Evaluation of natural adsorbents in water and wastewater treatment
Subject Areas : Water and wastewater technology
1 - expert
Keywords: Natural adsorbent, Wastewater treatment, Adsorption, Contamination, Economic efficiency,
Abstract :
With increasing industrial activities and discharging untreated wastewater which contains various environmental pollutants to aquatic environments, problems such as reducing the penetration of light, anaerobic conditions and complications such as allergies and cancer for humans and other living organisms will occur. Surface absorption is one of the most effective and efficient methods for the removal of environmental pollutants and among the common methods for treatment of wastewater, applying natural adsorbents are more efficient than the other methods and is more economic. Since there are many natural adsorbents in nature, they are very inexpensive, they are even free in some cases; adsorption of contaminants by these materials can be a suitable way to remove the toxic substances of contaminated water and industrial wastewater. In this paper, we study some of bioactive adsorbents in order to remove contamination from industrial wastewater.
انصاري، ر، محمد خواه، ع، علايي، س، حذف رنگ¬زا آنيوني قرمزكنگو از محلول¬هاي آبي با استفاده از خاك اره اصلاح شده با پلي آنيلين: بررسي ايزوتروم و سينتيك جذب، نشريه علمي و پژوهشي علوم و فناوري رنگ، 1390، جلد 5، 355-344.
توکلی، محدثه، عابدین زاده، نیلوفر، مروری بر حذف رنگ کنگو¬رد از محلول¬های آبی به روش جذب سطحی، کنفرانس بین المللی عمران، معماری، مدیریت شهری و محیط زیست در هزاره سوم، رشت، 14 شهریور 1395.
خرم فر، شوکا، محمودی، نیاز محمد، آرامی، مختار، قرنجیک، کمال الدین، رنگبری پساب نساجی با جاذب طبیعی پوسته تمر هندی: بررسی ایزوترم و سینتیک جذب، نشریه علمی و پژوهشی علوم و فناوری رنگ، 1388، شماره سوم، 88-81.
ملکوتیان، محمد، موسوی، سید غلامرضا، طولابی، علی، مطالعه کنتیکی و ایزوترم بیو جذب فلزات سنگین به وسیله جلبک اولوتریکس زوناتا از فاضلاب¬های صنعتی، مجله علمی دانشگاه علوم پزشکی ایلام، زمستان 1390، دوره نوزدهم، شماره چهارم، 36-26.
دیوبند، لاله، بهزاد، مجید، برومند نسب، سعید، دیوبند، سارا، بررسی کارایی نانو¬ذرات تهیه شده از خاکستر برگ سدر در حذف سرب از محلول¬های آبی، مجله سلامت و محیط، فصلنامه علمی پژوهشی انجمن علمی بهداشت محیط ایران، بهار 1391، دوره پنجم، شماره اول، 62-51.
ضیاپور، علیرضا، همزه، یحیی، ابیض، علی، استفاده از پسماند سویا به عنوان جاذب رنگ اسید اورانژ 7 از محلول آبی، نشریه علوم و مهندسی جداسازی، 1391، دوره چهارم، شماره دوم، 38-29.
جعفری منصوریان، حسین، محوی، امیر حسین، کرد مصطفی پور، فردوس، علیزاده، مصطفی، مطالعه معادلات تعادلی و سینتیکی حذف رنگ متیلن بلو با استفاده از خاکستر پوست گردو، فصلنامه بهداشت در عرصه، پاییز 1392، دوره اول، شماره سوم، 55-48.
زارعی، سلمان، دهواری، محبوبه، جمشیدی، بهزاد، سعدانی، محسن، بررسی ایزوترم و سینتیک جذب نیکل توسط خاکستر میوه بلوط از محلول¬های آبی، مقاله پژوهشی مجله دانشگاه علوم پزشکی رفسنجان، 1393، دوره سیزدهم، شماره دهم، 908-897.
بلارک، داود، بذرافشان، ادریس، مهدوی، یوسف، جذب زیستی پیرو کتکول توسط جلبک عدسک آبی: مطالعات ایزوترمی و سیسنتیکی، مجله علوم پزشکی زانکو، پاییز 1394، 26-13.
احمدی اسب چین، سلمان، بررسی سینتیک و ایزوترم جذب فیزیک نیکل و روی به وسیله قارچ ساکارومیسس کارلز برژنزیس، زیست فناوری دانشگاه تربیت مدرس، بهار و تابستان 1394، دوره ششم، شماره اول، 45-37.
سلمانی، محمد حسن، رحمانیان، رضا، دانایی، سروش، سلطانیان¬زاده، مریم، ارزیابی فرآیند جذب در حذف رنگ از پساب¬های صنعتی، دو ماهنامه علمی-پژوهشی دانشکده بهداشت یزد طلوع بهداشت، مرداد و شهریور 1394، سال چهاردهم، شماره سوم، 72-60.
گرجیان عربی، محمد حسین، حسینی، عباس، رضایی، حسن، یوسفی، حسین، مفتاح هلقی، مهدی، جذب سطحی کادمیم توسط توده غیر¬زنده جلبک Scenedesmus sp. از محلول¬های آبی: مطالعات ایزوترم، سینتیک و ترمودینامیک، مجله علمی- پژوهشی زیست¬شناسی دریا، تابستان 1395، سال هشتم، شماره سی¬ام، 62-47.
شهبازی، افسانه، زاهدی‌نیا، شیرین، هاشمی، حسین، بررسی کارایی خاک اره صنوبر در حذف متیلن بلو از محلول¬های آبی؛ مطالعات ایزوترم، سینتیک و ترمودینامیک، مجله علمی- پژوهشی عمران مدرس، تیر 1395، دوره شانزدهم، شماره دوم، 172-161.
نجف پور، علی اصغر،داوودی، مجتبی، دهقان، علی اکبر، بختی، سپیده، قادری فر، شیوا، الهه احمدی، بررسی کارایی جاذب هسته و میوه زیتون تلخ در حذف رنگ متیلن بلو از فاضلاب سنتتیک، مجله طنین سلامت، بهار 1395، دوره چهارم، شماره اول، 16-8.
Mahmoodi, N. M, Arami, M. Degradation and toxicity reduction of textile wastewater using immobilized titania Nanophotocatalysis, Journal of Photochemistry and Photobiology. B: Biology. 2009, 94(1), 20- 24.
Inghui, Y, Caoc, Q. Biosorption of Cd2+, Cu2+, Ni2+ and Zn2+ ions from aqueous solutions by pretreated biomass of brown algae, Journal of Hazardous Materials. 2009, 163, 931- 938.
SA, O, Toorisaka, E, Hirata, M, Han, T. Comparative study on kinetic adsorption of Cu(II), Cd(II) and Ni(II) ions from aqueous solutions using activated sludge and dried sludge, Applied Water Science 2013, 3, 321- 325.
Fanchiang, J- M, Tseng, D- H. Degradation of anthraquinone dye C.I. Reactive Blue 19 in aqueous solution by ozonation. Chemosphere. 2009, 77 (2), 214- 221.
Salmani, M. H, Ehrampoush, M. H, Aboiian, M. Comparison between Ag(I) and Ni(II) removal from synthetic nuclear power plant coolant water by iron oxide nanoparticles. Journal of Health Engineering Science. 2013, 11, 21.
