مقاله رایگان درباره ظرفیت جذب، مواد معدنی، مورفولوژی

2-2-6- تکنیک جذب63 تکنیکهای معمول محدودیتهای زیادی از قبیل بهرهوری کمتر، شرایط عملیاتی حساس، تولید لجن ثانویه و هزینه دفع زیاد دارند. جذب یکی از تکنیکهای قوی برای جذب فلزات سنگین است. فرایند جذب دارای مزایای زیادی است که عبارتند از: هزینه کم خرید جاذب، در دسترس بودن آسان جاذب، استفاده از زبالههای صنعتی، بیولوژیکی و خانگی به عنوان جاذب، هزینههای عملیاتی پایین، سهولت انجام فرایند در مقایسه با تکنیکهای دیگر، استفاده مجدد از جاذب بعد از بازیافت، ظرفیت حذف یونهای فلزات سنگین در طیف وسیعی از pH، توانایی حذف شکلهای پیچیده یونی از فلزات سنگین که به طور کلی با روشهای دیگر قابل حذف نیستند، نسبتا سازگار با محیط زیست، مقرون به صرفه و از نظر تکنیکی به دلیل استفاده از مواد زیستی64 عملی است (Rao et al., 2010).
در چند دهه اخیر تحقیقات زیادی برای تولید جاذبهای جدید و تغییر عملکرد جاذبها انجام شده است. کربن فعال بطور گستردهای برای تصفیه فاضلاب (حذف آلایندههای آلی یا معدنی) به دلیل سطح فعال، ظرفیت جذب بالا و خواص ویژه شیمیایی سطح آن مورد استفاده قرار گرفته است. از جاذبهای دیگر میتوان به اکسیدهای فلزی بویژه اکسید/هیدرواکسید آهن، اکسید/هیدرواکسید آلومینیوم، مخلوط اکسیدهای آهن و آلومینیوم و همچنین اکسیدهای تخدیر شده65 اشاره کرد. به منظور توسعه جاذبهای با هزینه کم میتوان از دورریز معادن سنگ و ضایعات صنعتی به عنوان جاذب آنیونی/کاتیونی استفاده کرد. در تکنیکی مشابه از زبالههای کشاورزی به طور وسیعی برای تصفیه فاضلاب و پسابهای صنعتی مورد استفاده قرار گرفت که در بخش جداگانهای مورد بحث قرار گرفته است (Rao et al., 2010).
2-2-6-1- کربن فعال کربن فعال برای حذف کادمیوم از فاضلاب مورد استفاده قرار گرفته است. کربن فعال از انواع مواد خام که حاوی مقدار زیادی مواد کربنی هستند از قبیل: چوب، دوده، پوسته نارگیل، مغز سخت و زبر الیاف نارگیل، پوسته گردو، پوسته بادام، پوسته بادام زمینی و غیره تولید میشود. که این مواد با تجزیه حرارتی در اکسیداسیون دما بالا یا واکنش شیمیایی در دمای پایین طی فرایند آبزدایی به کربن فعال تبدیل میشوند. این کربن فعال تولید شده با استفاده از روشهای مختلف از جمله تماس آن با گوگرد، دی اکسید گوگرد، سورفکتنت و اکسیداسیون الکتروشیمیایی تبدیل به کربن فعال اصلاح شده میشود. احیا دوباره کربن فعال با استفاده از محلول کلرید روی (ZnCl2) است. موهان و سینگ در سال 2002 همچنین برای حذف کادمیوم و روی از تفاله نیشکر استفاده کردند که میزان جذب کادمیوم در این حالت خیلی بیشتر از روی بود، مکانیسم جذب از نوع نفوذ فیلمی گزارش شده است. پارامترهای مختلف تجربی برای بهینه سازی ظرفیت جذب شامل زمان تماس، غلظت ماده جذب شده، جرم ماده جاذب، pH و دما است (Rao et al., 2010).
