حذف فلزات سنگین از محلول های آبی با استفاده از زیتوده جلبک سبز سندسموس کوادریکود

چکیده پایان نامه کارشناسی ارشد

آلودگی های زیست محیطی

حذف فلزات سنگین از محلول های آبی
 با استفاده از
زیتوده جلبک سبز سندسموس کوادریکود
(Scenedesmus quadricauda)


احسان معینی فیض آبادی

چکیده :

فلزات سنگین ازآلاینده‌های سمی و پایدار در محیط زیست و به ­ویژه محیط‌های آبی هستند که قادرند اثرات نامطلوبی بر اکوسیستم­ ها وارد نمایند. این عناصر در آب به حالت‌های محلول و نامحلول و به صورت یون، کمپلکس­های آلی و معدنی و یا همراه مواد معلق و کلوئیدی یافت می‌شوند.

امروزه روش‌های متنوعی برای حذف فلزات سنگین از آب وجود دارد، اما اکثر این روش‌ها با هزینه‌های بالای سرمایه گذاری، بهره ­برداری و نگهداری و یا کارایی پائین همراه می‌باشند. فرآیند جذب یکی از روش‌های اقتصادی و کارآمد برای حذف مواد آلاینده از محیط‌های آبی است. در سال‌های اخیر، جذب زیستی با استفاده از جاذب‌های تهیه شده از ریزسازواره ­های غیر زنده مانند باکتری، قارچ، جلبک و مواد آلی از جمله سبوس برنج، پوست میوه، برگ، پوست درختان و غیره بسیار مورد توجه قرار گرفته است.

هدف این مطالعه، جذب فلزات سنگین کادمیم و سرب توسط زیتوده خشک ریز جلبک سبز سندسموس کوادریکودا (Scenedesmus quadricauda) است.

به منظور آماده ­سازی جاذب، زیتوده جلبک پس از کشت و برداشت در شرایط آزمایشگاهی، توسط دستگاه فریزدرایر خشک و غیر فعال گردید. آزمایشات جذب به دو صورت ناپیوسته و ستونی طراحی شد و عوامل موثر بر میزان جذب از جمله زمان تعادل، pH اولیه محلول فلزی، غلظت اولیه فلزات و مقدار جاذب بررسی شد. برخی خصوصیات فیزیکی، شیمیایی و مورفولوژی جاذب به کمک روش­های آنالیز عنصری، طیف­سنجی مادون قرمز با تبدیل فوریه و میکروسکوپ الکترونی روبشی تعیین گردید.

نتایج نشان داد که سرعت جذب کادمیم و سرب بالا (زمان تعادل در حدود 20-15 دقیقه) بود. بررسی سینتیک جذب نیز نشان دهنده برازش بهتر سینتیک شبه مرتبه دوم برای جذب یون­های کادمیم و سرب توسط جاذب مذکور بود. افزایش pH در محدوده 5-2 موجب افزایش جذب یون­های فلزی کادمیم و سرب   شد. به طوری­که pH بهینه برای جذب هر دوفلز برابر 5 بود. جذب سرب و کادمیم با مدل­های ردلیچ-پترسون و لانگمویر نسبت به مدل فروندلیچ برازش بهتری را نشان داد. حداکثر جذب فلزات کادمیم و سرب به ترتیب 135 و 333 میلی­گرم بر گرم از معادله لانگمویر پیش­بینی شد. با افزایش مقدار جاذب از 05/0 تا 7/0 گرم در لیتر، درصد جذب کادمیم و سرب در غلظت 50 میلی­گرم در لیتر به ترتیب 5/3 و 3 برابر شد. آزمایشات ستونی نشان داد که جاذب کارایی جذب حدود 42 درصد (مقدار جذب 3/219 میلی­گرم بر گرم) برای یون­های سرب و 16 درصد (مقدار جذب 76 میلی­گرم بر گرم) برای یون­های کادمیم را داشته و از قابلیت احیای بالایی (بیش از 90 درصد) با اسید نیتریک 5/0 مولار برای هر دو فلز برخوردار است و امکان استفاده از این جاذب در چرخه‌های متوالی جذب وجود دارد. نتایج جذب فلزات سنگین از یک نمونه پساب شهرک صنعتی توسط جاذب جلبکی نشان داد که درصد جذب کادمیم 65 و سرب 69 درصد بود.