Kaur, R, Singh, J, Khare, R, Cameotra, S. S, Ali, A. Batch sorption dynamics, kinetics and equilibrium studies of Cr(VI), Ni(II) and Cu(II) from aqueous phase using agricultural residues. Journal of Applied Water Science. 2013, 3, 207- 218.
Muchanyereyi, N, Matavire, N, Gwatidzo, L and Togarepi, E. Removal of methylene blue from aqueous solution by dehydrated maize tssels. Journal of Chemical Sciences. 2014, 4 (11), 5- 12.
Bulut, Y, Aydın, H. A. kinetics and thermodynamics study of methylene blue adsorption on wheat shells. Journal of Desalination. 2006, 194 (1), 259-267.
Rahmani, A, Zavvar Mousavi, H, Fazli, M. Effect of nanostructure alumina on adsorption of heavy metals. Journal of Desalination. 2010, 253(1-3), 94- 100.
Sihem, A, Lehocinem, B, MINIAI ,H. A. Preparation and characterisation of an natural adsorbent used for elimination of pollutants in wastewater. Journal of Energy Procedia. 2012, 18, 1145- 1151.
Simate, G. S, Maledi, N, Ochieng, A, Ndlovu , S, Zhang, J, Walubita, L, F. Coal- based adsorbents for water and wastewater treatment. Journal of Enviromental Chemical Engineering. 2016, 16, 1- 88.
Tahir, H, Sultan, M, Akhtar, N, Hameed, U, Abid, T. Application of natural and modified sugar cane bagasse for the removal of dye from aqueous solution. Journal of Saudi Chemical Society. 2012, 1- 7.
Moharami, S, Jalali, M. Removal of phosphorus from aqueous solution by Iranian natural adsorbents. Journal of Chemical Engineering Journal. 2013, 223, 328- 339.
Byungryul, A, Chang- Gu, L, Mi- Kyung, S, Jae- Chun, R, Soonjae, L, Seong- Jik, P, Dongye, Zh, Song- Bae, K, Chanhyuk, P, Sang- Hyup, L, Seok, W, Hong, J, Woo, Ch. Applicability and toxicity evaluation of an adsorbent based on jujube for the removal of toxic heavy metals. Journal of Reactive and Functional Polymers. 2015,15, 1- 38.
Sdiri, A, Khairy, M, Bouaziz, S, El-Safty, Sh. A natural clayey adsorbent for selective removal of lead from aqueous solutions. Journal of Applied Clay Science. 2016, 126, 89- 97.
Mittal, A, Teotia, M, Soni, R. K, Mittal, J. Applications of Egg Shell and Egg Shell Membrane as Adsorbents: A Review. Journal of Molecular Liquids. 2016, 16, 1- 48.
Kazemi, Y, Biparva, P, Ashtiani, E. Cerastoderma lamarcki shell as a natural, low cost and new adsorbentto removal of dye pollutant from aqueous solutions: Equilibrium andkinetic studies. Journal of Ecological Engineering. 2016, 88, 82- 89.
Ali, R, Hesham, M, Hamad, A, Hussein, M. M, Malash, G. F. Potential of using green adsorbent of heavy metal removal fromaqueous solutions: Adsorption kinetics, isotherm, thermodynamic, mechanism and economic analysis. Journal of Ecological Engineering. 2016, 91, 317- 332.
Changmai, M, Banerjee, P, Nahar, K, Purkait, M. K. A novel adsorbent from carrot, tomato and polyethylene terephthalate waste as a potential adsorbent for Co(II) from aqueous solution: Kinetic and Equilibrium studies, journal Enviromental Chemical Engineering, 2017, 17, 1- 19.
Sellaoui, L, Cláudio Lima, É, Luiz Dotto, G. L. P, Dias, S. Physicochemical modeling of reactive violet 5 dye adsorption on home-made cocoa shell and commercial activated carbons using the statistical physics theory, Results in Physics. 2017, 7, 233- 237.
Dai, Y, Sun, Q, Wang, W, Lu, L, Liu, M, Li, J, Yang, Sh, Sun, Y, Zhang, K, Xu, J, Zheng, W, Hu, Zh, Yang, Y, Gao, Y, Chen, Y, Zhang, X, Gao, F, Zhang, Y. Utilizations of agricultural waste as adsorbent for the removal of contaminants: A review. Journal of Chemosphere. 2018, 18, 1- 48.
Hao, Zh, Wang, Ch, Yan, Z, Jiang, H, Xu, H. Magnetic particles modification of coconut shell- derived activated carbon and biochar for effective removal of phenol from water. Journal of Chemosphere. 2018, 18, 1- 28.
Ariful Ahsan, M, Krishna Katla, S, Tariqul Islam, M, Angel Hernandez-Viezcas J, Martinez, L, M, Diaz Moreno, C, A, Lopez, J, Singamaneni, S. R, Banuelos, J, Gardea- Torresdey, J, Noveron, J. C. Adsorptive removal of methylene blue, tetracycline and Cr(VI) from water using sulfonated tea waste. Environmental Technology and Innovation. 2018, 18, 1-47.
Khan, A, Wang, X, Gul, K, Khuda, F, Aly, Z, Elseman, A. M. Microwave- assisted spent black tea leaves as cost- effective and powerful green adsorbent for the efficient removal of Eriochrome black T from aqueous solutions, Egyptian Journal of Basic and Applied Sciences. 2018, 18, 1-12.
Marichelvam, M. K, Azhagurajan, A. Removal of Mercury from Effluent Solution by using Banana Corm and Neem Leaves Activated Charcoal. Enviromental Nanotechnology Monitoring and Management. 2018,18.
ارزیابی جاذبهای طبیعی در تصفیه آب و فاضلاب
چکیده
با بیشتر شدن فعاليت‌هاي صنعتي و تخليه فاضلابهاي تصفيه نشده که شامل آلایندههای محیط زیستی مختلف هستند به محيطهاي آبي، مشكلاتي مانند كاهش قابليت نفوذ نور، به وجود آمدن شرايط بي‌هوازي و عوارضی همچون آلرژي و سرطان برای انسان و سایر موجودات زنده ایجاد میشود. روش جذب سطحي به عنوان يكي از اثرگذارترین و کارآمدترین روشها در حذف آلایندههای محیط زیستی مطرح است و در بین روشهای رایج برای تصفیه فاضلاب، کاربرد جاذبهای طبیعی نسبت به روشهای دیگر کارایی بیشتری داشته و از نظر اقتصادی نیز مناسب‌تر میباشد. از آن جایی که جاذبهای طبیعی به وفور در طبیعت وجود دارند و دارای قیمت بسیار ناچیز و حتی در بعضی از موارد بدون هزینه میباشند؛ جذب آلاینده به وسیله این مواد، میتواند روشی مناسب به منظور حذف مواد پرخطر و سمی از آب‌های آلوده و پساب های صنعتی باشد. در این مقاله، به بررسی عملکرد تعدادی از جاذبهای زیستی به منظور حذف آلایندهها از محیطهای آبی و تصفیه فاضلابهای صنعتی و پسابها پرداخته میشود.
واژگان کلیدی: جاذب طبیعی، تصفیه فاضلاب، جذب سطحی، آلاینده، صرفه اقتصادی.