2-2-6-2- مواد جاذب سنتزی، طبیعی و اکسیدهای معدنی دورریز66
2-2-6-2-1- اکسیدهای آهن سنتزی67 اکسید/هیدرواکسید/اکسیهیدرواکسید آهن یکی از مهمترین گروههای جاذب مقرون به صرفه برای حذف فلزهای سنگین و ترکیبات آلی در فاضلاب است. Goethite یا α-FeOOH یکی از اکسیهیدرواکسیدهای مهم آهن است. جذب برگشت ناپذیر یونهای فلزی دو ظرفیتی (منگنز، کبالت، نیکل، مس و سرب) بر روی Goethite و همچنین اثر pH، دما و غلظت روی میزان جذب کادمیوم مورد مطالعه قرار گرفت.
کریستوفی و الکس در سال 1999 جذب رقابتی یونهای کادمیوم، مس و سرب با استفاده از جاذب Goethite را مورد مطالعه قرار دادند. موهاپترا و اناند در سال 2006 Goethite را تحت شرایط کنترل شده سنتز کردند و سینتیک و جنبههای ترمودینامیکی جذب کادمیوم را مورد مطالعه قرار دادند. در یک تحقیق Goethite سنتزی تولید شده با فرسوده شدن ژل هیدرواکسید فریک در pH بالا و دمای اتاق برای حذف و جذب کادمیوم در حضور یونهای سدیم و کلسیم مورد مطالعه قرار گرفت. فوربس و همکارانش در سال 1976، همچنین Goethite سنتز شده را برای جذب کادمیوم، کبالت، مس، سرب و روی مورد مطالعه قرار دادند. اکسید آهن آمورف نیز به عنوان جاذب برای حذف کادمیوم مورد استفاده قرار گرفت. ظرفیت جذب برای Goethite اصلاح شده میتواند به وسیله Pre-teating یا تقویت قدرت جذب به وسیله یونهای دیگر فلزها افزایش یابد. یکی از مواد Pre-treatingکننده ی Goethite فسفات است که منجر به افزایش جذب روی میشود. استفاده از اگزالات اسید برای Pre-treating کردن Goethite اصلاح شده، تمایل این جاذب را به کادمیوم تغییر میدهد. ماماتا و همکارانش در سال 2009 از منیزیم (Mg(II)) برای تقویت Goethite اصلاح شده استفاده کردند و اثرات آن را بر روی حذف کاتیونها مورد بررسی قرار دادند. پارامترهای تجربی زیادی از قبیل دما، زمان تماس، pH، غلظت جذب شونده و جاذب و غیره برای ارزیابی Goethite به عنوان جاذب مورد بررسی قرار گرفت.
Ferrihydrite (Fe5HO8·4H2O) به عنوان ماده پیشرو برای پایدارتر کردن اکسیدهای آهن از قبیل Goethite مورد استفاده قرار گرفت. جذب کادمیوم و مس به وسیله رسوبات شن و ماسه که به آن مواد آلی و Ferrihydrite افزوده شده است در pH برابر با 5/6 مورد بررسی قرار گرفت. ماماتا و همکارانش در سال 2010 رفتار جذب کاتیون روی Ferrihydrite برای یونهای سرب، کادمیوم و مس را مورد مطالعه قرار دادند. Akaganeite (β-FeO(OH)) یکی دیگر از اکسی هیدرواکسیدهای مهم آهن میباشد که در فرایندهای جذب، تبادل یونی و همچنین به عنوان کاتالیزور مورد استفاده قرار میگیرد. این جاذب برای حذف کادمیوم، آرسنیک و کروم 6 ظرفیتی استفاده شد. بیشترین ظرفیت جذب برای این جاذب به ترتیب 136، 50 ، 68، 7/87 میلیگرم ماده به ازای یک گرم جاذب برای Pb(II)، Cd(II)، Co(II) و Cu(II) گزارش شده است (Rao et al., 2010).
