بررسی راندمان حذف نیترات از محلول آبی با استفاده از جاذب نانوساختار برگ درخت بلوط

Abstract

سابقه و هدف: در دسترس بودن آب سالم و پاک یکی از مهم‌ترین مسائل پیش روی بشر می‌باشد و به تدریج که مقدار مصرف آب بیشتر می‌شود مواد آلاینده نیز به طرق مختلف باعث آلوده کردن منابع آبی می‌گردند و این مسئله در آینده بحرانی‌تر خواهد شد. آلودگی محیط زیست مخصوصاً آب که عامل مهمی در محدود ساختن پیشرفت‌های انسان است، چنان اهمیت پیدا کرده است که مبارزه با آن مورد بحث سمینارهای جهانی و منطقه‌ای قرار گرفته است. آلودگی آب‌های زیرزمینی و سطحی به نیترات در بسیاری از مناطق دنیا به صورت یک مشکل جدی مورد توجه است. روش-های فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی مختلفی برای حذف نیترات وجود دارد از جمله این فرآیندها می‌توان به اسمز معکوس، تبادل یون، کلریناسیون نقطه شکست، الکترودیالیز و دنیتریفیکاسیون شیمیایی اشاره کرد. در سال‌های اخیر توجه فراوانی به مواد کم‌هزینه نظیر پوست درخت، نانوجاذب‌های گیاهی و سایر مواد زائد به عنوان جاذب شده است. این مطالعه با هدف بررسی امکان استفاده از جاذب برگ درخت بلوط به عنوان یک جاذب ارزان قیمت و مقرون‌به-صرفه در حذف نیترات از محلول‌های آبی صورت گرفت.مواد و روش‌ها: به منظور انجام آزمایش‌های جذب، نخستین قدم تهیه جاذب مورد نظر است. برای این کار و به منظور رسیدن به نتیجه مطلوب، از جاذب برگ درخت بلوط به عنوان بهترین گزینه استفاده شد تا بتوان جذب را در بهترین شرایط به دست آورد. پس از آماده‌سازی جاذب آزمایش‌های مشخصه یابی جاذب از جمله دانه بندی ذرات و سطح ویژه جاذب به روش جذب متیلن بلو صورت گرفت. سپس آزمایش‌های ناپیوسته انجام و روش تجزیه و تحلیل داده‌ها ذکر گردید. مطالعه حاضر درمقیاس آزمایشگاهی و به صورت ناپیوسته انجام شد. در این پژوهش جاذب برگ درخت بلوط ابتدا در برابر آفتاب نسبتاً خشک و به وسیله آسیاب خانگی خرد شده و سپس برای تهیه مواد نانو‌متری جاذب از الک شماره 200 عبور داده شد. و پس از شستشو با آب مقطر در آون با دمای 70 درجه سلسیوس به مدت 24 ساعت خشک شد. در این تحقیق اثر عواملی مانند pH، جرم جاذب، زمان تماس و غلظت اولیه نیترات مورد آزمایش قرار گرفت. تمام آزمایش‌ها در سیستم ناپیوسته با سه بار تکرار انجام گرفت. تجزیه و تحلیل داده‌ها و رسم نمودارها توسط نرم افزار اکسل صورت گرفت. از مدل‌های سینتیک لاگرگرن و هوو برای بررسی فرآیند جذب استفاده شد، همچنین بااستفاده از مدل‌های ایزوترم فروندلیچ و لانگمیر، داده‌های جذب تعادلی مورد تجزیه و تحلیل قرارگرفتند.یافته‌ها: نتایج نشان داد که برای جاذب مورد مطالعه زمان تعادل پس از 120 دقیقه و حداکثر جذب نیترات در5 pH= به دست آمد. با افزایش جرم جاذب از 3/0 تا 7/0 گرم راندمان حذف از 93/88 تا 82/93 درصد افزایش یافت، اما با افزایش میزان جاذب از 7/0 تا 6/1 گرم راندمان جذب تقریباً کاهش یافت. با افزایش غلظت نیترات محلول (120-5 میلی‌گرم بر لیتر)، راندمان حذف از 41/94 به 35/89 درصد کاهش یافت.نتیجه‌گیری: بر اساس نتایج بدست آمده فرایند جذب از مدل هوو و همکاران تبعیت کرده و داده‌های جذب با ایزوترم فروندلیچ مطابقت بیشتری داشت. بنابراین می‌توان اظهار نمود که برگ درخت بلوط می‌تواند بعنوان یک جاذب مناسب و مقرون‌به‌صرفه با حداقل تکنولوژی در حذف نیترات مورد استفاده قرار گیرد.

Keywords

• نیترات
• راندمان حذف
• نانو‌جاذب
• برگ درخت بلوط