Evaluation of natural adsorbents in water and wastewater treatment
With increasing industrial activity and untreated wastewater discharges that include various environmental pollutants, water contaminates problems such as reducing the penetration of light, causing anemia and complications such as allergies and Cancer is created for humans and other living organisms. Surface absorption is one of the most effective and effective methods for the removal of environmental pollutants. Among the common methods for treatment of sewage, the use of adsorbent natural products are more efficient than other methods and are more economically feasible. Since natural adsorbents are abundant in nature, they are very inexpensive, even in some cases, cost- free; the absorption of contaminants by these materials can be a suitable way to remove toxic and toxic substances of contaminated water and industrial waste water. In this paper, we examine the performance of a number of bioactive adsorbents in order to remove pollutants from aqueous and industrial wastewater treatment plants. Keywords: Natural absorber; Sewage treatment; Adsorption; Pollutant; Economical. |
1- مقدمه
بعضی از آلایندهها سمی هستند و برخی دیگر موجب جهش در موجودات زنده آبزی میشوند. آزادسازی این پسابهای آلوده در اکوسیستم، باعث نابودی زیباییهای طبیعت و اختلال در زندگی آبزیان میشود. علاوه بر این، پایداری ساختار مولکولی آنها موجب مقاومتشان در مقابل تجزیه بیولوژیکی یا شیمیایی میشود. بنابرین، لازم است که این ترکیبات تهدیدکننده حیات، قبل از تخلیه از پسابها حذف شوند [1].
حفاظت از محيط زيست در مقابل آلودگيهايي كه به وسيله صنايع و فناوريهاي مدرن به وجود میآید، يكي از نگرانيهاي دنیای امروز به علت به خطر انداختن سلامت و بهداشت عمومي جامعه میباشد [2].
در سالیان اخير، صنايع، تحت فشار شديد مسئولين و افكار عمومي قرار دارند تا پسابهاي خود را قبل از تخليه به محيطهاي طبيعي، به شکل مطلوبي تصفيه کنند. به همین جهت، يافتن روشهاي مؤثر تصفيه، امري ضروري و اجتنابناپذير است [3].
در اين راستا و به منظور ممانعت از تخريب محیط زيست و آسیب رسیدن به موجودات زنده، پژوهشگران به دنبال روشهايی برای حذف آلايندهها هستند. بر اساس پژوهشهای انجام شده، از بین روشهای رایج، به دلیل هزينه بالا و کارايی پايین بعضی از آنها و يا غیرقابل اجرا بودن، برای طیف وسیعی از آلايندهها، روش جذب، مناسبترين روش میباشد [4].
جذب سطحی، یکی از فرآیندهای متداول برای جذب آلایندهها میباشد و یکی از مهمترین جاذبها در این زمینه کربن فعال است؛ ولی مشکلات ناشی از کاربرد کربن فعال مانند هزینه احیاء، استفاده از آن را با محدودیت مواجه میسازد [5].
بنابراین، محققین برای استفاده از جاذب، ویژگیهای هزینه کمتر و کاربرد آسانتر را برای انتخاب در اولویت قرار دادند. مواد طبیعی مانند کاه، برنج، گندم، خاک اره1، بیومس آزولا2، عدسک3 و گل قرمز و مواد معدنی مانند بنتونیت4، خاک رس5 و کیتوزان6 تعدادی از جاذبهای جدید و ارزان قیمت هستند.
مطالعات نشان داده است که این جاذبها عملکرد بالایی در حذف آلایندهها از محیط زیست دارا میباشند. یکی از راههاي کاهش هزینه، استفاده از مواد ارزان قیمت و در دسترس میباشد.
کاربرد جاذبهای گیاهی در دهههای اخیر، به علت کمهزینه بودن و شرایط پاکسازی محیط از پسماندهای گیاهی، در کشورمان رو به افزایش است [6].
2- سینتیک جذب
يكي از مهمترين عوامل به منظور طراحي سيستم جذب در جهت تعيين زمان اقامت ماده جذب شونده و ابعاد راكتور، پيشبيني سرعت فرآيند جذب ميباشد كه به وسیله سينتيك سيستم كنترل ميشود. سينتيك جذب به خواص فيزيكي و شيميايي ماده جاذب بستگي دارد كه مكانيزم جذب را تحت تأثير قرار ميدهد.
شكل غيرخطي معادله شبه درجه اول در سطر زير نشان داده شده است:
با انتگرالگیری از این رابطه، معادله زیر بهدست میآید:
Ln (
در اینجا، 
، ظرفيت جذب جاذب در حالت تعادل برحسب (mg g-1)، 
مقدار رنگ جذبشده در زمان t برحسب (mg g-1)، 
ثابت سرعت معادله شبه درجه اول برحسب min-1 است. اگر نمودار Log (
بر حسب t برای شرایط آزمایشگاهی رسم شود، خط مستقیمی به دست میآید که ثابت سرعت و ضریب همبستگی 
از این نمودار محاسبه میشود.
رابطه كلي معادله شبه درجه دوم به شکل زير ميباشد:
با انتگرالگیری از این رابطه، معادله زیر بهدست میآید:
k2 ثابت سرعت معادله شبه درجه دوم برحسب g mg-1 min-1 است. با رسم مقادير 
، در مقابل زمان تماس ميتوان مقادير k2 و qe را به ترتیب از طریق شیب و عرض از مبداء منحنی فوق به دست آورد [7].
ايزوترمهاي جذب، معادلاتي براي تشريح حالت تعادل جزء جذبشونده بين فاز جامد و سيال هستند. در جهت تحليل نتايج جذب و بررسي ايزوترمهاي آن، مدلهاي لانگموير و فروندليچ مورد بررسي و مطالعه قرارگرفتند و نتايج تجربي با معادلات مذكور مقايسه گرديدند.
ايزوترم جذب لانگمویر بر سه اصل مهم استوار است:
الف) جذب در مکانهای همگن ويژه در جاذب رخ میدهد.
ب) يک مولکول رنگ تنها يک بار يک مکان را اشغال میکند.
ج) جاذب ظرفیت محدودی برای جذب شونده دارد.
مدل خطی اين ايزوترم به شکل زير ارائه میشود:
=
که در آن Ce غلظت تعادلی فاز مایع (mg L-1)، qe ظرفیت جذب جاذب (mg g-1)، ka ثابت تعادلی جذب (L mg-1) است که مربوط به انرژی ظاهری جذب میشود.
اين ايزوترم يک معادله تجربی است و نشان میدهد که انرژی جذب در هنگام اشغال شدن مراکز جذبکننده يک جاذب، به طور نمايی کاهش میيابد. مدل خطی اين ايزوترم به شرح زير بیان شده است:
Lnqe= Lnkf+ 
در این معادله qe ظرفیت جذب جاذب در تعادل (mg g-1)، Ce غلظت تعادلی ماده جذبشونده در محلول (mg L-1) و Kf ثابت فروندلیچ (L g-1) که مربوط به انرژی پیوند است و نشاندهنده مقدار ماده جذبشونده روی جاذب بر واحد غلظت تعادلی میباشد.
پارامتر ناهمگنی است و nf میزان انحراف از خط جذب است. اگر مقدار nf برابر با یک باشد، جذب خطی است؛ اگر کمتر از یک باشد، فرآیند جذب یک فرآیند شیمیایی است و اگر بالای یک باشد، جذب یک فرآیند فیزیکی مطلوب است [8].
3- پارامترهای مؤثر بر بازدهی جذب
اثر پارامترهای مختلف بر روی جذب سطحی به وسیله محققان مورد بررسی قرار گرفته است. از مهمترین عوامل اثرگذار بر روی جذب سطحی، دما، زمان تماس و غلظت جاذب میباشد.
