بخشی از مقاله
چکیده
در این مطالعه کارآیی باگاس به عنوان جاذب در حذف یون فلزات سنگین - کادمیم - - ،نیکل،سرب،روی - از محیط آبی مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین شرایط مختلف از قبیل pH ، دما ، حجم محلول آزمایشی، وزن باگاس، قطر ذرات باگاس، زمان مبادله، و غیره بررسی شده و شرایط بهینه انتخاب گردیدهاند.در pH=6 درصد جذب یونهای کادمیم - - بیش از %95 است. سرعت مبادله بسیار عالی بوده و حتی نسبت به مبادله کنندههای یونی کلاسیک برتری دارد. همچنین باگاس توانایی حذف فلزات سنگین در حد ppm و بالاتر را دارد. از طرف دیگر به خاطر ارزان قیمت بودن باگاس و هزینه بالای احیای مبادلهکنندهها، نیازی به احیا وجود ندارد.
واژههای کلیدی : پساب، باگاس، فلزات سنگین، جذب سطحی
در دههای اخیر اهمیت آب در توسعه زندگی بشر خصوصاً در کشورهای واقع در مناطق خشک و نیمه خشک که با کمبود منابع آب شیرین روبهرو هستند بیشتر درک شده است. در سالهای اخیر افزایش مصرف آب برای اهداف مختلف باعث کاهش منابع آب گردیده و آلودگی یکی از مهمترین منابعی است که باعث هرز رفتن منابع آب میشود. تخلیه انواع فاضلابهای خانگی، فضولات حیوانی، پسابهای صنعتی، زهکشهای کشاورزی سهم عمدهای در این آلودگیها دارد. محدودیت منابع آبی، کمبود بارندگی، خطر بحران آب در کشور و اهمیت بازیابی مجدد آب از یک سو و افزایش آلودگی آبهای سطحی و زیرزمینی به وسیله فلزات سنگین و سایر آلایندهها حاصل از فاضلابهای صنعتی از سوی دیگر، یافتن راهحلهای زیست محیطی را در
جهت حذف این مواد از منابع آبی ضروری میسازد. بدیهی است راهحلهای مذکور باید مؤثر، اقتصادی و قابل اجرا بوده و ما را در جهت رسیدن به توسعه پایدار یاری نماید. در این راستا استفاده از ضایعات ارزان قیمت کشاورزی میتواند راهگشا باشد. در بین آلایندههای منابع آب، فلزات سنگین به دلیل سمی بودن این عناصر توجه محققان را به خود جلب کرده است. روزبه روز بر تعداد بیماریهایی که در اثر وجود فراتر از حد استاندارد این فلزات شناخته میشود افزوده میشود. برای همه این فلزات حد مجازی تعریف شده است. این فلزات به طور طبیعی در محیط زیست وجود دارد ولی مقدار آن جزئی بوده و کمتر از حد مجاز میباشد. دستکاری بشر در طبیعت و فعالیتهای صنعتی وی باعث شده است که مقدار این آلایندهها به حد خطرناکی برسد.
برای حذف فلزات سنگین از فاضلابهای صنعتی روشهای گوناگونی به کار گرفته شده است که مؤثر بودهاند؛ تهنشینی، تبادل یونی، لختهسازی، الکترولیز و جذب سطحی نمونههایی از این روشها هستند .[1]در سالیان اخیر استفاده از جاذبهای طبیعی برای حذف انواع آلودگیها، آلودگیهای مربوط به ترکیبات آلی مرتبط باصنایع نفت[2-4]، نساجی[5]، حذف رنگدانهها[6-8]، همچنین حذف فلزات سنگین مطرح شده و نتایج خوبی مشاهده شده است . [9-12] استفاده از بیومس به علت ارزان بودن آنها و تنوع این دسته از جاذبها میتواند تحولی در صنعت تصفیه فاضلابهای صنعتی ایجاد کند. در خوزستان به دلیل سطح بالای زیر کشت نیشکر استفاده از باگاس به عنوان جاذب طبیعی مورد توجه قرار گرفته است.باگاس پس مانده ساقه نی میباشد که پس از عصاره گیری نیشکر به صورت تراشه چوب به دست میآید. ترکیب کلی باگاس فیبر، رطوبت و مواد جامد محلول است که فیبر باگاس دارای ترکیبی غیر محلول در آب بوده وبیشتر از سلولز، پنتوزان و لیگنین تشکیل شده است . [13]
مواد و روشها
مواد شیمیایی
کادمیم مورد استفاده از شرکت مرک آلمان و سایر محلولهای مورد استفاده نیز از همین شرکت و با درصد خلوص تجزیهای است.
