
تعداد نشریات | 13 |
تعداد شمارهها | 622 |
تعداد مقالات | 6,489 |
تعداد مشاهده مقاله | 8,608,344 |
تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 8,199,964 |
حذف فلزات سنگین روی و کادمیوم از فاضلاب صنعتی با استفاده از جاذبهای آلی و نانو اکسیدهای فلزی | ||
مجله مدیریت خاک و تولید پایدار | ||
دوره 10، شماره 4، اسفند 1399، صفحه 119-136 اصل مقاله (582.76 K) | ||
نوع مقاله: مقاله کامل علمی پژوهشی | ||
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22069/ejsms.2021.16088.1858 | ||
نویسندگان | ||
معصومه زنگی آبادی1؛ نجمه یزدان پناه* 2 | ||
1دانشآموخته کارشناسیارشد ، گروه مهندسی آب، واحد کرمان، دانشگاه آزاد اسلامی، کرمان، ایران | ||
2دانشیار، گروه مهندسی آب، واحد کرمان، دانشگاه آزاد اسلامی، کرمان، ایران | ||
چکیده | ||
سابقه و هدف: امروزه به دلیل کاهش منابع آب، استفاده از آبهای نامتعارف نظیر فاضلاب مورد توجه ویژه قرار گرفته است. وجود برخی فلزات سنگین در فاضلاب بهویژه فاضلاب صنعتی موارد استفاده از آن را محدود میکند. پژوهش حاضر با هدف بررسی کارایی برخی جاذبهای آلی و نانواکسید فلزها در حذف فلزات سنگین روی و کادمیوم از فاضلاب صنعتی انجام شد. مواد و روشها: این پژوهش در چهار مرحله شامل 1) اثر جرم جاذبها، 2) اثر زمان تماس، 3) اثر غلظت فلزات سنگین و 4) اثر pH بر قابلیت جذب فلزات سنگین روی و کادمیوم از فاضلاب انجام شد. ابتدا فاضلاب با غلظت روی و کادمیوم بهترتیب 40 و 25 میلیگرم در لیتر تهیه شد. چهار جاذب شامل دو جاذب آلی (کاه گندم و الیاف خرما) و دو نانواکسید فلزی (نانو اکسید تیتانیوم و نانو اکسید آهن) هر یک در پنج سطح شامل 2/0، 5/0، 1، 5/1 و 2 گرم در لیتر استفاده شد. برای بررسی اثر زمان و نیز تعیین زمان تعادل، زمانهای مختلف تماس برای هر جاذب اعمال شد. بهعلاوه، تأثیر pH بر کارایی جاذبها در دامنه بین 3 تا 6 مورد بررسی قرار گرفت. همچنین برای مطالعه اثر غلظتهای مختلف روی و کادمیوم بر کارایی جاذبها، سه سطح آلودگی از ترکیب 40، 80 و 120 میلیگرم روی در لیتر و 25، 50 و 75 میلیگرم کادمیوم در لیتر مورد بررسی قرار گرفت. یافتهها: نتایج نشان داد که با افزایش میزان مصرف جاذب، میزان جذب فلزات سنگین روی و کادمیوم افزایش یافت. با افزایش میزان مصرف جاذبهای الیاف خرما، کاه گندم، نانو اکسید تیتانیوم و نانو اکسید آهن از 2/0 به 2 گرم در لیتر، میزان جذب عنصر روی بهترتیب 4/49، 1/17، 1/13 و 4/11 درصد و میزان جذب کادمیوم بهترتیب 1/41، 8/3، 0/18 و 5/1 درصد افزایش نشان داد. در مجموع، مصرف 5/1 گرم در لیتر الیاف خرما، بهعنوان حد بهینه این جاذب در حذف روی (2/87 درصد) و کادمیوم (2/46 درصد) از فاضلاب مصنوعی با غلظت روی و کادمیوم بهترتیب 40 و 25 میلیگرم در لیتر شناخته شد. مدت زمان لازم برای رسیدن به شرایط تعادل برای هر دو فلز در تیمارهای کاه گندم، الیاف خرما، نانو اکسید تیتانیوم و نانو اکسید آهن بهترتیب 300، 120، 30 و 30 دقیقه بود. در واقع، نانواکسید فلزها سریعتر از جاذبهای آلی به شرایط تعادل رسیدند. جاذبهای آلی در pH برابر با 6 و نانواکسیدهای فلزی در pH برابر با 4، بیشترین کارایی در جذب روی داشتند، در حالی که بیشترین کارایی کادمیوم توسط جاذب کاه گندم