منبع : دانشګاه صنعتی اصفهان-دانشکده منابع طبیعی-ګروه محیط زیست

استاد راهنما : دکتر نورالله میرغفاری

حذف کروم ازمحلول های آبی بااستفاده اززیتوده جلبک سبز سندسموس کوادریکوادا

چکیده پایان نامه کارشناسی ارشد

آلودگی های زیست محیطی

حذف کروم ازمحلول های آبی بااستفاده اززیتوده جلبک سبز سندسموس کوادریکوادا

(Scenedesmus quadricauda)

رقیه شکری خوبستانی

چکیده

افزایش سریع جمعیت جهان و صنعتی شدن نقش بسیار مهمی در آلودگی اکوسیستم­ های آبی و خشکی توسط فلزات سنگین دارند. در بین فلزات سنگین، آلودگی فلز کروم در سال­های اخیر به دلیل اثرات مضر بر موجودات زنده و اکوسیستم بیش از پیش مورد توجه قرار گرفته است. کروم شش و سه ظرفیتی دو شکل پایدار از کروم در طبیعت می ­باشند که عموماً در پساب صنایعی مانند آبکاری، دباغی چرم، رنگ و نگهداری چوب، آلیاژ و فلزکاری، شیشه، پارچه و نساجی، فیلم و عکاسی یافت می­شوند. روش­های مختلفی مانند ترسیب شیمیایی، تبادل یونی، فیلتراسیون غشایی، اسمز معکوس و جذب برای حذف فلزات سنگین مورد استفاده قرار می­گیرد. در سال­های اخیر، فرآیند جذب زیستی به عنوان روش موثر و اقتصادی برای حذف یون­ های فلزی مورد توجه قرار گرفته است.

جذب زیستی روشی است که از مواد طبیعی با منشأ زیستی مختلف از جمله باکتری­ ها، قارچ ­ها، جلبک­ ها، پسماند ­های کشاورزی و صنعتی به عنوان جاذب­ زیستی استفاده می­ شود.

در این مطالعه، از زیتوده خشک ریز جلبک سبز سندسموس کوادریکوادا (Scenedesmus quadricauda)، برای جذب کروم سه و شش ظرفیتی از محلول­های آبی و پساب صنعتی به دو روش تعادلی و ستونی استفاده شد. برخی از ویژگی­های فیزیکی، شیمیایی و مورفولوژی جاذب به کمک آنالیز عنصری، طیف ­سنجی مادون قرمز و میکروسکوپ الکترونی روبشی تعیین شدند. پارامتر­های مختلف موثر بر میزان جذب مانند زمان تعادل، pH، غلظت اولیه محلول فلزی و میزان جاذب مورد بررسی قرار گرفت.

نتایج نشان داد زمان تعادل برای کروم سه و شش ظرفیتی 120 دقیقه می­باشد. بررسی سینتیک جذب نیز نشان­ دهنده برازش بهتر سینتیک شبه مرتبه دوم برای جذب یون­های فلزی مذکورتوسط زیتوده جلبک بود. حداکثر جذب فلز کروم (III) در6 =pH   و برای کروم (VI)در 1= pH به دست آمد.

بررسی­ داده­ ها با هم­ دماهای جذب نشان داد که فرآیند جذب کروم (III) توسط جاذب با مدل لانگمویر و مدل ردلیچ – پترسون نسبت به مدل فروندلیچ برازش بهتری دارد. جذب کروم (VI) با جاذب از مدل ردلیچ – پترسون و فروندلیچ تبعیت بیشتری داشت. حداکثر جذب پیشنهادی مدل لانگمویر برای کروم (III) و (VI)، 47/58 و51/46 میلی گرم بر گرم بود. با افزایش مقدار جاذب از 2/0 به 10 گرم در لیتردر غلظت 100 میلی گرم در لیتر، درصد جذب برای کروم (III) از 03/30 به 40/96 درصد و برای کروم (VI) از 67/7 به 12/64 درصد افزایش پیدا کرد. جاذب کارایی جذب 30 درصد (3/63 میلی­گرم بر گرم) یون­های محلول کروم (III) و 13 درصد (5/25 میلی­گرم بر گرم) یون­های محلول کروم (VI)داشت.

نتایج آزمایشات ستونی نشان داد که احیاء جاذب با اسید نیتریک و NaOH امکان­پذیر می­باشد. احیاء جاذب برای کروم (III) قابلیت احیاء بالایی بیش از 85 درصد با اسید نیتریک 1/0 مولار نشان داد اما برای کروم (VI) به کار­گیری باز به عنوان محلول شویشی نسبت به اسید کارایی بالاتری را در وا­جذب نشان داد.

