بخشی از مقاله
چکیده
سابقه و هدف : یکی از روش های بسیار موثر جهت حذف آلاینده های زیست محیطی از پساب های صنعتی و اتمسفر روش تصفیه زیستی با بکارگیری فیلترهای زیستی می باشد.فیلترزیستی به یک محیط بسته اطلاق می شود که در آن از بسترهای مناسب به عنوان بستر ،جهت رشد و تکثیر ریزسازواره ها استفاده می شود.ریزسازواره ها با مواد عبوری از ستون خوراک دهی شده و مواد مضر توسط آنها از جریان خروجی حذف و یا تبدیل به مواد ایمن می گردد. مواد و روش ها : در این تحقیق پس از طراحی و ساخت فیلترزیستی،گاز دی کلرومتان به عنوان یک گاز سمی و سرطان زا که عموماً در محیط های آزمایشگاهی تولید می شود و استنشاق آن سبب مسمومیت و صدمه دیدن کلیه ها،کبد و سیستم عصبی می شود،با دبی مناسب از ستون عبور داده شد و پس از نمونه گیری از خروجی فیلترزیستی برای آنالیز، به سیستم GC-MS تزریق گردید.
یافته ها :ابتدا مقدار مشخص گاز خالص دی کلرومتان به دستگاه GC-MS تزریق شد،کروماتوگرام استاندارد دی کلرومتان 1/531 دقیقه پس از تزریق ثبت و این ماده با احتمال %90 شناسایی شد،سپس نمونه های خروجی از ستون های مورد نظر به سیستم GC-MS تزریق و طیف های مربوطه ثبت گردید. نتیجه گیری : نتایج حاصل ازتفسیر نمودارهای حاصل از تزریق نمونه های خروجی از فیلترزیستی به سیستم GC-MS نشان داد که گاز خروجی از فیلترزیستی فاقد دی کلرومتان بوده و وجود مقادیر جزئی از ترکیبات آلی مثل هگزان و -2متیل پنتان مشاهده شده است.
-1 مقدمه
امروزه مقادیر زیادی از فاضلابهای صنعتی و خانگی و آلاینده ها به روش زیستی توسط ریزسازواره ها تصفیه میشوند یکی از موثرترین روشهای تصفیه ی زیستی استفاده از فیلترهای زیستی است. فیلترهای زیستی به منظور تصفیه ی گازها یا مایعات آلوده به کار می روند.
فیلترزیستی تشکیل شده از یک محیط بسته که ریزسازواره های قرار گرفته روی بسترهای جامد طی یک فرایند تصفیه هوازی مواد مضر را به مواد ایمن تبدیل می کند جهت فراهم کردن مواد جامد به عنوان بستر رشد ریزسازواره ها میتوان از سنگ،شن،مواد پلاستیکی،سفال،فوم های متخلخل و غیره استفاده کرد.مواد آلی پساب یا گاز در حین عبور از مسیر فیلترزیستی توسط ریزسازواره های در حال رشد مستقر در مسیر فیلترزیستی تجزیه میشوند.
یکی از گازهای بسیار مضر و سمی در محیط های آزمایشگاهی گاز دی کلرو متان است که از واکنش گاز متان با گاز کلر در دمای 400 تا 500 درجه سانتیگراد به دست می آید. این گاز مشکلاتی از قبیل اختلال در تنفس و سیستم عصبی مرکزی به وجود می آورد و گاهی منجر به مرگ میشود.سرطان زایی،تخریب ششها و کلیه ها از عواقب دیگر تنفس این گاز خطرناک به شمار می روند.از آنجا گاز دی کلرو متان یک گاز سمی بوده و در محیط های آزمایشگاهی به عنوان یک گاز آلاینده منتشر میشود لذا حذف آن از محیط ضروری به نظر می رسد،زیرا تماس با این گاز باعث بروز مشکلات پوستی،سوزش چشم و در صورت تنفس باعث آسیب رسیدن به کبد،کلیه و ششها میگردد که با علائمی چون سردرد و اسهال و استفراغ همراه است.
دی کلرومتان باعث افزایش میزان منواکسیدکربن در خون شده و ناراحتی های عصبی ایجاد می کند سرطان زایی،سقط جنین از عوارض جدی آن به شمار می روند گاز دی کلرومتان می تواند به عنوان یک منبع کربن و انرژی در شرایط هوازی و بی هوازی مورد استفاده ریزسازواره ها قرار گیرد لذا در این طرح با طراحی سیستم فیلترزیستی سعی شده از ریزسازواره ها جهت حذف این گاز از محیط های مختلف به خصوص آزمایشگاه ها استفاده شود.
یکی از اهداف مهم در این تحقیق این است تا برای فیلترزیستی ساخته شده کاربردی عملی پیدا نمود تا بتوان از آن به عنوان یک ابزار قوی جهت حذف گاز دی کلرومتان از محیط های آزمایشگاهی استفاده کرد سپس قابلیت این سیستم با اندازه گیری میزان گاز دی کلرومتان در ورودی و خروجی فیلترزیستی مورد بررسی قرار خواهد گرفت و اهداف جزئی طرح تعیین گاز دی کلرومتان قبل از ورود به فیلترزیستی و تعیین میزان گاز دی کلرومتان بعد از خروج از فیلترزیستی و تعیین میزان درصد حذف گاز دی کلرومتان توسط فیلترزیستی می باشند.
