مقاله رایگان درباره ظرفیت جذب، مواد معدنی، آب زیر زمینی

دانلود پایان نامه ارشد

با محلول حاوی فلز سنگین و نحوهی رشد کریستالهای رسوب بستگی دارد. بنابراین برای بهینهسازی افزایش میزان حذف فلزات سنگین با این روش باید این متغیرها را در نظر گرفت (Anderson and Rubin, 1981).
محققان، همرسوبی و جداسازی یونهای کادمیوم و مس را با استفاده از همرسوب دهنده آلی 42MEFMAT بررسی کردند. شرایط بهینه فرایند همرسوبی برای چند پارامتر آزمایشگاهی از قبیل pH، مقدار MEFMAT، حجم نمونه، زمان ماند، سرعت و زمان سانتریفیوژ مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان داد که تاثیر بعضی آنیونها، کاتیونها و فلزات انتقالی روی میزان حذف کادمیوم و مس در نمونههای آب و غذا با این تکنیک کم است و میزان حذف کادمیوم در حضور یونهای دیگر با این همرسوب دهنده بین 91 تا 99 درصد گزارش شد (Duran et al., 2011).
یک روش ساده و جدید برای تعیین مقدار فلزات سنگین (سرب، کبالت، مس، کادمیوم، آهن و نیکل) در آبهای طبیعی و نمونههای غذا روش همرسوبی است. در یک پژوهش آنالیز یونها با استفاده از همرسوبی هیدروکسید زیرکونیوم (IV) انجام گرفت. تعیین غلظت فلز توسط طیف سنجی جذب اتمی شعلهای (FAAS) انجام شد. تاثیر پارامترهایی از قبیل pH، غلظت زیرکونیوم (IV)، حجم نمونه و غیره در بهبود میزان حذف یونهای فلزات سنگین مورد بررسی قرار گرفت. بازیافت و حذف یونهای فلزات سنگین با این روش در حدود 100-95 درصد بود. این روش همرسوبی به وسیلهی مرجع گواهی آنالیز مواد معدنی43 (GBW 07605 Tea and LGC 6010 Hard Drinking Water) به عنوان روشی برای تعیین غلظت فلزات سنگین در نمونههای مختلف تایید شد. روش مورد نظر با موفقیت برای تعیین غلظت فلزات سنگین در آبهای طبیعی و نمونههای مواد غذایی مانند قهوه، ماهی، تنباکو، چای سیاه و چای سبز استفاده شد (Citak et al., 2009).
روش همرسوبی هیدروکسید آلومینیوم برای تعیین مقدار کادمیوم، مس و سرب به وسیلهی طیفسنجی جذب اتمی در محلولهای آبی، آب دریا و نمونههای آب زیر زمینی مورد بررسی قرار گرفت. شرایط همرسوبی از قبیل اثر pH، مقدار هیدروکسید آلومینیوم، یونهای موجود در محلول و زمان انجام فرایند بررسی شد. همرسوبی کادمیوم و مس با هیدرواکسید آلومینیوم در pH برابر 7 و انحراف استاندارد نسبی 2 تا 3%، کمتر از 95% به دست آمد. حد تشخیص برای مقدار کادمیوم، مس و سرب به ترتیب 6، 3 و 16 میکروگرم بر لیتر بود. روش مورد نظر برای آنالیز مواد معدنی موجود در آب دریا براساس مرجع استاندارد آب دریا HPS 312205 تایید شد (Doner and Ege, 2005).
یک روش پیش تغلیظ جدید مبتنی بر همرسوبی مس، کبالت، کادمیوم، نیکل، منگنز، آهن و سرب در هنگام ترسیب هیدروکسید توریم قبل از تعیین توسط طیف سنجی جذب اتمی در نمونههای طبیعی است. پارامترهای موثر بر فرایند همرسوبی شامل pH، زمان و غیره نیز بررسی شد. اثر فلزات قلیایی، قلیایی خاکی و بعضی فلزات واسطه روی حذف و بازیافت فلزات سنگین مطالعه شد. تحت شرایط بهینه، حد تشخیص برای آنالیز یونهای فلزات سنگین حدود ppb6/1-1/0 به دست آمد. در شرایط بهینه بیشتر از 95% از یونهای آنالیزی با استفاده از این همرسوب دهنده بازیافت شد. روش همرسوبی ارائه شده با موفقیت برای تعیین مس، کبالت، کادمیوم، نیکل، منیزیم، آهن و سرب در نمونههای طبیعی و غذایی به کار برده شد (Soylak and Aydin, 2011). در جدول 2-3 مقایسهی درصد حذف کادمیوم با استفاده از ترکیبات مختلف همرسوب دهنده نشان داده شده است.