پژوهشهای انجام شده در اين حوزه نشان داده است که افزايش دما منجر به افزايش جذب میشود؛ به این علت که افزايش دما ممکن است موجب اتفاقاتی از جمله موارد زیر شود:
الف) نفوذ بهتر و سريع مولکولهای ماده جذبشونده در میان لايه خارجی و منافذ داخلی ذرات جاذب
ب) افزايش تحرک يون رنگ
ج) افزايش تعداد مولکولها با افزايش دما که قادر است انرژی کافی را برای انجام فعل و انفعالات با مکانهای فعال در سطوح جاذب به وجود بیاورد.
د) ايجاد اثر تورم در ساختار داخلی جاذب، که ذرات بزرگتر رنگ بتوانند بیشتر در جاذب نفوذ کنند.
ه) با تأثیر روی حلالیت مولکولهای آلاینده، اثر قابل توجهی روی روند جذب خواهد گذاشت. نکته مهم اين است که افزايش ظرفیت جذب با افزايش دما نشان میدهد که فرآيند جذب در طبیعت، فرآيندی گرماگیر است [9].
در مورد رابطه مقدار جذب سطحی و غلظت جاذب مورد استفاده باید به این مطلب توجه کرد که افزایش در جذب با مقدار جاذب میتواند به دلیل افزایش سطح جاذب و میزان دسترسی بیشتر به مکانهای جذب باشد [10].
زمان تماس، یک متغیر مهم دیگر در فرآیند جذب سطحی است. ظرفیت جذب سطحی و بازده حذف آلاینده به وسیله جاذب در محدودهای رابطه مستقیم دارد. پس از آن، سطح جاذب به وسیله مولکولهای ماده جذب شده مسدود و بعد از مدت زمانی پوشانده میشود. وقتی این اتفاق رخ میدهد، جاذب توانایی جذب آلاینده بیشتری ندارد [11].
اين پژوهش، از بین 28 مقاله منتشر شده از سايتهاي مختلف انجام شده است كه در اغلب آنها مزايا و محدوديتهاي كاربرد روش جذب سطحي ارزيابي گردیده است. در اين مقالات، شرايط اصلي عملياتي مؤثر بر فرآيند جذب مانند pH، دما، غلظت آلايندهها و مقدار جاذب در عملكرد تصفيه آلاينده رنگ مورد سنجش قرار گرفته است.
4- انواع جاذبهای طبیعی
4-1 پوسته تمر هندی
خرمفر و همکاران در سال 1388، ایزوترم و سینتیک جذب فرآیند حذف رنگ فاضلاب نساجی به وسیله جاذب طبیعی پوسته تمر هندی7 را مورد مطالعه قرار دادند. در این پژوهش، قابلیت رنگبری رنگزای کاتیونی از فاضلاب رنگی نساجی با استفاده از جاذب طبیعی پوسته تمر هندی مورد بررسی قرار گرفت. رنگزای بازیک آبی 418 به عنوان رنگزای نمونه انتخاب شد.
خصوصیات سطحی پوسته تمر هندی با استفاده از دستگاههای تبدیل فوریه مادون قرمز9 و میکروسکوپ الکترونی پویشی مورد مطالعه قرار گرفت. اثر متغیرهای مهم بر فرآیند رنگبری، مانند مقدار جاذب، غلظت اولیه رنگزا و pH بررسی شد. مقادیر بهینه دز جاذب g L-1 8/0، غلظت اولیه رنگزاmg L-1 50، 8 =pH، دما 25 درجه سانتیگراد و سرعت همزدن rpm 200 در مدت یک ساعت میباشد.
ایزوترم لانگمویر و فروندلیچ و سینتیک جذب درجه اول و دوم به منظور ارزیابی دادهها مطالعه شدند. حضور گروههای عاملی مانند هیدروکسیل و کربونیل در سطح پوسته تمر هندی به وسیله دستگاه تبدیل فوریه مادون قرمز اثبات شد.
نتایج نشان دادند که جذب رنگزا بر روی پوسته تمر هندی از ایزوترم لانگمویر پیروی میکند. همچنین، سینتیک جذب رنگزا روی جاذب از سینتیک مرتبه دوم تبعیت میکند. با مطالعه دادهها این نکته اثبات گشت که پوسته تمر هندی میتواند به عنوان یک جاذب طبیعی در جهت رنگبری رنگزاهای کاتیونی از فاضلاب رنگی نساجی به کار رود [12].
4-2 جلبک اولوتریکس زوناتا
ملکوتیان و همکاران در سال 1390، سینتیک و ایزوترم بیوجذب فلزات سنگین به وسیله جلبک اولوتریکس زوناتا10 از فاضلابهای صنعتی را مورد مطالعه قرار دادند. یکی از تکنولوژیهای اثرگذار به منظور حذف فلزات سنگین، کاربرد جاذبهای زیستی میباشد و علت آن اقتصادی بودن، سادگی روش و سازگار بودن آن با استانداردهای زیست محیطی است. هدف از این پژوهش، بررسی مقدار بیوجذب فلزات مس، روی، سرب و کادمیم به وسیله جلبک اولوتریکس زوناتا از فاضلابهای صنعتی میباشد.
این مطالعه با نمونهبرداری از فاضلاب صنایع مس، باتریسازی و آبکاری شهر کرمان انجام گرفت و مقادیر اولیه فلزات مس، روی، سرب و کادمیم آنها با دستگاه جذب اتمی مشخص شد. در جهت تعیین مقدار جذب فلزات به وسیله جاذب اولوتریکس زوناتا مقادیر مختلفی از جاذب g (2/0، 4/0، 5/0، 1، 5/1) در شرایط pHهای متفاوت (3، 4، 5، 6، 7)، دماهای مختلف (10، 15، 20، 25، 30 درجه سانتیگراد)، زمان تماسهای متفاوت (15، 30، 45، 60، 80 دقیقه) در فاضلابهای مورد نظر تماس داده شدند. سپس، ایزوترمهای جذب و مدلسازی سینتیکی یونهای فلزی بر روی جاذب بر مبنای آزمون مدلهای ایزوترم لانگمویر، فروندلیچ و سینتیکهای درجه اول و دوم مشخص شدند.
مقدار حذف فلزات به وسیله جاذب اولوتریکس زوناتا متفاوت بود. در دمای بهینه 25 درجه سانتیگراد، pH بهینه 4 برای فلزات مس و سرب، pH بهینه 5 برای فلزات روی و کادمیم، زمان تماس تعادلی 60 دقیقه و مقدار جاذب g L-1 5/1 میزان حذف فلزات مس، روی، سرب و کادمیم به ترتیب 2/98، 96، 4/98 و 7/94 درصد بود و میزان حذف فلز سرب بیشتر از دیگر فلزات بود.
بر اساس نتایج کسب شده، جذب فلزات از مدلهای فروندلیچ، لانگمویر و معادله سینتیک درجه دوم پیروی میکند. پارامترهای ایزوترم نشان میدهد که ظرفیت جذب فلز سرب بیشتر است، ولی جذب فلز مس و کادمیم با انرژی بیشتری انجام شد. با توجه به راندمان بالای جذب، جلبک اولوتریکس زوناتا قادر است به صورت مؤثر در جهت بیوجذب فلزات سنگین از فاضلابهای صنعتی استفاده شود [13].
