حذف کادمیوم از محیط آبی توسط ماسه بادی دشت سیستان
چکیده
کادمیوم در زمره فلزات سنگین به حساب آمده و ورود آن به محیط زیست اثرات مضری را برای سلامتی جانداران به دنبال دارد. بنابراین حذف این فلز از محیط آبی ضروری به نظر می رسد. برای این کار از جاذب قابل دسترس ماسه بادی دشت سیستان، می توان استفاده نمود. حضور کاتیون های چند ظرفیتی در آب، به ویژه کلسیم و منیزیم منجر به بروز سختی می شود. این کاتیون ها به علت اثر رقابتی که در فرآیند جذب کادمیوم توسط ماسه بادی ایجاد می کنند، در میزان جذب موثرند. هدف از این تحقیق استفاده از جاذب ماسه بادی دشت سیستان و کربن فعال در حذف کادمیوم از محیط آبی و بررسی تأثیر تغییر سختی آب در مقدار جذب و واسنجی مدل های سینتیک و ایزوترم است. برای این کار، ابتدا جاذب ماسه بادی از دشت سیستان جمع آوری، و در اندازه هایی بین 125 تا 150 میکرون، تهیه شدند. محلول های آبی شامل آب مقطر و آب با سختی های 40، 100، 200 و 320 میلی گرم بر لیتر بر حسب کربنات کلسیم، با غلظت 5 میلی گرم بر لیتر کادمیوم، تهیه و آزمایش های مختلف بر روی آنها انجام شد. نتایج نشان داد که حداکثر بازده جذب، در کلیه نمونه ها در ph برابر با 5 اتفاق افتاد. حداکثر بازده جذب کادمیوم در آب مقطر 4/80% بدست آمد. همچنین با افزایش سختی آب از صفر (آب مقطر) تا 320 میلی گرم بر لیتر، بر حسب کربنات کلسیم، راندمان جذب از 4/80% به 66/18%، کاهش یافت. زمان تعادل برای کلیه نمونه ها برابر با 1 ساعت بدست آمد و با تغییر سختی آب ثابت باقی ماند. نتایج واسنجی مدل های سینتیک نشان داد که در کلیه نمونه ها مدل هو و همکاران داده های جذب سینتیک را بهتر از دیگر مدل ها توصیف می کند. همچنین برازش مدل های جذب ایزوترم بر روی داده های آزمایشی نشان داد که برای محلول های آب مقطر و آب با سختی های 40، 100 و 200، مدل ایزوترم فروندلیچ و ردلیچ-پترسون و برای محلول آب با سختی 320، مدل ایزوترم فروندلیچ نسبت به دیگر مدل های ایزوترم داده ها را بهتر برازش می کنند. کربن فعال پودری از شرکت مرک (merck) آلمان خریداری شد. phبهینه جذب و زمان تعادل مشابه جاذب ماسه بادی بدست آمد. حداکثر بازده جذب کادمیوم در آب مقطر 04/87% بدست آمد. همچنین با افزایش سختی آب از صفر (آب مقطر) تا 320، راندمان جذب از 04/87% به 12/46%، کاهش یافت. نتایج واسنجی مدل های سینتیک نشان داد که در کلیه نمونه ها مدل هو و همکاران داده های جذب سینتیک را بهتر از دیگر مدل ها توصیف می کند. همچنین برازش مدل های جذب ایزوترم نشان داد که برای محلول آب مقطر مدل ایزوترم ردلیچ-پترسون و برای محلول های آب با سختی 40، 100، 200 و 320، مدل ایزوترم سیپس نسبت به دیگر مدل-های ایزوترم داده ها را بهتر برازش می کند. به طور کلی می توان گفت با افزایش سختی آب برای هردو جاذب، از مقدار بازده و ظرفیت جذب کاسته می شود. این کاهش برای سختی های پایینتر، شدیدتر است. بنابراین می توان با کاهش سختی آب، راندمان جذب را بالا برد. مقایسه ظرفیت جذب ماسه بادی در جذب کادمیوم، با کربن فعال و دیگر جاذب های کار شده در مطالعات گذشته نشان می دهد این جاذب از ظرفیت جذب خوبی برای حذف کادمیوم از محیط آبی برخوردار است و می توان از آن به عنوان یک جاذب ارزان قیمت استفاده نمود.