حذف سرب از محلول‌های آبی با استفاده از بیوچار و بیوماس هسته زیتون با سیستم جذب سطحی: مطالعات همدما و سینیتیک

Abstract

سابقه و هدف: امروزه با توجه به تأثیر آلاینده‌ها بر سلامت عمومی موجودات زنده و انسان‌ها، شناسایی روش‌های حذف آلاینده‌های سمی از منابع آبی، امری کاملا ضروری است. در حال حاضر استفاده از مواد جاذب در دسترس، زائد و ارزان قیمت مانند بیوچار، به ‌عنوان جایگزینی مناسب در برابر روش‌های پرهزینه برای حذف فلزات سنگین از محیط آب متداول شده است. هدف این پژوهش مطالعه و بررسی جذب سرب از محلول‌های آبی توسط بیوچار تهیه شده از هسته زیتون و مطالعه اثر زمان تماس، پ‌هاش محلول، غلظت اولیه محلول، مقادیر جاذب و بررسی هم‌دماها و سینتیک فرآیند حذف سرب است.مواد و روش‌ها: بیوچار هسته زیتون در دمای 600 درجه سلسیوس به مدت یک ساعت در شرایط بدون اکسیژن با تزریق گاز نیتروژن تولید گردید. ویژگی بیوچار و بیوماس هسته زیتون با میکروسکوپ الکترونی روبشی، طیف سنجی تبدیل فوریه مادون قرمز تعیین شد. سطح ویژه با روش متیلن‌بلو و مقادیر کربن، هیدروژن و نیتروژن با دستگاه CHN آنالیزر تعیین گردید. اثر زمان تماس (5/0 تا 16 ساعت)، پ‌هاش محلول از 2 تا 8، مقدار جاذب از 2/0 تا 10 گرم بر لیتر و غلظت سرب از 25 تا 2500 میلی‌گرم بر لیتر بر کارایی حذف سرب از محلول آبی بررسی شد. همدماهای جذب توسط مدل‌های لانگمویر و فروندلیچ انجام شد.یافته‌ها: طبق نتایج، ظرفیت تبادل کاتیونی بیوچار هسته زیتون و بیوماس زیتون به ترتیب برابر با 42/57 و 125/8 سانتی مول بار بر کیلوگرم به‌دست آمد. مقدار سطح ویژه در بیوچار و بیوماس هسته زیتون به ترتیب 2/13 و 92/3 متر مربع بر گرم بود. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) تائید کرد که بیوچار هسته زیتون نسبت به بیوماس هسته زیتون خلل و فرج بیشتری دارد. درصد کربن در بیوچار تهیه شده 5/1 برابر بیشتر از بیوماس هسته زیتون بود. نتایج جذب نشان داد که مقدار 31 تا 71 درصد از عنصر سرب در طی زمان تماس توسط بیوچار از محلول آبی حذف شد. بیشترین میزان جذب بعد از هشت ساعت مشاهده گردید. مقدار جذب سرب با افزایش پ-هاش محلول تا حدود پنج افزایش و سپس کاهش نشان داد. میزان بهینه جاذب برای بیوچار زیتون مقدار چهار گرم بر لیتر به دست آمد. نتایج نشان داد که جذب یون سرب توسط بیوچار زیتون از مدل همدمای لانگمویر تبعیت می‌کند. نتایج سینیتیک نشان داد که جذب سرب با مدل سینتیکی معادله شبه مرتبه دوم (99/0=R²) مطابقت دارد.نتیجه‌گیری: با توجه به به جنبه‌های اقتصادی تولید ترکیب بیوچار زیتون به ‌عنوان جاذبی مناسب، کارآمد و ارزان قیمت برای حذف سرب توصیه می‌شود. این یافته ها می‌تواند اطلاعات مفیدی برای مدیریت زیست محیطی در زمینه حذف سرب در اطراف کارخانه‌های تولید سرب و مناطق آلوده استان زنجان ارائه دهد.

Keywords

• آلودگی منابع آب
• بیوماس زیتون
• همدماهای جذب
• مدل‌های سینیتیکی
• لانگ‌مویر