4-3 خاکستر برگ گیاه سدر
دیوبند و همکاران در سال 1391، کارایی نانوذرات تهیه شده از خاکستر برگ گیاه سدر11 را در حذف سرب از محیطهای آبی بررسی کردند. این مطالعه به شکل ناپیوسته و با تغییر فاکتورهای مهمی مانند (8-3) pH، زمان تماس (120-5) دقیقه و مقدار جاذب (L-1 g 50-1) در غلظت mg L-1 10 محلول فلزی سرب مورد مطالعه قرار گرفت.
سینتیکهای جذب سرب بر روی جاذبهای آماده شده بر اساس مدلهای هو و همکاران و لاگرگرن و تطابق دادههای جذب با ایزوترمهای جذب لانگمویر و فروندلیچ بررسی شدند.
بررسی دادهها بیانگر این است که با افزایش pH از 3 تا 5 راندمان جذب افزایش یافته و در pHهای بالاتر از 5 یونهای فلزی رسوب کردهاند. افزایش زمان تماس باعث افزایش کارایی جذب میشود و با افزایش مقدار جاذب نانومتری راندمان جذب ابتدا افزایش و سپس کاهش مییابد. دادههای کسب شده در این پژوهش نشان میدهد که جذب سرب از مدل سینتیکی هو12 و ایزوترم لاگرگرن13 پیروی میکند [14].
4-4 پسماند سویا
ضیاءپور و همکاران در سال 1391، کاربرد پسماند سویا14 به عنوان جاذب رنگ اسید اورانژ 7 از محلول آبی را مورد مطالعه قرار دادند. در اين پژوهش، پسماند ليگنوسلولزي سويا15 براي جذب رنگ اسيداورانژ 7 مورد بررسي قرار گرفت. ابتدا، اثر غلظت رنگ اسيداورانژ 7، pH، دما و زمان تماس بر مقدار جذب بررسي شد و سپس، تبعيت ايزوترم جذب از مدلهاي لانگموير و فروندليچ مورد مطالعه قرار گرفت.
نتايج نشان داد كه كارايي جذب به مقدار زيادي به pH محلول و به مقدار كمتري به دماي محلول بستگی دارد. سرعت جذب رنگ اسيد اورانژ 7 با پسماند سويا بسیار بالا است و جذب در مدت زمان كمي به اتمام میرسد.
نتايج بررسي ايزوترم جذب نشان میدهد كه هر دو مدل براي توصيف جذب رنگ اسيد اورانژ 7 با سويا مناسب میباشند. حداكثر ظرفيت جذب رنگ اسيد اورانژ 7 به وسیله پسماندهاي سويا برابر با mg g-1 54/17 محاسبه شد كه از بعضي از جاذبهاي ارزان قیمت بررسی شده بيشتر و از بعضي ديگر مانند پسماند ليگنوسلولزي كلزا كمتر میباشد [15].
4-5 خاکستر پوسته گردو
منصوریان و همکاران در سال 1392، معادلات تعادلی و سینتیکی حذف رنگ متیلن بلو با استفاده از خاکستر پوسته گردو16 را مورد مطالعه قرار دادند.
در اين تحقيق، اثر متغيرهاي مهمی مانند pH (13-2)، زمان تماس واکنش (250-30 دقیقه)، مقدار جاذب (mg L-1 5-2/0) و غلظت اولیه رنگ (mg L-1 250-25) در کارايي حذف رنگ از فاضلاب سنتتيک مورد بررسي قرار گرفتند. همچنين، رفتار جذبی رنگها به وسیله ايزوترمهاي فروندليچ و لانگموير و سينتيک جذب آنها، مورد سنجش قرار گرفت. آناليز دادهها و رسم نمودارها با استفاده از برنامه اکسل و ضريب رگرسيون انجام گرفت.
بالاترين کارايي حذف رنگ متيلن بلو از محلول در pH بهینه برابر با 10، مدت زمان 150 دقیقه و دوز جاذب g L-1 3 حاصل شد که براي غلظت رنگزاي mg L-1 100 حدود 25/93 درصد به دست آمد.
ايزوترمهاي تعادل به وسيله معادلات لانگموير و فروندليچ آناليز شدند و نشان دادند که اين آزمايشها از مدل فروندليچ پيروي ميکند (85/0=(R.
این ایزوترمها همچنين نشان میدهند که سينتيک جذب براي سه غلظت رنگ اوليه mg L-1 100، 150 و 200 با معادله شبه درجه دوم مطابقت بیشتری دارد (99/0(R=.
کارايي بيشتر از 90 درصدي جاذب تهيه شده در حذف رنگ متيلن بلو از محيط آبي نشان میدهد که ميتوان از آن به عنوان يک جاذب طبيعي مؤثر و ارزان قيمت در فرآيندهاي تصفيه استفاده کرد. استفاده از اين تکنيک به منظور حذف آلايندههاي رنگي از محيطهاي آبي پيشنهاد میشود [16].
4-6 خاکستر میوه بلوط
زارعی و همکاران در سال 1393، جذب نیکل به وسیله خاکستر میوه بلوط17 از محلولهای آبی و ایزوترم و سینتیک آنها را بررسی کردند. نیکل (ΙΙ) از آلایندههاي مهم محیط زیست به شمار میرود و غلظتهاي بالاي آن موجب سرطان ریه، سینوس بینی و استخوان میشود. بنابراین، ضروری است که براي حفاظت از سلامت انسانها و محیط زیست، نیکل اضافی از فاضلاب صنایع حذف شود. لذا، این پژوهش با هدف بررسی کارایی خاکستر میوه بلوط در حذف نیکل انجام شده است.
این مطالعه، در مقیاس آزمایشگاهی انجام گرفت. در مطالعه پیشرو، اثر پارامترهایی مانند pH، زمان تماس، جرم جاذب و غلظت اولیه نیکل بررسی شد.
ایزوترم دادههاي تجربی با استفاده از معادلات لانگمویر، فروندلیچ و تمکین مورد سنجش قرار گرفت. همچنین، به منظور تعیین بهترین مدل سینتیک جذب یونهاي نیکل بر روي خاکستر میوه بلوط، از معادلات سینتیک شبه درجه اول، شبه درجه دوم و الوویچ استفاده شد.
دادههای حاصل از این تحقیق نشان میدهد که ظرفیت جذب به عواملی از قبیل pH محلول، زمان تماس، جرم جاذب و غلظت اولیه یونهاي نیکل بستگی دارد. pH بهینه براي جذب نیکل برابر با 7 میباشد و با افزایش جرم جاذب و زمان تماس، راندمان حذف افزایش یافت؛ با افزایش غلظت اولیه نیکل نیز، راندمان حذف کاهش یافت. نتایج نشان دادند که دادههاي آزمایشگاهی مطابقت بهتري با ایزوترم فروندلیچ دارند و بهترین مدل سینتیک جذب برای آنها مدل سینتیکی شبه درجه دوم میباشد.
پژوهش حاضر، بیانگر این نکته است که خاکستر میوه درخت بلوط ایرانی به عنوان یک جاذب مؤثر و دوستدار محیط زیست در حذف یونهاي نیکل از محلولهاي آبی به کار میرود [17].
