بخشی از مقاله
چکیده
آلودگیهای ناشی از مواد نفتی و مشتقات آن بعنوان یکی از مهمترین منابع آلودگیهای زیست محیطی محسوب میشوند. به دلیل اهمیت آلودگی محیط زیست بوسیله پسابهای ناشی از نفت و مشتقات آن، انتخاب روش مناسب جهت پاکسازی این آلایندهها امری ضروری است. تحقیق حاضر باهدف بررسی تاثیر نانوذره آهن صفر ظرفیتی بر حذف COD بخش محلول گازوئیل حل شده در آب انجام گردید.
در این تحقیق تأثیر پارامترهای pH ، زمان تماس، غلظت جاذب و غلظت اولیه آلاینده بر حذف COD بخش محلول گازوئیل توسط نانوذره آهن صفر ظرفیتی مورد تحلیل قرار گرفت. نتایج نشان داد که نانوذره آهن صفر ظرفیتی قابلیت حذف COD بخش محلول گازوئیل را به میزان % 87 در نمونهای با COD اولیه 11000 ppm تحت شرایط بهینه pH=3، زمان تماس 60 دقیقه و غلظت جاذب 0,1گرم بر لیتر دارا میباشد. این نتایج حاکی از آن است که نانوذره آهن صفر ظرفیتی میتواند بعنوان جاذب برای حذف آلایندههای نفتی مورد استفاده قرار گیرد.
مقدمه
نشت نفت به دریا و ایجاد لکههای نفتی به علت ایجاد مسایل و مشکلات زیست محیطی و اقتصادی، به یک نگرانی جهانی تبدیل شده است. باتوجه به رشد سریع اقتصاد در جهان و استفاده از نفت به عنوان ماده اصلی در ساخت محصولاتی همچون پلیمرها، سوخت و غیره نیاز به نفت به صورت جهانی افزایش یافته است
هیدروکربنهای آلیفاتیک، فنولها، اسید کربوکسیلیک، ترکیبات آروماتیک با وزن مولکولی پایین و مواد غیرآلی شامل آنیونها، کاتیونها، فلزات سنگین و مواد رادیواکتیو از جمله ترکیبات نفتی قابل حل در پساب میباشند . - 4 - از جمله راههای ورود مواد نفتی به محیط آبی میتوان به عملیات نفتکشها، تصادف نفتکشها، سایر عملیات حملونقل دریایی، پالایشگاههای نفتی واقع در مناطق ساحلی، فاضلابهای شهری و صنعتی، نزولات جوی، تراوش طبیعی مواد نفتی اشاره کرد . در میان فرآیندهایی که برای حذف آلایندههای نفتی به کار گرفته شده، جذب توجه زیادی را به خود اختصاص داده است.
مواد نانو از جمله پرکاربردترین مواد در فرآیند جذب و تصفیه پساب میباشند. نانو ذراتی همچون نانو ذره آهن صفر به علت دردسترس بودن، قیمت مناسب برای تولید، سطح ویژهی بسیار بالا و واکنش پذیری بالا بسیار پرکاربرد است
مهمترین مساله در کاربرد زیست محیطی نانومواد، تمایل بالای آنها به ترسیب سریع و درنتیجه محدودیت در تحرک این مواد در محیط آبی است
نانوذرات آهن صفر ظرفیتی عوامل احیاکننده قوی میباشند و توانایی حذف ترکیبات آلی کلردار، ترکیبات نیتروزآروماتیک، آفتکشها، نیتراتها، یونهای فلزی مثل کروم شش ظرفیتی و آرسنیک سه ظرفیتی و پنج ظرفیتی را دارند
جعفر راشد و همکاران - 2011 - از نانو ذره آهن صفر ظرفیتی به عنوان جاذب برای تصفیه پساب پالایشگاه پتروشیمی استفاده کردند. در این تحقیق تاثیر پارامترهای pH و مقدار جاذب بر کاهش میزان COD1 مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان میدهد که میزان جرم جاذب 0,15 گرم بر لیتر به عنوان مقدار بهینه انتخاب گردیده اس
با توجه به اهمیت حذف هیدروکربنهای نفتی از محلول آبی، پیشرفت فناوری نانو در حفظ و پاکسازی محیط زیست و پتانسیل بالای نانو ذره آهن صفر در فرآیند جذب، این تحقیق با هدف بررسی تاثیر نانو ذره آهن صفر ظرفیتی بر کاهش COD بخش محلول گازوئیل حل شده در آب انجام گرفت.
