عوامل مختلف از جمله pH ،مقدار جاذب، زمان تماس، و غلظت اولیه پساب حاوی نیکل بررسی شد. مناسب ترین محدوده pH برای حذف ، pH برابر با 8 می باشد و با جاذب اکسید تیتانیوم، نانو جاذب هیبریدی اکسید تیتانیوم/کربن نانو تیوب ،کربن نانو تیوب به ترتیب دارای مقادیر85/8،90/85 و96 درصد می باشد. در زمان 30 دقیقه بیشترین مقدار جذب برای نانو جاذب اکسید تیتانیوم، نانو جاذب هیبریدی اکسید تیتانیوم/کربن نانو تیوب ،کربن نانو تیوب به ترتیب دارای مقادیر74 ، 80 و89 درصد می باشد.
با افزایش وزن جاذب تا 0/2 گرم راندمان حذف نیکل برای هرسه جاذب اکسید تیتانیوم، نانو جاذب هیبریدی اکسید تیتانیوم/کربن نانو تیوب ،کربن نانو تیوب به ترتیب از44، 54، 62 به 74، 86 و 94 افزایش می یابد .افزایش راندمان جذب به دلیل افزایش جایگاه های فعال جاذب است که متناسب با افزایش جرم جاذب در محلول حاصل می شود.راندمان جذب با افزایش غلظت اولیه روند نزولی برای هر سه جاذب اکسید تیتانیوم، نانو جاذب هیبریدی دی اکسید تیتانیوم/کربن نانو تیوب ،کربن نانو تیوب دارد. در غلظت اولیه 50 میلی گرم در لیتر برای سه جاذب ذکر شده در بالا راندمان حذف نیکل به ترتیب 84، 90 و 95 درصد می باشد.نتایج حاصل شده با مدل های جذبی فرندلیچ و لانگمویر همخوانی خوبی دارد.
1 مقدمه
فلزات سنگین از جمله آلایندههای زیست محیطی هستند که مواجهه انسان با بعضی از آنان از طریق آب ومواد غذایی میتواند مسمویتهای مزمن وبعضاً حاد خطرناکی را ایجاد نمایند که از جمله آنان میتوان به فلزاتی نظیر سرب، کادمیوم، جیوه، نیکل و روی در انواع نان وسرب، کادمیوم، جیوه، آلومینویم، آرسنیک، روی، مس و آهن در انواع نمک اشاره کرد. در دهه گذشته ورود آلاینده ها با منشاء انسانی مانند فلزات سنگین به داخل محیط های دریایی، به مقدار زیادی افزایش یافته است که به عنوان یک خطر جدی برای حیات محیط های آبی به شمار می آیند. فلزات سنگین در یک مقیاس وسیع، از منابع طبیعی و انسان ساخت وارد محیط زیست می شوند.
میزان ورود این فلزات سنگین به داخل محیط زیست، بسیار فراتر از میزانی است که به وسیله فرایندهای طبیعی برداشت می شوند. بنابراین تجمع فلزات سنگین در محیط زیست قابل ملاحظه است. سیستم های آبی به طور طبیعی دریافت کننده ی نهایی این فلزات هستند. فلزاتی از قبیل مس ، روی ،کادمیوم ، نیکل ، جیوه ، سرب و ... که تا کنون تلاش های زیادی با استفاده از روش های گوناگون برای حذف این فلزات و جلوگیری از ورود آنها به منابع زیست محیطی شده است.
یکی از این روشها استفاده از روش جذب سطحی بر پایه تولید نانو ذرات با خاصیت اکسید فلزی به منظور جذب هرچه بهتر فلزات سنگین از پساب های آلاینده می باشد. همچنین طراحی طراحی نانو جاذب های هیبریدی بر پایه نانو لوله های کربنی باعث افزایش راندمان نانو اکسید فلزی می شود زیرا علاوه بر خاصیت الکترون دهی ، مساحت زیاد این نانو لوله ها باعث جذب سطحی هرچه بهتر آلاینده ها بر روی سطح نانو جاذب می شود.
برای سنتز نانو جاذب هیبریدی روشهای مختلفی نظیر رسوبدهی شیمیایی با کاهش الکترو شیمیایی نمک های فلزی ، روش هیدروترمال ، روش سالوترمال ، هیدرولیز و ... وجود دارد. با توجه به مطالعات و آزمایشات صورت گرفته سنتز جاذب های هیبریدی که یکی از پایه های آن نانو لوله های کربنی باشند به روش هیدرولیز سریعتر و با بازده بیشتری انجام می شود.[5] برای آنالیز این آزمایش از دستگاه های SEM1 و TEM2 و دستگاه جذب اتمی اسپکتروفوتومتری AAS3 نیز استفاده شد همچنین در آخر پیش بینی تجربی با ایزوترم های لانگمویر و فروندلیج جهت بدست آوردن ضریب همبستگی مقایسه گردید.