4-7 جلبک عدسک آبی
بلارک و همکاران در سال 1394، جذب زیستی پیروکتکول به وسیله جلبک عدسک آبی و ایزوترم و سینتیک این فرآیند را مورد مطالعه قرار دادند. پیروکتکول18 به عنوان آلایندهای دارای تقدم که در غلظتهای پایین نیز برای موجودات زنده اثرات بسیار بدی دارد، طبقهبندی میشود. لذا، هدف از این پژوهش، بررسی جذب پیروکتکول به وسیله جاذب عدسک آبی اصلاح شده از محلولهای آبی است.
این مطالعه، به صورت آزمایشگاهی و به شکل ناپیوسته انجام شد. در این بررسی، اثر پارامترهای گوناگونی از قبیل زمان تماس، pH، غلظت اولیه پیروکتکول و غلظت بیومس بر عملکرد جاذب مورد مطالعه قرار گرفت. نمونهها با دو بار تکرار مورد آزمون قرار گرفتند و مدلهای مختلف ایزوترم و سرعت واکنش جذب از روش مقایسه ضریب رگرسیون تحلیل شدند. نهایتاًً، غلظت باقیمانده پیروکتکول به روش کروماتوگرافی مایع با عملکرد بالا19 مورد سنجش قرار گرفت.
نتایج نشان میدهد که سطح ویژه جاذب m2 g-1 30 میباشد. حداکثر جذب پیروکتکول در pH برابر با 3 و دز جاذب g L-1 4 و زمان تماس 90 دقیقه به دست آمد.
با افزایش غلظت بیس فنل از mg L-1 25 تا 200، کارایی حذف، از حدود 2/98 درصد به 4/71 درصد کاهش یافت. نتایج این پژوهش بیانگر این نکته است که جذب، بیشترین همبستگی را با مدل لانگمویر و سنتیک درجه دو نشان میدهد.
به طورکلی، گیاه عدسک آبی به عنوان جاذب ارزان قیمت و بسیار اثرگذاری در تصفیه فاضلابهای صعنتی و یا محلولهای آبی دارای ترکیبات فنلی به کار میرود [18].
4-8 قارچ ساکارومیسس کارلزبرژنیس
احمدی اسب چین در سال 1394، سینتیک و ایزوترم جذب فلز نیکل و روی به وسیله قارچ ساکارومیسس کارلزبرژنزیس20 را بررسی کرد. فلزات سمی موجب آلودگی پساب بیمارستانها و کارخانهها میشوند؛ بنابرین، حذف آنها از محیطزیست ضروری میباشد.
مخمر ساکارومیسس کارلزبرژنزیس از سازمان پژوهشهاي علمی صنعتی ایران به صورت لیوفیلیزه دریافت شده و در محیط YEDPA کشت داده شد و به منظور تکثیر مالت اکسترکت براث21 مورد استفاده قرار گرفت.
در این پژوهش، تأثیر پارامترهایی از قبیل اسیدیته، دما، سینتیک و ایزوترم جذب فلز نیکل و روي به وسیله ساکارومیسس مطالعه شد. بیشترین میزان جذب نیکل و روی در محیط اسیدی حدود 5/5 و 6 درصد بود. بررسیهای سینتیکی نشان داد که جذب زیستی نیکل و روي به سرعت به وسیله بیومس ساکارومیسس انجام شد و بیشترین حذف در کمتر از 30 دقیقه اول آزمایش صورت گرفت. بررسی جذب نیکل و روي به وسیله ساکارومیسس فعال و غیرفعال نشانگر این نکته است که بیشترین جذب به وسیله حالت فعال مخمر انجام شده است.
مقدار جذب نیکل و روي به وسیله ساکارومیسس غیرفعال شده به وسیله اتوکلاو و سدیم آزید و دي نیترو فنل مورد بررسی قرار گرفته است. بیشینه میزان جذب نیکل و روي به ترتیب mmol g-1 65/0 و 47/0 میباشد. حذف فلزات سمی و سنگین از پساب بیمارستانها به وسیله قارچ ساکارومیسس با کارایی بالا انجام میشود [19].
سلمانی و همکاران در سال 1394، فرآیند جذب در حذف رنگ از پسابهای صنعتی را مطالعه کردند. در اين پژوهش از 45 مقاله منتشر شده از نشریههای مختلف بين سالهاي (2014-1997) میلادی استفاده شد كه در بیشتر آنها مزايا و محدوديتهاي كاربرد روش جذب سطحي مورد سنجش قرار گرفته است. در اين مقالات، شرايط اصلي عملياتي مؤثر بر فرآيند جذب مانند pH، دما، غلظت آلايندهها و مقدار جاذب در عملكرد تصفيه آلاينده رنگ مطالعه شدند.
اين پژوهش مروري نشان داد كه فاكتور pH در بیشتر تحقیقات متناوباً مطالعه و اثر آن به طور گستردهای در جهت تصفيه پسابهاي آلوده شده به رنگ بررسي شد. مطالعات بیانگر این نکته است كه در آيندهای نزديك، بهترین روش به منظور تصفيه در سيستمهاي پيچيده، فرآيند جذب میباشد. فرآيند جذب براي حذف آلايندههاي آلي و اصلاح فلزات در سيستمهاي يك رآكتوري ناپيوسته كارايي خوبي نشان داده است. علاوه بر اين، از فرآيندهاي متعارف، جذب به عنوان يكي از مؤثرترين روشها به منظور تصفیه فاضلاب آلی و معدني با غلظت آلاينده كمتر از mg L-1 1000 شناخته شده است.
باید به این نکته توجه داشت كه هزينه تصفيه كامل از آب آلوده متفاوت است و به فرآيند بهكار رفته و شرايط محل بستگی دارد. به طوركلي، از عوامل كليدي در انتخاب يك روش، كاربردي بودن، سادگي طرح و مقرون به صرفه بودن آن است كه فرآيند جذب اين مزايا را ارائه كرده و براي حذف رنگ از پسابها مناسب میباشد [20].
4-9 جلبک سندسموس
گرجیان عربی و همکاران در سال 1395، جذب سطحی کادمیم به وسیله توده غیرزنده جلبک سندسموس22 از محلولهای آبی را مورد مطالعه قرار دادند.
امروزه، آلودگی به فلزات سنگین به یکی از مهمترین مشکلات زیست محیطی تبدیل شده است. جذب با استفاده از مواد زیستی مانند باکتری، قارچ، مخمر و جلبکها به عنوان یک فناوری زیستی مقرون به صرفه در جهت درمان پسابهای دارای فلزات سنگین در نظر گرفته میشود. هدف از این مطالعه، بررسی عملکرد توده سلولی غیرزنده جلبک به عنوان جاذب زیستی در حذف کادمیوم از محلولهای آبی میباشد.
مقدار جذب کادمیوم به وسیله جاذب از پارامترهای غلظت، pH، درجه حرارت و زمان تماس در مقیاس آزمایشگاهی و در سیستم ناپیوسته تأثیرپذیر است. غلظت کادمیوم با دستگاه جذب اتمی اندازهگیری شد. یافتههای جذب به وسیله مدلهای ایزوترم لانگمویر و فروندلیچ و سینتیک جذب با مدلهای شبه درجه اول و شبه درجه دوم و معادله ترمودینامیک تشریح شدند. نتایج نشانگر این نکته است که مقادیر بهینه جذب برابر با مقدار جاذب g 1/0، غلظت mg L-1 40، 5 =pH، دمای 20 درجه سانتیگراد و زمان تعادلی 45 دقیقه است که در این شرایط مقدار حذف 71/98 درصد به دست آمد.
