بخشی از مقاله
چکیده:
دراین پژوهش با محوریت قرار دادن نانوذرات بر پایه آهن به عنوان نانوجاذب های مورد توجه در حذف انواع آلودگی های زیست محیطی، روش های تولید این نانو جاذب ها از باطله و پساب صنایع فلزی و خواص کاربردی آنها در تصفیه آب و پساب مرور شده است. زهاب اسیدی معادن،محلول پیکلینگ حاصل از کارخانجات فرآوری فولاد و جامدات انباشته در حوضچه های باطله معادن، عمده ترین پسماندها و پساب های مورد توجه در این زمینه بودند که با دارا بودن مقادیر قابل توجه آهن در فرم مناسب، قابلیت جایگزینی به عنوان منبع اولیه در تهیه نانوجاذب های مورد نظر را نشان دادند.
ترکیبی از روش های همرسوبی و سونو شیمی به عنوان تطبیق پذیرترین روش سنتز نانوجاذب های خانواده آهن از منابع ثانویه فوق شناسایی شد که در طی آن محتوای آهن موجود در باطله پس از استحصال به فرم کلرید و سولفات تبدیل به نانوجاذب های مورد نظر شد. نانوذرات تهیه شده از این منابع ثانویه با داشتن اندازه میانگین 7-40 نانومتر و شکل بلوری کوبیک - کروی ، خاصیت مغناطیسی و خلوص بالا،خواص و کارایی مناسبی از خود نشان دادند. به گونه ای که این خواص و کارایی در مقایسه با نانوذرات مشابه سنتز
مقدمه :
امروزه اهمیت زیاد نانوذرات مغناطیسی آهن و اکسید آهن در زمینه های مختلف به اثبات رسیده است. این مواد کاربردهای وسیعی در پالایش آبهای زیرزمینی، حذف آلاینده ها از انواع پساب های صنعتی و معدنی، کشاورزی، کاتالیست ها و پزشکی به منظور انتقال کنترل شده دارو و... دارند. - Mohapatra , et al ,2010 ; Dhermendra, et al , 2008; Zheng , et al , 2010 ; Groza , et al ,2009 - کاربرد عمده این نانوذرات در زمینه تصفیه پساب می باشد که چون طی مکانیسم جذب،انواع آلاینده ها را از آب و پساب حذف می کنند؛ به آنها نانوجاذب اطلاق می شود.
برای ساخت نانو جاذب های خانواده آهن،روش های مختلف فیزیکی و شیمیایی وجود دارد که از میان آنها روش همرسوبی و سونو شیمی به دلیل سهولت و قابلیت کنترل پذیری ساختار و ابعاد نانوذرات حاصل،بیشترمورد توجه می باشد. - Wei , et al ,2008 - پیش ماده های اصلی مورد نیاز برای ساخت این دسته از نانوجاذب ها عمدتا نمک های کلریدII وIII ودر برخی موارد نمک سولفات آهن می باشند که می توان این نمک ها را به طور خالص و با درصد خلوص بالا خریداری و بکار برد و یا بصورت ثانویه از انواع باطله ها و پساب ها آنها را تامین کرد.
درصنایع آهن- محور باطله ها و پساب هایی وجود دارند که اگر بدون مدیریت در طبیعت رها شوند؛ایجاد مشکلات زیست محیطی می کنند.از سوی دیگر مدیریت این پسماندها به منظورکاهش خطرات احتمالی زیست محیطی شان نیازمند صرف هزینه های اقتصادی ست. نکته قابل تامل در رابطه با این پسماندها اینست که این باطله ها فقط حاوی مواد مضر و زاید نیستند؛ بلکه شامل مقادیر قابل ملاحظه ای از آهن و ترکیبات مختلف آهن می باشند که یا به دلیل پایین بودن عیار آهن موجود در آنها و یا عدم توانایی فنی مراحل استحصال وتولید، بخشی از آهن موجود در این باطله ها باقی مانده و بصورت با طله رها شده است.
شده از مواد شیمیایی خالص اولیه موفقیت آمیز بوده و منجر به بازدهی زیاد کاربرد آنها در حذف انواع آلاینده ها از پساب های صنایع دارویی،بهداشتی، نساجی،رنگسازی و ... شده است. همواره تلاش بر اینست تاحد امکان این باطله ها و پساب ها را دوباره به کار گرفته وانواع محصولات ثانویه و جانبی را از آنها استحصال نمود.
امروزه باتوسعه نانوتکنولوژی این پسماندها به عنوان یکی از منابع تامین کننده ساخت نانوذرات مغناطیسی بر پایه ی آهن مورد توجه قرار گرفته اند. بر این اساس در این مقاله پس از شناسایی انواع باطله های جامد و محلول مورد استفاده در سنتز نانوجاذب های بر پایه آهن ، روش تهیه آنها از منابع ثانویه تشریح شده و سپس خواص و کارایی آنها در پالایش آب و پساب بررسی شده است.
-1منابع ثانویه مورد استفاده در سنتز نانوجاذب های بر پایه آهن
منابع غیر خالص و ثانویه ای که در فرایند سنتز نانوذرات آهن و اکسید آهن،جایگزین مواد شیمیایی خالص اولیه شده اند؛به دو شکل جامد - پسماند - و محلول - پساب - وجود دارند.
:1-1پساب ها
:1-1-1زهاب اسیدی معادن:1
زهاب اسیدی در مورد معادنی مطرح می باشد که به نحوی با کانی های سولفیدی آهن و به ویژه پیریت2 در ارتباط هستند. زمانی که کانی های سولفیدی به علت انجام عملیات معدنکاری در معرض آب و اکسیژن قرار می گیرند؛ سولفیدها توسط اکسیژن هوا اکسید می شوند و در تماس با آب باعث ایجاد زهاب اسیدی می شوند. رنگ زهاب معمولا قرمز و یا نارنجی رنگ می باشد که علت وجود آن Fe - OH - 3 محلول در زهاب می باشد.
در واقع رنگ زهاب اسیدی ناشی از رسوبات تشکیل شده می باشد. این زهاب با توجه به دارا بودن خاصست اسیدی، حیات جانوران و گیاهان آبزی اطراف خود را درمعرض خطر قرار می دهد و گاهی با حل کردن فلزات سنگین و سمی در خود و مهاجرت این فلزات به مکان دیگر، موجبات آلودگی زیست محیطی را فراهم می آورد. - امید پور و همکاران ، - 1387 این پساب عمدتا حاوی غلظت بالایی از آهن، آلمینیوم، منگنز و سایر فلزات می باشد. - , Barrie , et al
:1-1-2محلول اسیدی حاصل از پیکلینگ واحد نورد کارخانجات فولاد3
در واحد نورد کارخانجات فولاد، برای حذف اکسید آهن نامطلوب تشکیل شده بر روی ورق های فولادی از فرایند پیکلینگ4 استفاده می شود. پیکلینگ فرایندی است که در یک واکنش شیمیایی، پوسته اکسیدی روی سطح ورق به وسیله یک محلول مناسب از اسید حل و تمیز می شود. این عمل در کارخانجات فولاد بر روی ورقهای بدست آمده از واحد نورد گرم انجام می شود.