در pH 5، الیاف خرما در pHهای 6 و 3، نانو اکسید تیتانیوم در pHهای 4 و 3 و نانو اکسید آهن در pHهای 4 و 5 مشاهده شد. همچنین مشخص شد که جاذبهای آلی در سطوح کمتر آلودگی و نانواکسید فلزها در سطوح بالاتر آلودگی، کارایی بیشتری در حذف فلزات سنگین مورد مطالعه داشتند. نتیجهگیری: یافتههای این پژوهش نشان داد که در فرآیند تصفیه فاضلاب از فلزات روی و کادمیوم، جاذبهای آلی دارای مقدار جذب بیشتر و در عوض جاذبهای نانو دارای سرعت جذب بیشتری در رسیدن به شرایط تعادل هستند. | ||
کلیدواژهها | ||
آلودگی؛ زمان تعادل؛ جاذب آلی؛ نانو اکسید؛ عناصر سنگین | ||
مراجع | ||
1.Adesina, A.A. 2004. Industrial exploitation of photocatalysis progress, perspectives and prospects. Catalysis Surveys from Asia. 8: 4. 265-273.
2.Alan, J.D., Darren, D.S., and James, O.L. 2011. Selective sorption of divalent cations using a high capacity sorbent. Journal of Hazardous Materials.187: 1-3. 96-100.
3.Alizadeh, A. 2004. Quality of Irrigation Water. 6 Ed., Astan Quds Razavi Press. 96p. (In Persian)4.Asahi, R., Morikawa, T., Ohwaki, T., Aoki, K., and Taga, Y. 2001. Visible-light photocatalysis in nitrogen-doped titanium oxides. Science. 293: 5528. 269-271.
5.Bae, E., and Choi, W. 2003. Highly enhanced photoreductive degradation of perchlorinated compounds on dye-sensitized metal/TiO2 under visible light. Environmental Science and Technology. 37: 1. 147-152.
6.Barakat, M.A. 2011. New trends in removing heavy metals from industrial wastewater. Arabian Journal of Chemistry. 4: 4. 361-377.
7.Chen, S., Yue-Gao, B., and Xu, X. 2010. Equilibrium and kinetic adsorption study of the adsorptive removal of Cr (VI) using modified wheat residue. Journal of Colloid and Interface Science. 349: 1. 256-264.
8.Divband, L., Behzad, M., Boroomandnasab, S., and Divband, S. 2012. Investigation of nano particles efficiency prepared from Cedar Fly Ash (Zizyphus Spinachristi) for Lead (Pb+2) removal from aqueous solution. Iranian Journal of Health and Environment.5: 1. 51-62. (In Persian)
9.Doan, H.D., Lohi, A., Dang, V.B.H., and Dang, T. 2008. Removal of Zn+2 and Ni+2 by adsorption in a fixed bed of wheat straw. Process Safety and Environment Protection. 86: 259-267.
10.Farasati, M., Boroomandnasab, S., Abedi Koupai, J., Jafarzadeh, N., Moazed, H., and Saiedian, M. 2012. Nitrate contaminated water treatment using micro and nanostructured sugarcane straw. Journal of Water and Soil Science. 16: 61. 83-95. (In Persian)
11.Heidari, A., Younesi, H., and Mehraban, Z. 2010. Removal of Cd(II), Ni(II),and Pb(II) Ions in an Aqueous Solution by Chemically Modified Nanoporous MCM-41. Water and Wastewater.21: 1. 25-33. (In Persian)
12.Hu, J., and Shipley, H. 2012. Evaluation of desorption of Pb (II), Cu (II) and Zn (II) from titanium dioxide nanoparticles. Science of The Total Environment.431: 209-220.