در بررسیها، سینتیک جذب از مدل شبه درجه دوم پیروی کرد و دادههای آزمایشی به وسیله ایزوترم فروندلیچ توصیف شدند. بر اساس بررسیهای ترمودینامیکی جذب، واکنش خودبهخودی، گرماده و غیرتصادفی است. با بررسی طیفبینی تبدیل فوریه مادون قرمز مشخص شد که گروههای عاملی C=O، OH― و NH― نقش مهمی در فرآیند جذب سطحی داشتند. نهایتاً، کارایی بالای 71/98 درصدی فرآیند جذب سطحی در این مطالعه نشان داد که جلبک سندسموس توانایی خوبی در حذف فلز کادمیم داراست و میتواند به عنوان عاملی در جهت حذف کادمیم از پسابها مورد استفاده قرار بگیرد [21].
4-10 خاک اره صنوبر
شهبازی و همکاران در سال 1395، کارایی خاک اره صنوبر در حذف متیلن بلو از محلولهای آبی و همچنین ایزوترم، سینتیک و ترمودینامیک آنها را بررسی کردند. در اين مطالعه، کارايی خاک اره صنوبر23 به عنوان يکی از ضايعات چوبی در حذف متیلن بلو از پساب، بررسی شده است.
ايزوترمها با استفاده از مدلهای ايزوترم لانگمویر و فروندلیچ و سینتیکهای جذب با استفاده از مدلهای شبه درجه اول، شبه درجه دوم، الوويچ و نیز مدل نفوذ درون ذرهای مورد مطالعه قرار گرفت و مشاهده شد که رفتار فرآيند موردنظر از مدل ايزوترمی لانگمویر (996/0R2=) تبعیت کرده و سینتیک آن بر واکنش شبه درجه دوم (999/0R2= ) منطبق میشود و اين ساز و کار به وسیله جذب سطحی و نفوذ درون ذرهای کنترل شده است.
همچنین، پارامترهای ترمودينامیکی سیستم جذب از قبیل تغییر در آنتالپی، آنتروپی و انرژی آزاد گیبس اندازهگیری و ارزيابی شدند. بیشینه ظرفیت جذب خاک اره صنوبر در جذب رنگ کاتیونی متیلن بلو در شرايط بهینه برابر با mg g-1 85/26 بوده است. نتايج نشان داد که خاک اره صنوبر، جاذب طبیعی مناسبی در جذب رنگ متیلن بلو از پساب محسوب میشود و در شرايط بهینه درصد جذبی برابر با 68/84 درصد را داراست [22].
4-11 هسته و میوه زیتون تلخ
نجفپور و همکاران در سال 1395، کارایی جاذب هسته و میوه زیتون تلخ در حذف رنگ متیلن بلو از فاضلاب سنتتیکی را بررسی کردند. رنگها از مهمترين آلايندههاي مصنوعي فاضلاب صنايع نساجي به شمار میآیند که سمي، سرطانزا، جهشزا و غيرقابل تجزيه بيولوژيکي هستند.
هسته و ميوه زيتون تلخ از جاذبهاي طبيعي ارزان قيمتي هستند که جايگاه ویژهای را در تصفيه پساب نساجي دارند. اين پژوهش، با هدف تعيين کارايي جاذب هسته و ميوه زيتون تلخ در حذف رنگ متيلن بلو از فاضلاب سنتتيک انجام گشت.
در اين تحقیق، به منظور تعيين ویژگیهای ساختاري جاذب از طيف تبديل فوريه مادون قرمز (FT- IR) و ميکروسکوپي الکترون روبشی24 (SEM) استفاده گردیده است. تأثیر پارامترهاي مختلف مانند غلظت اوليه رنگ ( mg L-1 100-10)، مقدار جاذب ( g L-1 1/1-1/0)، زمان تماس ( 60-0 دقیقه) و pH ( 10-4) بر ميزان حذف رنگ مورد بررسی قرار گرفت و در نهایت سينتيک و ايزوترم جذب رنگ به وسیله جاذب مورد نظر نيز مطالعه گرديد. غلظت رنگ به وسیله دستگاه اسپکتروفتومتر در طول موج ۶۶۵ نانومتر تعيين گشت.
بیشترین حذف رنگ در شرايط غلظت رنگ mg L-1 5/32، غلظت جاذب g L-1 85/0، زمان تماس ۴۵ دقيقه و pH برابر با 5/8 به مقدار 25 درصد به دست آمد. غلظت اوليه رنگ بيشترين اثر را بر ميزان حذف آن داشت (0001/0=P). نتايج حاصله نشان میدهد که سينتيک فرآيند جذب از مدل سينتيک شبه درجه دوم (99/0-95/0=R2) و دادههای تعادلی از مدل ایزوترمی لانگمویر (98/0=R2) مطابقت میکند.
هسته و ميوه زيتون تلخ میتوانند رنگ متيلن بلو را به راحتی حذف کنند. pH بهينه حذف اين رنگ به وسیله اين جاذب در محدوده قليايي ميباشد و بیشتر فاضلابهاي نساجي داراي pH قليايي ميباشد؛ لذا اين جاذب، جاذبي مناسب و مقرون به صرفه در جهت حذف رنگ از فاضلاب صنايع نساجي است [23].
علاوه بر مقالات فارسی، تعدادی دیگر از مقالات چاپ شده در نشریات بینالمللی نیز، مورد مطالعه قرار گرفت؛ در اینجا به تعدادی از آنها اشاره میکنیم.
4-12 زباله غلات محلی
شیهم25 و همکاران در سال 2012، آمادهسازی و عملکرد جاذب طبیعی مورد استفاده برای حذف آلایندهها از فاضلاب را مورد مطالعه قرار دادند. امروزه، استفاده از زباله به عنوان یک ماده خام به منظور تولید کربن متخلخل به طور گستردهای در تصفیه آب و فاضلاب انجام میشود. استفاده از این کربنها در صنایع شیمیایی و پتروشیمی یک مؤفقیت بزرگ محسوب میشود.
هدف این مطالعه، تشخیص طبیعت جاذبی است که از غلات محلی به دست میآید. این جاذب با آلایندههای آلی (فنول، رنگها) و آلایندههای معدنی (مس، روی و کادمیوم) آزمایش شده است و نتایج خوبی از آنها کسب گردیده است. خصوصیات جاذب مورد نظر به وسیله روش تئوری بی ئی تی و میکروسکوپ الکترونی روبشی در جهت به دست آوردن ايده در مورد مورفولوژی و ساختار حفره و مکانهای فعال سایت بررسی گردید [24].
4-13 ذغال سنگ
سیمیت26 و همکاران در سال 2016، رفتار جاذب ذغال سنگ برای سیستمهای آب و فاضلاب را مورد مطالعه قرار دادند. ذغال سنگ مانند سایر سوختهای فسیلی از قبیل نفت و گاز طبیعی، عمدتاً به عنوان منبع انرژی غیرقابل تجدید استفاده میشود. این یک منبع معدنی فیزیکی منحصر به فرد است که تقریباً به طور کامل از مواد آلی تشکیل شده است و درصد کمی از عناصر، مانند هیدروژن، اکسیژن، گوگرد و نیتروژن را دارا میباشد.