جدول 2-3- مقایسه درصد حذف کادمیوم با استفاده از ترکیبات مختلف همرسوب دهنده.
درصد حذف
ترکیبات مورد استفاده
99%-91
MEFMAT
100%-95
Zirconium(IV) hydroxide
95%
Thulium hydroxide
95%
Aluminum hydroxide

2-2-3- تکنیک جداسازی غشا44

غشای مایع، امولسیون پراکندهای است که شامل غشای آلی و فاز داخلی محلول در یک فاز خارجی پیوسته میباشد. حل شونده از طریق حامل اضافه شده به غشا وارد فاز غشا میشود. حل شوندهی انتقال یافته با حامل با یک عامل صلب در سطح داخلی واکنش میدهد و مانع از خارج شدن آن از فاز داخلی میشود. بعد از فرایند جداسازی فاز داخلی خارج و برای استفاده دوباره احیا میشود. مزیت روش جداسازی غشا این است که نیازی به استفاده از مواد شیمیایی ندارد و لجنی تولید نمیشود اما برای محلولهایی حاوی غلظت پایین از یونهای فلزی کاربرد چندانی ندارد زیرا درصد حذف در این حالت خیلی کم است (Rao et al., 2011).
یک غشای چند منظوره برای هشدار بصری و افزایش حذف یون کادمیوم در محلول آبی تهیه و مورد استفاده قرار گرفت. 5,10,15,20-Tetrakis (1-methyl-4-pyridinio) porphyrin tetra (p-toluenesulfonate)، یک لیگاند نشانگر یونی برای یونهای کادمیوم بر روی یک مخلوط کیتوزان45/ استات سلولز است که از طریق پرزهای پلیمری بر روی سطح غشا ثابت شد. پرزهای پلیمری از طریق یک اتم سطحی آغاز کننده پلیمریزاسیون رادیکالی بر روی سطح غشا قرار گرفت. غشای آماده قادر به نمایش تغییر رنگ مشخص در پاسخ به حضور یونهای کادمیوم در محلولهای آبی است. علاوه بر این، غشای مورد نظر عملکرد قابل توجهی در حذف کادمیوم از طریق جذب سطحی نشان داد. نتایج تجربی نشان داد که این فرایند غشایی توسعه یافته قادر به شناسایی خیلی سریع (کمتر از 2 دقیقه) یونهای کادمیوم حتی در محلولهای با غلظت کم (به عنوان مثال mg/L5) است. مطالعات نشان داد که غشا حتی به طور انتخابی در محلولهای حاوی یونهای سدیم، پتاسیم، منیزیم و کلسیم نیز عمل میکند (Zhang et al., 2011).
سلجوقی و موسوی در سال 2012 غشاهای جدید نامتقارن پلیسولفِن با آب دوستی بالا و انتقال دهنده کادمیوم را بررسی کردند. نتایج نشان داد که کادمیوم تا 98% در داخل غشا انتقال مییابد (Saljoughi and Mousavi, 2012).
در یک تحقیق حذف یونهای سرب، کادمیوم، جیوه و مس به وسیلهی غشای چند منظوره PVA46/PEI47 مورد مطالعه قرار گرفت. اثر پارامترهایی از قبیل دما، سختی آب، حضور کمپلکسهای آنیونی کلرید و سایر کاتیونهای فلزی بررسی شد. در این فرایند، ایزوترم جذب از مدل لانگمویر تبعیت میکرد و ظرفیت بالای جذب برای یونهای سرب، کادمیوم و مس را نشان میداد. ظرفیت جذب برای یونهای فلزی که به آسانی هیدرولیز میشوند، بیشتر بود. حداکثر ظرفیت جذب برای سرب mmol/g729/0، برای مس mmol/g692/0 و برای کادمیوم mmol/g525/0 به دست آمد. برای محلولهایی با دو یا چند یون فلزی، گزینشپذیری یونها به ترتیب بیشترین جذب Hg(II) Cu(II) Pb(II) Cd(II) به دست آمد (Bessbousse et al., 2012). در جدول 2-4 مقایسه درصد حذف کادمیوم با استفاده از ترکیبات مختلف در تکنیک جداسازی با غشا نشان داده شده است.