2-2-6-2-2- اکسیدهای آلومینیوم سنتزی68 سن و سارزلی در سال 2008 از اکسید آلومینیوم (Al2O3) سنتز شده برای یافتن ظرفیت جذب این جاذب برای حذف کادمیوم استفاده کردند. آزمایشهای سینتیکی به طور واضح نشان داد که فرایند جذب یون کادمیوم با این جاذب دو مرحلهای است که مرحله اول جذب خیلی سریع یونهای کادمیوم در سطح خارجی جاذب است و مرحله دوم نفوذ آهسته داخل ذرهای به سطح داخلی جاذب است، سینتیک واکنش جذب کادمیوم با اکسید آلومینیوم، شبه مرتبه دوم است. محققان اثر پلیالکترولیتها69 را روی جذب کادمیوم با اکسید آلومینیوم بررسی کردند که نشان داد با افزایش غلظتهای میلیمولار پلیالکترولیت به حذف کادمیوم از محلول آبی با غلظت μM7/29 با جاذب اکسید آلومینوم میزان جذب از 40% به 75% افزایش یافت. مخلوطی از اکسیدهای آهن و آلومینیوم نیز برای جذب کادمیوم مورد استفاده قرار گرفت (Rao et al., 2010).
2-2-6-2-3- اکسیدهای منگنز سنتزی70 اکسید/هیدرواکسیدهای منگنز به عنوان جاذبهای خوب برای حذف فلزهای سنگین سمی شناخته شده است. کرنلیس و ویجن در سال 1976 آزمایشاتی روی جذب روی و کادمیوم با جاذب اکسیدهای منگنز انجام دادند، این آزمایشات با استفاده از اکسیدهای منگنز سنتزی آبدار در یک محلول یونی در pHهای 5/3 و 5/4 انجام شد. برتری ناچیزی در جذب کادمیوم نسبت به روی مشاهده شد. حذف کادمیوم از محلولهای آبی با اکسید منگنز آبدار نیز توسط محققان زیادی مورد بررسی قرار گرفت. زامان و همکارانش در سال 2009 اثر کمپلکس فسفات را روی جذب کادمیوم با اکسید منگنز (β-MnO2) بررسی کردند. آنها خواص جذب اکسید منگنز در حضور فسفات که یک کمپلکس خیلی مهم با آن تشکیل میدهد را مورد مطالعه قرار دادند و جذب کادمیوم به عنوان تابعی از pH، دما و غلظت فسفات را بررسی کردند که نتایج نشان داد که با افزایش pH، دما و غلظت فسفات میزان جذب کادمیوم نیز افزایش مییابد (Rao et al., 2010).
2-2-6-2-4- اکسید مواد معدنی، دورریزها، لجنها و پس ماندها71 تعدادی از سنگهای معدنی که حاوی اکسیدهای مواد معدنی هستند، لجنها و پسماندها برای حذف کادمیوم از آب مورد استفاده قرار گرفته است. دورریز معادن مثل سرباره کرومیت به عنوان یک جاذب خوب برای جذب کادمیوم مورد استفاده قرار گرفت. ماکزیمم ظرفیت جذب کادمیوم برای این جاذب 19 میلیگرم به ازای یک گرم جاذب بود. جذب با استفاده از Palygorskite نیز مورد مطالعه قرار گرفت. Palygorskite یک هیدرات سیلیکایی معدنی منیزیم است که مورفولوژی فیبری دارد. مطالعات نشان داد که ماکزیمم جذب کادمیوم با این جاذب 54/4 میلیگرم کادمیوم به ازای هر گرم جاذب است. جذب کادمیوم با جاذب پرلیت72 که یک سنگ سیلیکایی آتشفشانی است گزارش شد. مطالعات برای حذف کادمیوم با این جاذب در هر دو حالت پیوسته و ناپیوسته انجام شد و شرایط بهینه برای این فرایند (pH برابر با 6 و زمان تماس6 ساعت) تخمین زده شد. دادههای بدست آمده برای سینتیک واکنش توسط مدل شبه مرتبه دوم هوو73 توصیف شد. کاندا در سال 2004 جذب روی و کادمیوم با درصد کمی از فسفات را مورد مطالعه قرار داد. بهاتناگر و مونیچا در سال 2009 از لجن الکتروپلاتیگ74 برای جذب یونهای فلزی استفاده کردند. آنها با موفقیت کادمیوم را از آبهای دورریز حذف کردند و به شکلی کاملا ایمن کادمیوم را روی سطح سیمانی ثابت نگه داشتند. رووت و همکارانش در سال 2009 جذب کادمیوم، روی و سرب با سنگ معدن بوکسیت دارای خلوص کم و سنگ معدن منگنز را مورد مطالعه قرار دادند. لوو و لی در سال 1989 حذف فلزات سنگین با لجن فعال را گزارش کردند. یک مطالعه دقیق نیز روی جذب کادمیوم و سرب با لجنهای سنگ معدن آهن (که یک ماده دورریز از کارخانه فولاد سازی است) گزارش شده است. محققان برای بررسی رفتار جذب جاذبها، از XRD و EPMA استفاده میکنند (Rao et al., 2010).