13.Hua, M., Zhang, Sh., Pan, B., Zhang, W., and Zhang, Q. 2012. Heavy metal removal form water/wastewater by Nano-sized metal oxides. Journal of Hazardous Materials. 211-212: 317-331.
14.Jahangiri, A., and Ameri, E. 2017. Experimental investigation on Cadmium ions removal from aqueous solutions by modified wheat straw biosorbent. Journal of Environmental Science and Technology. 19: 1. 31-47. (In Persian)
15.Kabra, K., Chaudhary, R., and Sawhney, R.L. 2004. Treatment of hazardous organic and inorganic compounds through aqueous- phase photocatalysis: A review. Industrial and Engineering Chemistry Research. 43: 24. 7683-7696.
16.Karimi Takanlu, L., Farzadkia, M., Mahvi, A.H., Esrafily, A., and Golshan, M. 2004. Optimization of adsorption process of Cadmium ions from synthetic wastewater using synthesized iron magnetic nanoparticles (Fe3O4). Iranian Journal of Health and Environment.7: 2. 171-184. (In Persian) 17.Kumar, R., and Chawla, J. 2014. Removal of cadmium Ion form water/ wastewater by nano- metal oxides. Water Quality Exposure and Health.5: 4. 215-226.
18.Mahdavi Matin, S., and Gangidoust, H. 2009. Usage of natural adsorbents for COD removal of industrial wood fiber wastewater. Journal of Environmental Studies. 34: 48. 41-50. (In Persian)
19.Mahvi, A.H., Bina, B., and Saidi, A. 2002. Evaluating the efficiency of natural fibers in removal of Cadmium from industrial wastewaters. Water and Wastewater. 13: 43. 2-6. (In Persian)
20.Mohammadi Galehzan, M., and Shamohammadi, S. 2013. Comparison of active carbon, sawdust, almond shell and hazelnut shell absorbents in removal of Nickel from aqueous environment. Water and Wastewater. 24: 3. 71-79. (In Persian) 21.Mohammadi, M., Fotovat, A., and Haghnia, G.H. 2009. Application of sand–soil–organic matter filter column for removal of Cu, Ni, Zn and Cr heavy metals from industrial wastewater. Journal of Water and Soil. 23: 1. 251-362. (In Persian) 22.Motaghi, M., and Mokhtarian, N. 2016. Removal of Lead and Chromium from wastewaters and production of purified water using palm fibers. 1st National Conference on Demand and Supply of Drinking Water and Sanitation. Isfahan University of Technology, Isfahan, Iran. (In Persian)
23.Obare, S.O., and Meyer, G.J. 2004. Nanostructured materials for environmental remediation of organic contaminants in water. Journal of Environmental Science and Health,Part A. 39: 10. 2549-2582.
24.Poonawala, N.A., Lighetsey, G., and Henderson, R.W. 1975. Removal of heavy metals from wastewater and sludge by adsorption on to solid wastes. Water Resource. 2: 247-259.
25.Zamyadi, A., Liaghat, A., Savaghebi, G.R., and Hasan oghli, A.R. 2002. Management of industrial wastewater use in agriculture. 11th Seminar of Iranian National Committee on Irrigation and Drainage. Tehran, Iran. (In Persian)
26.Zavvar Mousavi, S.H., and Arjmandi,A. 2010. Removal of heavy metals from industrial wastewater by sheep gut waste. Water and Wastewater.21: 1. 63-68. (In Persian)
27.Zeraatkar, Z., and Taherian, P. 2014. Study of bio-adsorbent efficiency in removal of Chromium and Cadmium from industrial wastewater. First National Conference on Sustainable Management of Soil and Environmental Resources. 10-11 September. Shahid Bahonar University of Kerman, Iran. (In Persian)
28.Zhang, W.X. 2003. Nano-scale iron particles for environmental remediation. Journal of Nanoparticle Research. 5: 323-332. | ||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 804 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 616 |