ویژگی‌های جذب سرب توسط بقایای هرس انگور و بیوچار آن از محلول های آبی

Abstract

سابقه و هدف: سرب (Pb) یکی از سمّی‌ترین فلزات سنگین و از آلاینده‌های مرسوم در محیط‌های خاکی و محلول‌های آبی است که منشأ عمده آن، زهکشی و تخلیه رواناب‌های سطحی از صنایع می‌باشد. سرب را می‌توان از طریق فرایند جذب توسط جاذب‌های طبیعی به طور مؤثری از محیط حذف نمود. بیوچار جاذبی است که از گرماکافت مواد اولیه در شرایط بدون اکسیژن یا شرایط کم‌بود اکسیژن تولید می‌شود و معمولاً توانایی جذب فلزات سنگین را به دلیل سطح ویژه و ظرفیت تبادل کاتیونی بالا دارد. با توجه به فراوانی بقایای هرس سرشاخه‌های انگور در باغات انگور و امکان استفاده از این بقایا به عنوان جاذب آلی و کم‌هزینه، هدف از این پژوهش بررسی جذب سرب توسط بقایای هرس انگور بیوچار‌ آن از محلول‌های آبی بود.مواد و روش‌ها: به منظور بررسی رفتار جذب سرب توسط بقایای هرس انگور و بیوچار آن از محلول‌های آبی، آزمایشی به صورت پیمانه‌ای با غلظت‌های اولیه سرب (200-0 میلی‌گرم بر لیتر) در سه سطح pH (3، 4 و 5)، سه قدرت ‌یونی (01/0، 03/0، 1/0 مولار) در چهار دما (10 تا 40 درجه سلسیوس) با محلول زمینه نیترات‌سدیم انجام گرفت. یافته‌ها: نتایج نشان داد که با افزایش غلظت اولیه و pH و کاهش قدرت یونی، ظرفیت جذب سرب افزایش یافت. مدل‌ جذب لانگمیر و دوبینین-رادوشکویچ نسبت به مدل‌های فروندلیچ و تمکین بر داده‌های آزمایشی با برازش بهتری داشتند. مقدار پارامترهای ظرفیت جذب (qmax، KF، B، qD) و شدت جذب (1/n، KL، KT) در بیوچار بقایای هرس انگور در مقایسه بقایای هرس انگور بیشتر بدست آمد. مقدار جذب سرب تحت تاثیر دمای محلول بود و با افزایش دمای محلول، جذب سرب افزایش یافت، به طوری که بیشترین مقدار جذب در دمای 40 درجه سلسیوس بدست آمد. مقادیر انرژی آزاد جذب (E) محاسبه شده از طریق معادله دوبینین-رادوشکویچ (6/3 تا 6/7 کیلو ژول بر مول) و مقادیر منفی انرژی آزاد گیبس (ΔG) (16- تا 21- کیلوژول بر مول) به ترتیب بیانگر جذب فیزیکی سرب بر روی جاذب‌ها و خودبخودی واکنش جذب سرب بر روی بقایای هرس انگور و بیوچار حاصل از آن بود. مقادیر انتروپی (ΔH) و آنتالپی (ΔH) برای بقایای هرس انگور به ترتیب 002/0 ژول بر مول بر کلوین و 31/0 کیلو ژول بر مول و برای بیوچار بقایای هرس انگور به ترتیب 002/0 ژول بر مول بر کلوین و 40/0 کیلو ژول بر مول بدست آمد که نشان‌دهنده تمایل جاذب‌های آلی برای جذب سرب و گرماگیر بودن فرآیند جذب بود. نتیجه‌گیری: این مطالعه نشان داد که برای بهینه‌سازی pH و قدرت یونی برای رسیدن به حداکثر جذب می‌توان از آزمایش‌های همدما و برای یافتن دمای مطلوب برای دستیابی به جذب مؤثر با جاذب از مطالعات ترمودینامیکی بهره جست. همچنین نتایج این تحقیق نشان داد که بقایای هرس انگور و بیوچار آن جاذبی موثر، ارزان قیمت، فراوان و قابل دسترس برای جذب سرب از منابع آبی آلوده و پساب می‌باشد.

Keywords

• بقایای هرس انگور
• بیوچار
• سرب
• همدماهای جذب
• ترمودینامیک جذب