.2 پیشینه تحقیق
سان1 و همکارانش - 2014 - به بررسی تاثیر ذرات نانو TiO2 و پارامترهای عملیاتی بر روی فرایند گند زدایی آب آشامیدنی پرداختند. نتایج آنها نشان داد که استفاده از ذرات نانو %8,7 بیشتر از استفاده از اشعه ماورای بنفش در حذف آلاینده ها کارایی دارد. هم چنین آنها محدوده دمایی بهینه برای حذف آلاینده ها را 10 تا 20 درجه سانتی گراد اعلام کردند. [1] جیوه یک ترکیب سمی است. تجمع بیولوژیکی جیوه بخصوص در آبزیان مشکلات بهداشتی زیادی بوجود آورده است. روشهای مختلفی جهت حذف فلزات سنگین از پسابهای صنعتی بکار رفته است. جذب سطحی یکی از روشهای فیزیکی شیمیایی است که بعلت بازدهی بالا، سادگی و در دسترس بودن انواع مختلف آنها روشی پرکاربرد است. این تحقیق با هدف کارائی نانوذرات هیبریدی TiO2/ SiO22 در حذف جیوه از فاضلاب صنعتی انجام گرفت .
محمد ملکوتیان و همکاران در سال 2015 تحقیق هم زمان برروی نمونه سینتیک و نمونه واقعی فاضلاب رنگسازی را انجام دادند. پس از تعیین کیفیت شیمیایی فاضلاب خام، محلول سنتیک تهیه و اثر 5 - pH، 7، 9 و - 3 مقدار جاذب 0/25 - ، 0/5، - 0/75 گرم بر لیتر زمانهای تماس 120 - ، 90، 60، - 30 دقیقه و غلظتهای مختلف جیوه 20 - ، 30، 50، 70، 90 میلی گرم بر لیتر - بر روی میزان حذف بررسی و شرایط بهینه هر یک از پارامترها تعیین گردید. به منظور درک بهتر فرایند جذب، سینتیک جذب و ایزوترمهای تعادلی بررسی شد. برای تجزیه تحلیل دادهها از نرم افزار SPSS نسخه 16 و آزمون رگرسیون، ضریب پیرسون استفاده شد. بیشترین راندمان حذف جیوه در pH= 5، مقدار جاذب 0/5 گرم بر لیتر و زمان ماند 30 دقیقه برای محلولهای سینتیک و واقعی به ترتیب %99 و %95 بدست امد و غلظت جیوه 50 میلی گرم بر لیتر بالاترین درصد حذف %99 را نتیجه داد. [2]
ناطقی رویا، و همکاران در سال 2015 در تحقیقی کارایی فرایند جذب با استفاده از نانو ذرات اکسید نیکل برای تصفیه پساب صنعتی در مقیاس آزمایشگاهی مورد مطالعه قرار دادند. تاثیر عوامل مختلف از جمله مقدار جاذب، زمان تماس، pH و غلظت اولیه پساب رنگی بررسی شد. مناسبترین محدوده pH برای رنگ زا، pH اسیدی میباشد و تحت این شرایط، میتوان 50mg/L رنگزای مورد نظر را با 0/6 گرم بر لیتر اکسید نیکل به طور کامل حذف نمود. این غلظت به عنوان غلظت بهینه اکسید نیکل تعیین گردید. با این که افزایش غلظت رنگزا موجب کاهش بازدهی فرایند شد، ولی کارایی قابل توجهی تا غلظت 100 mg/L رنگزا به دست آمد. دادهها نشان دادند که نانوذرات اکسید نیکل میتواند به عنوان یک جاذب کارآمد برای رنگبری رنگزاهای آزو مورد استفاده قرار گیرد.[3]
یون نقره از سطوح داخلی لولهها و ژنراتورها بر اثر فرایند خوردگی تولید وارد پسابهای صنعتی میشود. این یون بر روی گیاهان، حیوانات و انسانها اثرات زیانآور دارد. استفاده ازآهن اکسید در حذف آلایندهها معمول است ولی نانوذرات در حذف آلایندههای شیمیایی از آب و فاضلاب نسبت به حالت تودهای موثرترند. سلمانی و همکاران در سال 2016 با استفاده از نانو ذرات آهن اکسید حذف یون نقره از محیط فاضلاب صنعتی مصنوعی مورد مطالعه قرارگرفت تا شرایط برای حذف بهتر این یون بهینه شود. این مطالعه به روش تجربی- آزمایشگاهی انجام گرفت. نانوذرات آهن اکسید استفاده شده از طریق اکسید کردن نانوذرات آهن صفر تولید و سپس کارایی آن برای حذف یون نقره در یک محیط فاضلاب مصنوعی به روش ناپیوسته مورد مطالعه قرار گرفت.