جدول 2-4- مقایسه درصد حذف کادمیوم با استفاده از ترکیبات مختلف در تکنیک جداسازی با غشا.
ترکیبات مورد استفاده
غلظت کادمیوم
درصد حذف

ابتدا
انتها

TOPS 99
mM89/0
ــــــــــ
99%
D2EHPA+TRPO
mM18/0
Mμ5/2
6/98%
Cyannex 923
mM89/0
mM13/0
8/85%
Asymmetric polysulfone
ــــــــ
ــــــــ
98%

2-2-4- تکنیک تبادل یونی48

عملیات تبادل یونی در اصل، واکنش شیمیایی بین یک الکترولیت محلول و یک الکترولیت نامحلول که با هم در تماس هستند، گفته میشود. تبادل یونی بین یون فلز سنگین و یون هیدروژن در رابطه (2-3) نشان داده شده است (Rao et al., 2011).
(2-3) Cd2++2RH CdR2+2H+
که M فلزی دو ظرفیتی و R بخش آلیفاتیک49 تبادگر کاتیونی است. حذف یونهای جیوه، کادمیوم، کلسیم، مس، نیکل و روی به وسیلهی رزین تبادلگر کاتیونی با نام تجاریVP-l AP Polyvinylpyridine با عامل کاتیونی 1,3-dichlor- 5-dimethyl hydantoin مورد مطالعه قرار گرفت. همچنین رزین تبادلگر یونی Lewatit TP260 Cationic با عامل کاتیونی (di-Na+) برای حذف کادمیوم در محلول سولفات مورد استفاده قرار گرفت. در این فرایند در حالتی که نفوذ یونهای کادمیوم کنترل کنندهی واکنش است، جذب کادمیوم روی رزین تبادلگر کاتیونی از معادله لانگمویر50 تبعیت میکند. محققان همچنین حذف کادمیوم را با رزینهای مختلف از قبیل Amberlite IR 120، Dolamite، Dowex 50 W، Amberlite IRC 718 و غیره مورد مطالعه قرار دادند. تبادل یونی معمولا نیازمند هزینهی زیاد تجهیزات و هزینههای عملیاتی بالا (هزینه احیای رزین) است، بنابراین این تکنیک، روشی مناسب برای حذف کادمیوم نیست (Rao et al., 2011).
رزین تبادل کاتیونی قوی، Amberlite IR 120 برای حذف کادمیوم و کروم مورد استفاده قرار گرفت. رزین در دو فرم کاتیونی متفاوت (H+ و Na+) آماده شد. عوامل موثر بر فرایند تبادل یونی شامل غلظت یون فلزی، pH، زمان همزدن و مقدار رزین بود. محدودهی غلظت بین mg/L50-2، محدودهی pH بین 10-2، زمان همزدن بین min60-5 و مقدار رزین بین mg100-50 برای تعیین شرایط بهینه بررسی شد. ظرفیت تبادلگر، رطوبت و شرایط بهینهی رزین در سیستم ناپیوسته تعیین شد. سرعت همزدن در طول آزمایشها 2000 دور در دقیقه بود و غلظت کروم و کادمیوم اولیه و نهایی با استفاده از اسپکتروسکوپی جذب اتمی تعیین شد. شرایط بهینه برای غلظت mg/L20 کادمیوم شامل pH برابر با 5/5، زمان همزدن 20 دقیقه و mg100 رزین بود. نتایج نشان داد که Amberlite IR 120 رزین کاتیونی قوی برای حذف و بازیافت کروم و کادمیوم است (Kocaoba and Akcin, 2005).
