حذف فلزات سنگین روی و کادمیوم از فاضلاب صنعتی با استفاده از جاذب های آلی و نانو اکسیدهای فلزی

سابقه و هدف :

امروزه به دلیل کاهش منابع آب، استفاده از آب های نامتعارف نظیر فاضلاب مورد توجه ویژه قرار گرفته است. وجود برخی فلزات سنگین در فاضلاب به ویژه فاضلاب صنعتی موارد استفاده از آن را محدود می کند. پژوهش حاضر با هدف بررسی کارایی برخی جاذب های آلی و نانواکسید فلزها در حذف فلزات سنگین روی و کادمیوم از فاضلاب صنعتی انجام شد.

مواد و روش‎ها:

 این پژوهش در چهار مرحله شامل 1) اثر جرم جاذب ها، 2) اثر زمان تماس، 3) اثر غلظت فلزات سنگین و 4) اثر pH بر قابلیت جذب فلزات سنگین روی و کادمیوم از فاضلاب انجام شد. ابتدا فاضلاب با غلظت روی و کادمیوم به ترتیب 40 و 25 میلی گرم در لیتر تهیه شد. چهار جاذب شامل دو جاذب آلی (کاه گندم و الیاف خرما) و دو نانواکسید فلزی (نانو اکسید تیتانیوم و نانو اکسید آهن) هر یک در پنج سطح شامل 2/0، 5/0، 1، 5/1 و 2 گرم در لیتر استفاده شد. برای بررسی اثر زمان و نیز تعیین زمان تعادل، زمان های مختلف تماس برای هر جاذب اعمال شد. به علاوه، تاثیر pH بر کارایی جاذب ها در دامنه بین 3 تا 6 مورد بررسی قرار گرفت. همچنین برای مطالعه اثر غلظت های مختلف روی و کادمیوم بر کارایی جاذب ها، سه سطح آلودگی از ترکیب 40، 80 و 120 میلی گرم روی در لیتر و 25، 50 و 75 میلی گرم کادمیوم در لیتر مورد بررسی قرار گرفت.

یافته‎ ها: 

نتایج نشان داد که با افزایش میزان مصرف جاذب، میزان جذب فلزات سنگین روی و کادمیوم افزایش یافت. با افزایش میزان مصرف جاذب های الیاف خرما، کاه گندم، نانو اکسید تیتانیوم و نانو اکسید آهن از 2/0 به 2 گرم در لیتر، میزان جذب عنصر روی به ترتیب 4/49، 1/17، 1/13 و 4/11 درصد و میزان جذب کادمیوم به ترتیب 1/41، 8/3، 0/18 و 5/1 درصد افزایش نشان داد. در مجموع، مصرف 5/1 گرم در لیتر الیاف خرما، به عنوان حد بهینه این جاذب در حذف روی (2/87 درصد) و کادمیوم (2/46 درصد) از فاضلاب مصنوعی با غلظت روی و کادمیوم به ترتیب 40 و 25 میلی گرم در لیتر شناخته شد. مدت زمان لازم برای رسیدن به شرایط تعادل برای هر دو فلز در تیمارهای کاه گندم، الیاف خرما، نانو اکسید تیتانیوم و نانو اکسید آهن به ترتیب 300، 120، 30 و 30 دقیقه بود. در واقع، نانواکسید فلزها سریع تر از جاذب های آلی به شرایط تعادل رسیدند. جاذب های آلی در pH برابر با 6 و نانواکسیدهای فلزی در pH برابر با 4، بیشترین کارایی در جذب روی داشتند، در حالی که بیشترین کارایی کادمیوم توسط جاذب کاه گندم در pH 5، الیاف خرما در pHهای 6 و 3، نانو اکسید تیتانیوم در pHهای 4 و 3 و نانو اکسید آهن در pHهای 4 و 5 مشاهده شد. همچنین مشخص شد که جاذب های آلی در سطوح کمتر آلودگی و نانواکسید فلزها در سطوح بالاتر آلودگی، کارایی بیشتری در حذف فلزات سنگین مورد مطالعه داشتند.

نتیجه‎ گیری:

 یافته های این پژوهش نشان داد که در فرآیند تصفیه فاضلاب از فلزات روی و کادمیوم، جاذب های آلی دارای مقدار جذب بیشتر و در عوض جاذب های نانو دارای سرعت جذب بیشتری در رسیدن به شرایط تعادل هستند.