پالایش آب های زیرزمینی آلوده به کادمیم با استفاده از نانوذرات آهن در مقیاس آزمایش های پیمانه ای و محیط متخلخل

از آنجا که بخش عمده ای از منابع غذایی از محصولات کشاورزی آبیاری شده با آب های زیرزمینی تامین می شود، پالایش آب های زیرزمینی آلوده با استفاده از روش های داخل محل از قبیل استفاده از حائل های واکنش پذیر تراوا، ضروری به نظر می رسد. با توجه به ضرورت کاهش آلودگی اراضی آلوده به کادمیم در جنوب شهر تهران، در این پژوهش هدف تعیین جاذب کارآمد در نتیجه مقایسه میزان درصد جذب کادمیم توسط جاذب های نانوذرات آهن صفر ظرفیتی با کانی های زئولیت و کلسیت بود. نتایج حاصله حاکی از افزایش قابل توجه درصد جذب کادمیم توسط nZVI نسبت به کلسیم و زئولیت بود. روند افزایش غلظت جاذب نانوذرات آهن از 1 به 2 گرم در لیتر، بر محلول هایی با غلظت 2/0، 5/0 و ppm4 کادمیم بررسی شد و نتایج حاکی از افزایش به ترتیب 5/5، 4/3 و 5/11 درصدی میزان جذب کادمیم پس از گذشت 2 ساعت بود. همچنین در نتیجه افزایش غلظت اولیه آلایندگی از 2/0 به ppm5/0 ، به ازای تزریق 1 و 2 گرم در لیتر نانوذرات آهن پس از گذشت 24 ساعت به ترتیب، 45/5 و 75/7 درصد کاهش میزان جذب گزارش شد. در ادامه اثر شرایط محیطی، تغییرات pH و دما بر میزان جذب بررسی شد. کاهش کادمیم نسبت به غلظت اولیه ppm4 طی 3 ساعت، در شرایط اسیدی (7/3=pH)، 15/37 درصد و در شرایط قلیایی (1/13=pH)، این نسبت به اندازه 75/92 درصد کاهش نشان داد. در نتیجه افزایش دما از 20 به 75 درجه سلسیوس پس از 6 ساعت، غلظت کادمیم 5/38 درصد کاهش داشت. به منظور بررسی اثرات محیط زیستی تزریق نانوذرات در جهت جذب سطحی و ترسیب کادمیم، غلظت یون آهن موجود در محیط اندازه گیری شد. در واکنش محلول ppm5/0 کادمیم با محلول 2 گرم در لیتر جاذب، غلظت یون آهن پس از 24 ساعت نسبت به غلظت اولیه برابر 0041/0 درصد گزارش شد. در آزمایش های صورت گرفته در محیط متخلخل همگن اشباع قائم، تحت جریان آب آلوده با غلظت ppm92/2 ، تزریق جاذب نانوذرات آهن ظرفیت صفر با غلظت 3 گرم در لیتر منجر به کاهش آلایندگی تا زیر حد مجاز آب آشامیدنی شد. در واکنش نانوذرات آهن با کادمیم محلول در محیط، نانوذرات به عنوان جاذب کارآمد عمل نموده و ضمن جذب سطحی کادمیم در نتیجه گذشت زمان، کادمیم موجود در محیط را در نتیجه عمل ترسیب از محیط واکنش خارج ساخت.