خو و همکارانش در سال 2009، از سرباره BOF75 برای حذف کادمیوم، سرب، مس و روی در آبهای دورریز استفاده کردند. سرباره BOF اکسید مواد معدنی ناهمگن موجود است که در ترکیب با بعضی اکسیدهای اصلی از قبیل CaO، Fe2O3، SiO2، Al2O3 و MgO قرار دارد. جذب یون فلزی با استفاده از این ترکیب برای محلولهایی که حاوی تنها یک یون فلزی بود به ترتیب بیشترین میزان حذف یون فلزی به صورت Zn(II) Cu(II) Pb(II) Cd(II) گزارش شد و در محلولهایی که حاوی چند یون مختلف بود به ترتیب بیشترین جذب به صورت Pb(II) Cu(II) Zn(II) Cd(II) گزارش شد. دادههای جذب و دادههای تیتراسیونهای پتاسیومتری برای انواع سیستمهای سرباره فلزها با استفاده از مدل پیچیده ظرفیت- ثابت سطح گسترده76، با این فرض که در pHهای پایینتر از 5/6 تبادل یونی اتفاق میافتد و در pHهای بالاتر تشکیل کمپلکسهای سطحی درون- کروی77 داریم، مدل شده است (Rao et al., 2010).
یوو و همکارانش در سال 2006 سینتیک جذب کادمیوم با محصولهای ترسیب آلومینیوم تشکیل شده تحت نفود نمک یا املاح مازو را مورد مطالعه قرار دادند. دورریز شن و ماسه کارخانه NALCO که شامل سیلیکا، اکسیدهای آهن و اکسیدهای آلومینیوم است برای حذف کادمیوم، سرب و روی مورد استفاده قرار گرفت. الگوی XRD و طیف FTIR نشان دادند که Goethite، آلومینا و سیلیکا در فاز اصلی دورریز شن و ماسه این کارخانه وجود دارد و اثر پارامترهای مختلف از قبیل زمان، pH، دما، یونهای فلزی و غلظت جاذب نیز بررسی شد(Rao et al., 2010).
پسماند نودول منگنز برای حذف کادمیوم نیز آزمای ش شد. کانیهای رسی (کائولیت78، ایلیت79، Montmorilloite) همچنین به عنوان جاذبهای خوب مورد استفاده قرار گرفتند. در این کانیهای رسی آلومینیوم فیلوسیلیکات80همراه با بعضی مواد دیگر از قبیل آهن، منیزیم، فلزات قلیایی و قلیایی خاکی و دیگر کاتیونها وجود دارد. کانیهای رسی ساختارهای شبیه به میکاها81 دارند و دارای مورفولوژی صفحات صاف شش ضلعی هستند. مواد معدنی کانیهای رسی به طور معمول محصول هوازدگی (مثل هوازدگی فلدسپار) و در دماهای پایین محصول دگرگونی هیدروترمال82 هستند. فره و فیکرینگ در سال 1977 جذب سرب و کادمیوم به وسیلهی مواد معدنی کانیهای رسی (کائولیت ، ایلیت و]]>

Author: mitra6--javid

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *