مقاله عملکرد بستر­­ سنگ معدن پیرولیزیت در حذف همزمان هیدروژن سولفوره ، آهن و منگنز از منابع آب زیرزمینی در جریان پیوسته ( مطالعه موردی : روستای چنان ، ایلام )

بخشی از مقاله

چکیده

در این تحقیق میزان حذف آهن، منگنز و سولفید هیدروژن توسط بستر پیرولیزیت در پایلوت فایبرگلاس استوانه ای به ابعاد - - H=100cm,D=5cm,V=1.9lit بررسی گردیده و تأثیر دبی و ارتفاع بستر بر میزان حذف مطالعه گردید.نمونه های تک جزئی آهن و منگنز بصورت سنتتیک از محلول مادر 1000ppm در غلظتهای 0/2 تا 3 میلی گرم بر لیتر تهیه گردید

طراحی و آنالیز نتایج آزمایشات با نرم افزار Design Expert صورت پذیرفت وpH، ارتفاع بستر و دبی بهینه برای هر کدام از موارد حذف آهن و منگنز توسط بستر پیرولیزیت تعیین گردید. در هر مرحله از انجام آزمایشات محلولها غلظت آهن و منگنز باقیمانده توسط دستگاه اسپکتوفتومتر آنالیز و نتایج بصورت mg/l Mn و mg/l Fe بیان گردید. میزان حذف سولفید هیدروژن با آزمایش تیتریمتری تعیین و نتیجه بصورت mg/l H2S بیان گردید. بازده حذف همزمان آهن، منگنز و سولفید هیدروژن توسط بستر پیرولیزیت به ترتیب 90 ،61و 95 درصد بدست آمد.

مقدمه

با مروری در تاریخ بهآسانی میتوان دریافت که نقطه شروع هر تجمع انسانی در کنار منابع آب بوده و توسعه فعالیتهای اجتماعی، اقتصادی، صنعتی، کشاورزی و در نتیجه ارتقاء سطح زندگی هر جامعه، در گرو دسترسی به منابع آب غنی میباشد. علاوه بر این، دسترسی به منابع آب با کیفیت و فراوان، تاثیر بهسزایی بر رشد و توسعه فرهنگی و اجتماعی جوامع انسانی دارد

افزایش تقاضای مصرف آب به دلیل رشد جمعیت، توسعه تکنولوژی، افزایش سطح رفاه و بهداشت جوامع از یک سو و همچنین استفاده نادرست از منابع موجود و محدودیت های منابع و ذخایر آب در دسترس از سوی دیگر در اکثر نقاط دنیا ایجاد مشکل نموده است. منابع آبی که مورد استفاده بشر قرار می گیرند ، چه سطحی و چه زیرزمینی به علت تماس با هوا و خاک همواره در معرض ورود انواع موادی که می توانند به عنوان آلاینده محسوب شوند قرار دارند .

ورود فلزات سنگین به اکوسیستم به طرق مختلف همچون تخلیه فاضلاب صنایعی چون آبکاری فلزات ، متالوژی ،صنایع شیمیایی، آلیاژ آهن و فولاد به عنوان یک مشکل زیست محیطی بزرگ در دنیا و باعث اثرات سوئی یر سلامت انسان و محیط زیست می گردد .

فلزات سنگین می توانند در بدن ارگانیسم های زنده و و لایه های آلی خاک تجمع کرده و باعث آلودگی آب های سطحی و زیرزمینی و در بعضی موارد آلودگی هوا را نیز در پی داشته باشد. - - Shavandi, 2012 در این تحقیق سعی بر آن است تا با استفاده از بستر سنگ معدن پیرولیزیت، راندمان حذف H2S،آهن و منگنز در آبهای زیرزمینی را بررسی مقایسه کرده و ضمن بررسی فنی اقتصادی شرایط بهینه جهت انجام فرآیند حذف را شناسایی نمود.

اصفهانی و حیدری در سال 90، حذف منگنز را توسط زئولیت طبیعی و سدیمیشده بررسی کردند. در این پژوهش، زئولیت از معادن سمنان با قطر ذرات 360 میکرومتر استفاده شد. برای اصلاح زئولیت نیز از محلول 1 مولار کلرید سدیم استفاده شد. اندازهگیری سطح ویژه زئولیت طبیعی و سدیمیشده در این تحقیق، حاکی از سطح ویژه 12/31و 13/45 مترمربع بهازای هر گرم زئولیت بود. درنهایت ظرفیت جذب منگنز برای زئولیت طبیعی و سدیمیشده بهترتیب 3/67 و 5/32 میلیگرم بر گرم بهدست آمد.