-2 مواد و روش ها
برای طراحی فیلترهای زیستی موثر در حذف زیستی گاز دی کلرومتان از ستونهای شیشه ای استوانه ای با ابعاد 30×12 سانتی متر استفاده شد. در کف ستون های شیشه ای به ارتفاع 4 سانتی متر شن درشت ریخته شد تا عبور گاز ها از شیر ورودی به طرف ستون،به آسانی صورت گیرد.سپس روی شن ها پشم شیشه طبیعی قرار داده تا مواد داخل فیلترزیستی به کف ستون وارد نشوند.
برای پر کردن ستون از مواد مختلف در نظر گرفته شده،طوری عمل شد که هر ماده با ماده دیگر مخلوط نشود،که در این خصوص از صفحات گرد پلاستیکی که قطر آنها کمتر از قطر داخلی ستون ها بود استفاده گردید و بعد از ریختن مواد مورد نظر ،روی لایه آخر یک لایه پشم شیشه طبیعی و روی آن یک لایه پشم شیشه مصنوعی و در نهایت درب پلاستیکی به آرامی روی ستون قرار گرفت.
چیدمان ستون های برای تیمارهای مورد نظر در خصوص حذف گاز دی کلرومتان در مقیاس آزمایشگاهی از بالا به پایین به شرح زیر بوده است.
ستون شماره : 1 پشم شیشه مصنوعی- پشم شیشه طبیعی- شن درشت- خاک برگ دهکده سبز - مش- - 10 خاک برگ دهکده سبز - مش - 7 خاک برگ دهکده سبز - مش- - 3 چوب بلوط- خاک پیت - مش- - 7 خاک پیت - مش- - 3 پشم شیشه طبیعی- قلوه سنگ.
ستون شماره : 2 پشم شیشه مصنوعی- پشم شیشه طبیعی- شن درشت- لجن فعال صنایع نوشابه سازی - مش - 10 لجن فعال - مش - - 7 پشم شیشه طبیعی- قلوه سنگ.
ستون شماره :3 پشم شیشه مصنوعی- پشم شیشه طبیعی- شن درشت خاک پیت - آخرین مش - - خاک پیت - مش - - 10 خاک پیت - مش - - 7 خاک پیت - مش - - 3 پشم شیشه طبیعی- قلوه سنگ.
ضمناً بین کلیه لایه های پرکننده ستون صفحات دایره ای با منافذ ریز از جنس پلاستیک قرارداده شد تا مانع از اختلاط مواد با یکدیگر شوند.
-2-1 پیش تیمار ستونها
به مدت یکماه هر4 روز یکبار با افزودن آب رطوبت ستونها تامین شد - رطوبت 60 درصد - و بطور هفتگی محلول دی کلرومتان در آب به ستونها ترزیق شد تا عمل تطابق ریزسازواره های موجود در فیلترزیستی به دی کلرومتان انجام شود.
تیمارهای مورد نظر: جهت بررسی کارایی و توانمندی ستونهای در نظر گرفته شده در حذف دی کلرومتان از دی کلرومتان با خلوص بالا - شرکت مرک - استفاده شد که در این راستا ابتدا دی کلرومتان در یک مخزن مخصوص ریخته شده و در آب جوش قرار داده شده تا بصورت گاز درآید و سپس گاز توسط یک کمپرسور کوچک به طرف فلومتر هدایت و با دبی مناسب وارد سیستم شده و سپس با تنظیم فلومتر دوم دبی گاز خروجی معادل گاز ورودی شده و بعد از عبور گاز از ستون در ظرف مخصوص با درب قابل ارتجاع - الاستیکی - جمع آوری و برای آنالیزهای دستگاهی آماده و ارسال گردید. - کلیه عملیات در دمای محیط - 28-30 - انجام شد - .
-3 نتایج
تست های نهایی در خصوص حذف گاز دی کلرومتان
جهت بررسی و مقایسه عملکرد فیلترهای زیستی طراحی شده جهت حذف گاز دی کلرومتان و تعیین فیلترهای با کارایی بالا در حذف دی کلرومتان،آزمایش ها به شرح زیر انجام گردید:
ابتدا 10 میلی لیتر دی کلرومتان خالص به مخزن مخصوص تحت حرارت وارد و پس از تبدیل شدن به گاز درون ظرف مخصوص نمونه گیری جمع آوری و به دستگاه GC-MS تزریق شد.
پس از شناسایی گاز دی کلرومتان به وسیله دستگاه GC-MS در مرحله پیش تیمار نمونه هایی استاندارد مشابه نمونه اولیه از دی کلرومتان تهیه شده و پس از حرارت دادن و تبدیل به گاز با تنظیم دبی به وسیله فلومتر به فیلترزیستی وارد گردید و از خروجی فیلترزیستی نمونه گیری صورت گرفت.نمونه ها در ظروف مخصوص جمع آوری و به دستگاه GC-MS تزریق گردید.این کار برای هر فیلترزیستی 3 بار تکرار و نتایج یادداشت گردید.
نتایج آنالیز گاز کروماتوگرافی در خصوص عملکرد فیلترهای زیستی مورد نظر:
شکل : - 1 - کروماتوگرام گازی مربوط به نمونه استاندارد دی کلرومتان
شکل های شماره - 2 - ، - 3 - و - 4 - به ترتیب مربوط به دیاگرام های حاصل از دستگاه GC-MS پس از تزریق نمونه خروجی از فیلترزیستی شماره - 1 - ، - 2 - و - - 3 می باشد.