مواد و روشها
در این آزمایش گازوئیل به مدت 48 ساعت به منظور پایدار شدن و خروج بخش قابل تبخیر و فرار در محیط باز قرار داده شد. برای انجام آزمایشها نمونهای با COD اولیه 11000 ppm تحت شرایط غلظت جاذب 0,1 گرم بر لیتر، زمان تماس 60 دقیقه بر روی شیکر با سرعت 550 دور بردقیقه و سپس سانتریفیوژ به مدت 30دقیقه به منظور جداسازی نانوذره آهن صفر ظرفیتی مورد آزمایش قرار گرفت. در ادامه بهینه سازی پارامترهای pH، زمان تماس، غلظت جاذب و غلظت اولیه آلاینده مورد بررسی قرار گرفت. جهت بررسی تأثیر pH بر پارامتر COD بخش محلول گازوئیل در آب، pH نمونهها با استفاده از 1 3 درصد و NaOH، 0/1 مولار تنظیم گردید. پس از اتمام زمان مورد نظر و پایان آزمایش، COD نمونهها توسط دستگاه COD متر مدل AL 125 اندازهگیری شدند. درصد حذف COD بخش محلول گازوئیل توسط نانوذره آهن صفر ظرفیتی با استفاده از فرمول زیر محاسبه شد:
در این رابطه R درصد حذف COD ، CODi و CODf به ترتیب مقدار COD نمونه قبل و در انتهای آزمایش بر حسب ppm است.
نتایج و بحث
تأثیر پارامتر pH کاهش COD بخش محلول گازوئیل در آب
تأثیر پارامتر pH بر حذف COD بخش محلول گازوئیل، در pH های مختلف 3، 5، 7، 9 و 11 مورد بررسی قرار گرفت. آزمایش تحت شرایط COD اولیه 11000 ppm، زمان تماس 60 دقیقه وغلظت جاذب 0,1گرم برلیتر انجام شد. نتایج حاصل حاکی از آن است که به طور کلی درصد حذف COD بخش محلول گازوئیل در آب در pHهای مختلف در محدودهی 60 -87 درصد تغییر میکند که بیشترین و کمترین میزان حذف به ترتیب مربوط به pHهای 3 و 7 است. بنابراین pH=3 به عنوان pH بهینه انتخاب گردید
شکل .1 تأثیر pH بر کاهش COD بخش محلول گازوئیل
تأثیر پارامتر زمان تماس بر کاهش COD بخش محلول گازوئیل در آب
تأثیر پارامتر زمان تماس بر حذف COD بخش محلول گازوئیل در زمانهای مختلف 1، 10، 30، 60 ، 90 و120 دقیقه در
نمونه آلوده به گازوئیل تحت شرایط COD اولیه 11000 ppm، غلظت جاذب 0,1 گرم بر لیتر و pH بهینه معادل 3 - بدست آمده از مرحله قبل - مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان میدهند که با گذشت زمان مقدار حذف آلاینده در زمان 60 دقیقه به حداکثر میزان خود رسید و پس از آن میزان جذب تقریبا ثابت باقی ماند. روند سریع جذب در ابتدای آزمایش میتواند به دلیل وجود مکانهای خالی و سطح در دسترس بیشتر برای جذب باشد و کند شدن سرعت جذب از زمان 60 دقیقه به بعد نیز به دلیل اشغال شدن مکانهای جذب میباشد. با توجه به نتایج، مدت زمان تماس بهینه 60 دقیقه انتخاب گردید
شکل .2 تأثیر زمان تماس بر کاهش COD بخش محلول گازوئیل
تأثیر پارامتر غلظت جاذب بر کاهش COD بخش محلول گازوئیل در آب
جهت بررسی تاثیر غلظت جاذب بر حذف COD بخش محلول گازوئیل، غلظتهای 0,01، 0,1، 0,25، 0,5، 0,75 و 1 گرم بر لیتر مورد بررسی قرار گرفت. آزمایش تحت شرایط نمونهای با COD اولیه 11000ppm، زمان تماس بهینه 60دقیقه و pH بهینه معادل 3 انجام شد.