منبع : دانشګاه صنعتی اصفهان-دانشکده منابع طبیعی-ګروه محیط زیست

استاد راهنما : دکتر نورالله میرغفاری

جذب فلزات سنگین به وسیله باطله های معدنی

چکیده پایان نامه کارشناسی ارشد

آلودگی های زیست محیطی

جذب فلزات سنگین به وسیله باطله های معدنی
اکرم نوری کمری

چکیده

رشد روز افزون جمعیت، توسعه صنعتی و افزایش مصرف آب بویژه در کشورهایی که در اقلیم خشک و نیمه خشک قرار دارند، موجب محدودیت جدی منابع آب برای مصارف گردیده است. در فاضلابهای صنعتی، ترکیبات مختلفی وجود دارند که مهمترین آنها، فلزات سنگین می‌باشند. با توجه به خاصیت تجمع‌پذیری این ترکیبات در بافت‌های مختلف موجودات و خواص سرطان‌زایی آنها، رعایت استانداردهای زیست محیطی تخلیه فاضلاب‌های صنعتی حاوی این عناصر ضروری است.

روش‌هایی که به طور معمول برای حذف فلزات سنگین از محلولهای آبی مورد استفاده قرار می‌گیرد عبارتند از:   انعقاد و ته‌نشینی، ترسیب شیمیایی، اسمز معکوس، جذب و تبادل یونی. اما به علت وجود محدودیت‌هایی مانند هزینه بالا در پاره‌ای از موارد بازده پایین این روش‌ها، در چند دهه­ ی اخیر مسأله­ ی جذب سطحی برای حذف فلزات سنگین با استفاده از جاذب‌های ارزان قیمت توجه زیادی را به خود معطوف داشته است.

دراین پژوهش،   از باطله‌های معدن سرب و روی ایرانکوه واقع در اصفهان بعنوان جاذب فلرات سنگین استفاده شد. برخی از خصوصیات باطله‌ها مانند ظرفیت تبادل کاتیونی(CEC)، ترکیب شیمیایی، فازهای تشکیل دهنده آنها و سطح ویژه بترتیب با روش‌های استات آمونیوم، XRD، XRF و N₂-BET تعیین شد. آزمایشات جذب به دو شیوه پیوسته و ناپیوسته،   با استفاده از محلول‌های آزمایشگاهی حاوی فلزات کادمیوم، روی، سرب، مس و نیکل و پساب‌های صنعتی آبکاری انجام گرفت. شرایط بهینه جذب درpH‌ های مختلف، غلظت اولیه یون فلزی، زمان، دانه‌بندی و مقدار جاذب در آزمایشات ناپیوسته(Batch)   و احیاء جاذب به روش ستونی مطالعه شد. برای اصلاح خصوصیات جذبی باطله‌ها،  سه تیمار اسیدی، بازی و آب مقطر انجام گرفت. زمان تعادل مناسب برای جذب کادمیوم30 دقیقه و برای روی 60 دقیقه به دست آمد. با افزایش pH، درصد جذب به علت افزایش مکان‌های جذب و کاهش رقابت یون H⁺، افزایش یافت و در سطح %5 معنی‌دار بود. حداکثر جذب فلزات کادمیوم و سرب در5=   H به ترتیب%62 و %76   و برای فلزات روی، مس، و نیکل در6= pH به ترتیب %53، %56 و %32 بدست آمد. برازش هم دما‌های جذب سطحی نشان داد که جذب فلزات روی، نیکل و مس توسط باطله‌ها با مدل خطی فروندلیچ وجذب سطحی کادمیوم با مدل خطی لانگمویر مطابقت دارند. جذب سرب با هر دو مدل به خوبی توصیف شد. با کاهش اندازه ذرات جاذب، درصد جذب به علت افزایش سطح ویژه افزایش یافت.   تفاوت تیمارها در جذب کادمیوم، روی و سرب در سطح %5 معنی‌دار بود.

تأثیر   تیمارها در جذب به این ترتیب بود: تیمار بازی < تیمار آب مقطر< تیمار اسیدی،   به طوریکه درصد جذب کادمیوم و سرب با تیمار بازی به بیش از %90 رسید. نتایج   آزمایشات ستونی باطله‌های بازی   نشان داد که باطله‌های اشباع شده بعد از عبور اسید و آب مقطر، توانایی جذب مجدد فلزات سنگین   بدون کاهش میزان جذب را دارند. در آزمایشات مربوط به پساب‌های صنعتی، در غلظت‌های پایین فلزات سنگین، درصد جذب بالا بود.از این رو می‌ توان نتیجه گرفت که باطله‌های معدنی قابلیت حذف فلزات سنگین از پسابهای صنعتی را دارند.

منبع : دانشګاه صنعتی اصفهان-دانشکده منابع طبیعی-ګروه محیط زیست

استاد راهنما : دکتر نورالله میرغفاری