رزین تبادلگر کاتیونی نانوپلیسولفونات (گلایسیدیل متاکریلات51) در حذف یونهای کادمیوم از محلولهای سنتزی استفاده شد. در مرحلهی جذب اولیهی سریع، حدود 90% از یونهای کادمیوم در عرض 15 دقیقه جذب شد، در حالی که تعادل بعد از 2 ساعت برقرار شد. ظرفیت جذب تعادلی کادمیوم در محدوده mg/g947/9 تا mg/g480 پلیمر در طول افزایش غلظت اولیه کادمیوم از ppm100 تا ppm5000، تغییر کرد. نتایج نشان داد که غلظت اولیهی کادمیوم، pH محلول و دُز رزین به طور قابل توجهی بر روی میزان جذب و حذف کادمیوم تاثیر میگذارد. با این حال، وابستگی کمی بین میزان حذف و سرعت همزدن، درجهی حرارت محلول و درجهی سولفوناسیون رزین وجود داشت. مرتبه سینتیک واکنش نزدیک مدل سینتیکی مرتبه دو به دست آمد. نتایج نشان داد که نفوذ فیلمی، محدود کننده سرعت واکنش است (Elkady et al., 2011).
زئولیت سنتزی از روغن صدف خاکستر شده به عنوان یک تبادلگر یونی برای تصفیهی فاضلابها از یونهای فلزی استفاده شد. این رزین برای حذف یونهای کادمیوم و سرب استفاده شد. ظرفیت جذب برای سرب و کادمیوم به ترتیب حدود 58/70 و 6/95 میلیگرم به ازای هر گرم زئولیت برای غلظت اولیهی کادمیوم و سرب mg/L100، تخمین زده شد. نتایج به دست آمده با مدل Redlich-Peterson و Sips تصحیح شد و بهترین برازش برای کادمیوم با مدل Sips به دست آمد. طبق نتایج به دست آمده مشاهده شد که این روش پتانسیل زیادی برای حذف کادمیوم و سرب از فاضلابها دارد (Shawabkeh et al., 2004).
رفتار جذب کادمیوم با رزین تبادلگر یونی اسیدی قوی 001×7 با روش جذب استاتیک مطالعه شد. فرایند جذب از جنبههای ترمودینامیکی و سینتیکی مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. تاثیر پارامترهای تجربی از قبیل pH، دما، غلظت اولیه و سرعت جذب مورد بررسی قرار گرفت. نتایج آزمایشگاهی نشان داد که در محدودهی غلظت مطالعه شده، رزین 001×7 توانایی خوبی برای جذب کادمیوم دارد. جذب کادمیوم با این رزین یک فرایند گرمازا بود و فرایند به صورت خود به خودی انجام شد. آنالیز سینتیک فرایند نشان داد که به طور عمده کنترل کنندهی فرایند جذب در رزین 001×7، نفوذ فیلم مایع52 است. بهترین شرایط جذب در pH بین 5-4 به دست آمد. رزین اشباع شده میتواند به وسیلهی محلول اسید نیتریک M3 دوباره احیا شود. بازده دفع برای احیای رزین بیش از 98% بود. حداکثر ظرفیت جذب اشباع شدهی استاتیکی mg355 کادمیوم به ازای یک گرم رزین مرطوب در 20 درجه سانتیگراد بود (Wang et al., 2009).
جذب کادمیوم از محلولهای آبی با رزین NiO در فرایند ناپیوسته در غلظتهای مختلف کادمیوم،

پایان نامه
Previous Entries مقاله رایگان درباره سیاست گذاری، انقلاب فرهنگی، توسعه اجتماعی Next Entries مقاله رایگان درباره ظرفیت جذب، فرایند ترکیب، اکسیداسیون