حذف نیکل و کادمیم از آب های آلوده با استفاده از نانوذرات باگاس
چکیده
وجود منابع آب سالم و قابل اعتماد، بدون آلاینده های سمی و خطرناک یک نیاز اولیه و ضروری برای داشتن یک جامعه سالم و پایدار می باشد. از جمله منابع آلاینده، فلزات سنگین می باشند و از آن جهت که قابلیت تفکیک به ترکیبات با درجه سمیت کمتر را ندارند بسیار خطر ناک هستند و از طریق تخلیه پساب های صنعتی، مصرف سوخت، تخلیه فاضلاب های شهری و غیره به محیط زیست وارد می شوند. در این تحقیق، اثر جاذب های نانوذرات و میکروذرات خاکستر باگاس بر حذف فلزات نیکل و کادمیم از آب های آلوده با استفاده از آزمایش های جذب ناپیوسته بررسی گردید. در آزمایش های جذب ناپیوسته، اثر عواملی مانند ph، زمان تعادل، جرم بهینه جاذب، غلظت اولیه فلزات نیکل و کادمیم و حضور سایر یون های رقابتی بر حذف این فلزات مطالعه شد. با افزایش ph محلول از 3 تا 8، راندمان حذف با تغییرات زیادی همراه بود. با توجه به نتایج به دست آمده، ماکزیمم راندمان جذب در ph برابر 6 و برای هر دو فلز با استفاده از جاذب نانوذرات 80 درصد و برای جاذب میکروذرات 60 درصد به دست آمد. ماکزیمم راندمان جذب توسط جاذب نانوذرات برای هر دو فلز در زمان تعادل 15 دقیقه و توسط جاذب میکروذرات در زمان 60 و80 دقیقه به ترتیب برای نیکل و کادمیم مشاهده شد. با افزایش میزان جاذب از 1/. گرم تا 1 گرم راندمان جذب برای نانوذرات ابتدا افزایش و سپس با کاهش همراه بود ولی برای جاذب میکروذرات ابتدا راندمان جذب افزایش و سپس روند ثابتی را طی کرد. میزان بهینه جاذب برای جاذب نانوذره و میکروذره بترتیب 2/. گرم و 5/. گرم به دست آمد. همچنین در این آزمایش ها اثر غلظت های اولیه بر جذب نیز بررسی شد که نتایج نشان داد با افزایش غلظت اولیه از 2 تا 20 میلی گرم بر لیتر محلول های فلزی نیکل و کادمیم، راندمان جذب کاهش می یابد. درصد راندمان جذب با استفاده از نانوذرات (79-84)، (79-90)، و توسط جاذب میکروذرات (62-72)، (60-72) برای فلزهای کادمیم ونیکل به ترتیب حاصل شد. در بررسی اثر یون های رقابتی روی جذب فلزات مورد نظر، مشاهده شد که غلظت های مشخص از عناصر نیترات، پتاسیم، سدیم، مس و غلظت های پایین آهن بر راندمان جذب دو فلز اثر قابل توجه نداشت. ولی افزایش غلظت آهن(iii) از 5 تا 20 میلی گرم بر لیتر راندمان جذب دو فلز را با استفاده از دو جاذب به طور فزاینده ای کاهش داد. در برازش جذب مدل های سینتیک و ایزوترم جذب، فرآیند جذب برای جاذب نانوذرات از مدل سینتیک مرتبه دوم (هوو و همکاران) و با استفاده از جاذب میکروذرات از مدل سینتیک مرتبه اول (لاگرگرن) تبعیت کرد. مدل جذب ایزوترم ریدلیچ پترسون نسبت به سایر مدل های مورد استفاده بهترین برازش را بر داده های آزمایشی نشان داد. بر مبنای نتایج استنباط شده از آزمایش های جذب ناپیوسته می توان بیان کرد که باگاس می تواند به عنوان یک ماده ارزان قیمت و موثر برای حذف فلزات سنگین از آب های آلوده استفاده شود. همچنین نتایج نشان داد که جاذب نانوذرات قابلیت بالایی در حذف فلزات نیکل و کادمیم نسبت به جاذب میکروذرات دارد.