بخشی از مقاله
چکیده
در سالهای اخیر نگرانی در مورد آثار دراز مدت فلزات سنگین به عنوان آلاینده های زیست محیطی افزایش یافته است . از بین این آلاینده ها ، کاتیون های فلزی سنگین را میتوان نام برد که زیست تجزیه پذیر نیستند و تمایل به انباشته شدن - تجمع زیستی - در بدن موجودات زنده دارند و باعث اختلال در آن می شوند .
از طرفی کانیهای رسی که جزء اصلی خاک هستند بوسیله دریافت بالای کاتیون ها و آنیون ها از طریق تبادل کاتیونی یا جذب سطحی و یا هر دو ، نقش مهمی در تنظیف طبیعی آلاینده ها ، بازی می کنند. در این پژوهش به خواص رس ها و نانورس ها و کاربردشان در جذب فلزات سنگین پرداخته شده است و نتایج حاکی از این است که نانورس اصلاح شده کلوازیتNa+ با %8 کربنات بیشترین قابلیت نگهداری آلودگی فلزات را داراست .
.1 مقدمه
فلزات سنگین به دلیل خاصیت غیر قابل تجزیه بودن ، پایداری و تجمع پذیری در مقادیر کم نیز سمی و به عنوان آلاینده های اولویت دار سازمان حفاظت محیط زیست آمریکا قرار دارند . منابع این فلزات شامل فاضلاب صنعتی و خانگی ، اتمسفر ، رواناب و لیتوسفر می باشد. آلاینده های فلزی معمول در خاک ها شامل سرب ، مس ، جیوه ، آرسنیک ، کروم و کادمیوم هستند .تعداد آلاینده هایی که در آب شناخته شده اند ، شامل کاتیون های فلزی سنگین زیر میباشند
روش های متفاوتی در طول سالیان متمادی برای حذف فلزات از آب ، فاضلاب صنعتی و خاک مورد استفاده قرار گرفته است . جذب سطحی یکی از روشهای مناسب جهت حذف آلاینده های سمی از آب است ، چون بسیار موثر ، اقتصادی ، ساده و تطبیق پذیر است و دارای مزایای زیر نیز می باشد :
الف- در غلظت های پایین نیز کاربردی است . ب- مناسب فرایند جذب مرحله ای است . ج- سادگی در کاربرد و اپراتوری آن . د-تولید لجن با حجم کم . و- امکان استفاده مجدد و احیاء ی- هزینه کاربری پایین
رس ها همواره در حال تبادل کاتیون ها و آنیون های نگهداشته شده در سطح هستند که برجسته ترین آنها کاتیون های Na+,Ca2+,Mg2+,k+,Nh4+,H+و آنیون های No3- , Po4 - 3- - , cl- ,so4 - 2- - هستند. از بین کانی های رسی ، مونت موریلونیت بیشتریت خواص جذب آلاینده را داراست
تحقیقات نشان می دهد ظرفیت بافرینگ به مقدار زیادی به ظرفیت تبادل کاتیونی و میزان کربنات موجود در نمونه ، وابسته است و میزان نگهداری فلزات سنگین توسط خاک با افزایش خاصیت بافرینگ افزایش می یابد.
نانورسی که در این پژوهش درباره آن تحقیق شده است ،کلوازیت می باشد که یک کانی سیلیکاآلومینیوم آبدار است که از یک ورقه هشت وجهی آلومینا و دو ورقه چهار وجهی سیلیکا تشکیل شده است . هدف این تحقیق مطالعه رفتار ژئوتکنیک زیست محیطی رس ها ، نانو رس ها و نانو رس های اصلاح شده با کربنات ازنظرقابلیت جذب آلاینده های فلزی سنگین مس ، سرب ، کادمیوم میباشد.
.2 تئوری و پیشینه تحقیق :
در بخش بررسی رفتار ژئوتکنیک زیست محیطی، از نمونه رس های بنتونیت ، مونت موریلونیت و کائو لینیت و نانورس های صنعتی کلوازیت Na+ و کلوازیت15 A و کلوازیت 20A و کلوازیت30 B استفاده شده است . نمونه بنتونیت مورد استفاده در این پژوهش به نام صنعتی - - بنتونیت فلات ایران - - بوده و از شرکت ایران باریت تهیه شده است . نمونه کائولینیت از منطقه زنوس تبریز و تحت عنوان کائولینیت زنوس تبریز شناخته میشود . جهت بررسی ، آزمایش های تعادل سوسپانسیون اشباع خاک در غلظت های مختلف آلاینده فلز سنگین مس ، سرب و کادمیوم، انجام شد.
الف - سری اول آزمایشات : ابتدا محلول شامل نیترات مس آبدار - - CU - No3 - 2,6H2o در غلظت های 0.001 تا 0.05 مولاریته تهیه شد . یک گرم خاک خشک با دقت 0.001 گرم وزن شد و داخل تیوب سانتریفیوژ 50 میلی لیتر ریخته شد و سپس 50 میلی لیتر الکترولیت به خاک اضافه شد . این سوسپانسیون سه ساعت هم زده شد و بعد از 24 ساعت نگهداری ، مجددا سه ساعت هم زده شد نمونه حدود 120 ساعت دیگرهم نگهداری شدتا با انجام کامل تبادل کاتیونی ، شرایط تعادل درسیستم خاک - الکترولیت صورت گیرد . بعد با سانتریفیوژ کردن نمونه با 3000 دور در دقیقه ، فاز مایع از فاز جامد جدا شد و سپس غلظت یون مس در فاز مایع با استفاده از دستگاه جذب اتمیAAS مدل - - GBC932ABPLUS آنالیز شد . آزمایشات بررسی اندر کنش نانورس ها و نانورس اصلاح شده با درصد های مختلف کربنات با فلز سنگین مس با روش فوق انجام و نتایج در شکل 1 تا 10 نشان داده شده است
ب - سری دوم آزمایشات: به بررسی وضعیت اندر کنش رس ها و نانورس ها خالص و اصلاح شده با درصد های مختلف کربنات با فلز سنگین سرب به روش تعادل سوسپانسیون خاک - الکترولیت می پردازد .
در این آزمایش ابتدا نمونه های نانورس با نسبت های وزنی %2 و%4 و %8 کربنات کلسیم بصورت خشک مخلوط شده و سپس به این نمونه ها به نسبت 1 به - 50 خاک - محلول - الکترولیت های حاوی نیترات سرب با غلظت های 0 ،50، 10 ، 25 ، 50 ، 100 ، - cmol/kg-soil - 250 اضافه شد و رفتار ژئوتکنیک زیست محیطی نمونه ها با نمونه مرجع کائولینیت و بنتونیت مورد مقایسه قرار گرفت ، بقیه مراحل آزمایش شبیه روش قبلی انجام گردید با این تفاوت که در این آزمایش نیترات سرب در غلظت های 0.001 تا 0.05 مولاریته اضافه شد . نتایج آزمایش مشابه آزمایش نوع اول بوده و در شکل های 1 تا 10 ارائه گردیده است