نتایج تحقیق نشان داد که زئولیت ایرانی نسبت به جاذبهای مختلف از جمله زئولیتهای ترکیه و شیلی از ظرفیت جذب بهتری در حذف منگنز از محیط آبی دارد. همچنین بازده حذف منگنز با زئولیت سدیمیشده بیشتر از حالت طبیعی است - اصفهانی، . - 1390 بابابی و همکاران در سال 1390، در تحقیقی جذب منفرد و رقابتی فلزات سنگین روی،کادمیوم وسرب از محلولهای حاوی دو غلظت 10 و 100 ppm از این سه فلز را توسط زئولیت معدن سمنان مورد بررسی قرار دادند.

آنالیز XRD نشاندهنده حضور کلینوپتیلولیت بهعنوان کانی غالب در زئولیت مورد مطالعه بود. نتایج نشان داد که درغلظت 10 ppmرقابت،جذب کادمیوم را در مقایسه با دو فلز دیگر بیشتر کاهش داد و جذب روی و سرب یکسان بود. درغلظت 100 ppm جذب سرب بیشتراز روی و آن نیز بیشتراز کادمیوم شد

در پژوهشی که توسط مرندی و همکاران در سال 1389 انجام شد، جذب سطحی زئولیت طبیعی کلینوپتیلولیت جهت حذف کاتیونهای فلزی منگنز،مس،روی وآهن موردبررسی قرارگرفت. نتایج آزمایشگاهی نشان داد که این جاذب توانایی حذف هر چهار یون فلزی را به میزان مطلوب دارد، بهگونهای که غلظت محلولهای تکجزئی از یونهای آهن، منگنز، مس و روی، با غلظتهای اولیه 400، 20، 20 و 120 میلیگرم بر لیتر، پس از 6 ساعت تماس با 30 گرم جاذب زئولیت، به 0/36، 0/0، 0/22 و 3/66 میلیگرم بر لیتر کاهش یافت

دکتر غلامی در دانشگاه گلستان با طراحی دستگاه پرتابل حذف شوری آب موفق شدند تا با استفاده از زئولیت خام به عنوان پیش تصفیه مرحله اسمزمعکوس، میزان ECآب را به مقدار 30 درصد کاهش داده و از 12000 به 9000 برسانند

مواد و روشها

در این تحقیق کارآیی روش اکسیداسیون و حذف همزمان آهن، منگنز و هیدروژن سولفوره در مقیاس پایلوت توسط بستر گلوکونیت و بستر سنگ معدن پیرولیزیت مطالعه و مقایسه شده است. شکل زیر نمای کلی پایلوت مورد استفاده را نشان میدهد:

شکل-1 نمای کلی پایلوت

مراحل انجام این تحقیق بهصورت زیر صورت گرفت:

-1 آنالیز دقیق آب منابع تأمینکننده آب شرب مجتمع چنان و تعیین گستره آهن، منگنز و H2S موجود؛

-2 ساخت محلولهای تکجزئی آهن و منگنز براساس گستره غلظتهای موجود در نمونه آب واقعی؛

-3 ایجاد تماس بین جاذب و محلول تکجزئی و تعیین درصد حذف آهن و منگنز توسط بستر سنگ معدن پیرولیزیت

-4 انجام آزمایش جذب بر روی نمونههای آب واقعی و تعیین میزان جذب همزمان آهن، منگنز و H2S

نمونه های تک جزئی به صورت سنتتیک و از محلول مادر 1000میلیگرم در لیتر و غلظتهای مختلف از نمک سولفات آهن بدون آب ساخت شرکتChemlab بلژیک و MnSO4.H2O ساخت شرکت Merck آلمان تهیه شد و برای انجام آزمایش آماده سازی گردید. طراحی آزمایشات با نرم افزار Design Expert انجام گردید. پس از طراحی آزمایش مطابق فرمت نرم افزار محلولهای مورد نیاز تهیه و آزمایشات انجام گرفت.

در هر مرحله از انجام آزمایشات محلولها، غلظت آهن و منگنز باقیمانده توسط دستگاه اسپکتوفتومتر آنالیز و نتایج بصورت mg/l Mnو mg/l Fe بیان گردید . تمامی آزمایشات با دوبار تکرار و میانگین آن مورد تحلیل قرار گرفت و همچنین در تمام آزمایشات از نمونه شاهد استفاده شده است.