دستگاهها و تجهیزات
-دستگاه جذب اتمیVarian مدل220
-دستگاه pH/mV METER ساخت انگلستان ساخت شرکت JEN WAY ، مدل 60 که قادر به اندازهگیری pH پتانسیل و دما میباشد که برای تنظیم pH استفاده شده است.
-دستگاه Hotplate/Stirrer ساخت کشور انگلستان از کارخانه JENWAY مدل 1000 که برای همزدن استفاده یشود.
- آسیاب برقی
-ترازو با دقت 0/01 گرم ساخت کارخانه AND مدلGF=2000
-حمام آبی برای تنظیم دما
آمادهسازی باگاس و میزان جذب آن
باگاس به همان صورت خام که از کارخانه آورده میشود قدرت جذب چندانی ندارد بنابراین ابتدا باگاس با اسید نیتریک شستشو داده شد. این کار جهت زدودن آلودگیها و افزایش سایتهای جذب صورت میگیرد . سپس به مدت 5 روز در معرض هوای آزاد قرار گرفت. باگاس پس از خشک شدن بوسیله آسیاب برقی، آسیاب شد. ابتدا برای بررسی مقدار جذب باگاس قبل از بهینهسازی محلولهایی با غلظت 1 ppm، 2 ppm، 5 ppm، 10 ppm، 50 ppm، 400 ppm از - - FG تهیه شد. داخل هر ارلن یک گرم باگاس قرار داده و 100cc از محلولهای فوق اضافه گردید. با توجه به اینکه بلافاصله بعد از اضافه کردن باگاس pH به شدت افت کرده و به حدود 3 pH میرسد با استفاده از اسید نیتریک و محلول هیدروکسید سدیم رقیق و غلیظ pH محلول را حدود 5 کنترل شده و پس از 15 دقیقه هم زدن محلول صاف شد. نتایج به دست آمده حاکی از این بود که باگاس در غلظتهای پایین درصد بالایی را جذب میکند و با افزایش غلظت میزان جذب کاهش مییابد. برای اینکه بتوان تأثیر تغییر پارامتر را در میزان جذب مطالعه کرد غلظت 50 ppm برای بهینهسازی پارامترهای جذب انتخاب گردید. در کلیه تستها حجم محلول 100 cc است و دما به غیر از مرحله تآثیر دما، همان دمای آزمایشگاه می باشد.
تأثیر pH
pH محلول نقشی اساسی در تعیین غلظت گونه کاتیون موجود در محلول دارد. کاتیونها بسته به pH به شکلهای کاتیونی، کمپلکسهای هیدروکسیدی و رسوب یافت میشوند. برای بهینهسازی pH یک سری آزمایش با شرایط یکسان و pH های متفاوت فرآیند جذب را انجام دادهایم. همانطور که نتایج نشان میدهند بالاترین درصد جذب در 6 pH مشاهده شد وکمتر از 2/5 pHتقریباً جذب کادمیم توسط باگاس صفر است - شکل - 1 - شکل. - 26 pH به عنوان pH بهینه انتخاب شد. با توجه به اینکه در pH بالای 8/5 امکان تشکیل رسوب وجود دارد برای جلوگیری از این پدیده pH تا 7 مورد مطالعه قرار گرفته است. شکل2 در صد جذب را درPH های حول وحوش pH بهینه نسبت به زمان مورد بررسی قرار می دهد ونشان می دهد سرعت مبادله بسیار بالاست به طوری که در 2 دقیقه اول 85% ازکل کادمیم موجود در محلول جذب باگاس شد.