اعتقاد بر این است که ذخایر ذغال سنگ زیرزمینی حدوداً 250 تا 300 میلیون سال پیش تشکیل شدهاند؛ یعنی زمانی که قسمت اعظمی از زمین، یک باتلاق پوشیده شده با جنگل انبوه و مکانی برای رشد گیاهان بوده است.
این پژوهش، به بررسی کاربرد ذغال سنگ نه به عنوان یک منبع انرژی برای تولید برق، بلکه به عنوان یک جاذب کمهزینه در فرآیندهای تصفیه آب و فاضلاب میپردازد. در واقع، امروزه جاذبهای مبتنی بر ذغال سنگ هنوز وجود دارند که مزایای قابل توجهی در استفاده از آنها به دست آمده است.
استفاده از ذغال سنگهای دریافت شده، سختیگیری شده، سولفون شده، لجن کربن، دوتایی کیتوزان، خاکستر ذغال سنگ و خاکستر ذغال سنگ مشتق شده از زئولیت نیز به طور گسترده مورد بحث قرار گرفتهاند.
از این بررسیها آشکار میشود که اگر چه ظرفیت تبادل انواع جاذبهای مبتنی بر ذغال سنگ با آلایندههای مختلف به طور قابل توجهی پایینتر است؛ اما در مقایسه با سایر فرمهای جاذب، پتانسیل زیادی را برای استفاده از ذغال سنگ به عنوان وسیلهای برای حذف تعدادی از آلایندهها از آب و فاضلاب نشان میدهد. با این حال، به دلیل کمبود اطلاعات مربوط به هزینه، مقایسه هزینهها دشوار است [25].
4-14 مواد زائد کارخانه قند
تهیر27 و همکاران در سال 2012، کاربرد قند طبیعی و اصلاح شده با قارچ برای حذف رنگ را بررسی کردند. در پژوهش حاضر، مواد زائد کارخانه قند (قارچ) به عنوان جاذبی کمهزینه در فرمهای طبیعی و اصلاح شده استفاده شد و برای حذف رنگ سبز مالاشیت به کار رفت.
قارچ نیشکر28(SB)، قارچ کربن29(CSB) و قارچ خاکستر پرواز30(FA-SB) به عنوان جاذب برای حذف رنگ سبز مالاشیت از محلولهای آبی مورد آزمایش قرار گرفتند. حذف رنگ، توسط فرآیند جذب، تحت شرایط بهینهسازی غلظت رنگ، مقدار جاذب، دما و زمان تماس انجام شد و برای تعیین غلظت رنگ، قبل و بعد از جذب، روش اسپکتروفتومتریک مورد استفاده قرار گرفت.
دادههای تعادلی با ایزوترمهای لانگموير، فروندليچ و دوبينين- رادوشکویچ مطابقت دارند و مقادیر ثابتهای متناظر آنها از دامنهها و وقفههای مربوط به نقشههای آنها ارزیابی شده است.
دادههای آزمایشی توسط معادله لانگمویر در محدوده M 4-10×1-5-10 ×1 بهترین پاسخ را ارائه میدهند. نتایج کسب شده نشان دادند که C-SB ظرفیت جذب بهتری را نسبت به سایر جاذبها دارا میباشد و این امر به علت افزایش سطح تماس جاذب برای تصفیه شیمیایی میباشد. پارامترهای ترمودینامیکی ∆G، ∆Hو ∆S نیز، در این پژوهش مورد بررسی قرار گرفتند.
مقادیر ∆G نشانگر رفتار خودبهخودی سیستم میباشد. جاذب اصلاح شده C-SB درصد حذفی حدود 89 درصد را نشان میدهد و به شکلگیری سطح اصلاح شده جدید و افزایش در سطح آن میانجامد. این روش، میتواند به عنوان روشی جایگزین و کمهزینه به منظور حذف رنگ و تصفیه از پسابهای نساجی به کار رود [26].
4-15 بنتولیت، کلسیت، کائولیت، زئولیت
محرمی و جلالی در سال 2013، حذف فسفر از محلولهای آبی به وسیله جاذبهای طبیعی ایرانی را بررسی کردند. حذف فسفر (P) از محلولهای آبی با استفاده از جاذبهای بنتونیت، کلسیت، کائولینیت31 و زئولیت32 به منظور تعیین شرایط عملیاتی بهینه از جمله زمان جذب، pH و دوز جذب مورد مطالعه قرار گرفت.
ایزوترمهای جذب به وسیله ایزوترم فروندلیچ به خوبی شرح داده شد و دادههای آزمایشی بیشتر از همه با مدل لانگمویر (به جز کلسیت) مطابقت داشتند. حداکثر ظرفیت جذب فسفر به ترتیب برابر با mg L-1 82/1، 37/0، 32/0 و 28/0 برای کلسیت، زئولیت، کائولینیت و بنتونیت میباشد. تجزیه و تحلیل دادهها نشان داد که ترتیب ظرفیت واجذبی برابر با بنتونیت> زئولیت> کائولینیت> کلسیت است.
دادههای اندازهگیری شده برای جذب فسفر بر روی جاذب به عنوان تابعی از pH برای پیشبینی جذب فسفر با استفاده از مدل دولایهای به کار رفت. نتایج نشان دادند که مدل دولایهای میتواند جذب فسفر بر روی جاذبها را بیشتر از دامنه pH گسترده کند.
شاخصهای اشباع محلول جاذب33 (SIs) و جذب فسفر با استفاده از برنامه MINTEQ نسخه 3/2 بررسی شد و احتمال بارگیری مواد معدنی به وسیله میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد مطالعه قرار گرفت. با توجه به تصاویر SEM و SI ها، حذف بالای فسفر با استفاده از جاذبها تا حدودی به علت تهنشینی فسفر انجام شد. بررسی پارامترهای ترمودینامیکی اثبات میکند که فرآیند گرماگیر و خود به خودی میباشد [27].
4-16 عناب
آن و همکاران در سال 2015، کاربرد و ارزیابی سمیت جاذبی بر اساس عناب34 را به منظور حذف فلزات سنگین و سمی مورد مطالعه قرار دادند. حذف فلزات سنگین از فاضلابهای صنعتی اهمیت بسیاری دارد و علت آن سمی بودن فلزات سنگین در محیط زیست میباشد. در این مطالعه، بررسی مکانیزم و کارایی حذف فلزات سنگین سمی با یک جاذب سازگار با محیط زیست انجام شد. انواع مختلف جاذبهای ساخته شده از عناب با تغییر درجه حرارت خشک شدن دانههای ژل و روش آلودگی برای اجزای عناب سنتز شدند.
حداکثر ظرفیت جذب برای یونهای سرب و مس با استفاده از مدل ایزوترم لانگمویر تعیین شد و با DJB-A-S-F (دانه عناب فریز و خشک شده ساخته شده از محلول جوشان عناب اتوکلاو شده) و بالاترین مقدار در mg g-1 44/60 برای سرب و mg g-1 33/20 برای مس به دست آمد.
علاوه بر این، خصوصیات جاذبهای مختلف نیز به وسیله روش تئوری بی ئی تی35 (BET)، میکروسکوپ الکترونی روبشی و طیفسنجی پراش اشعه ایکس36 (EDX) و طیفسنجی جرمی کروماتوگرافی گازی37 (GC-MS) برای شناسایی اجزای DJB-A-S-F قبل و بعد از جذب فلزات سنگین مورد استفاده قرار گرفت (pb-DJB-A-S-F و Cu-DJB-A-S-F).
همچنین، آزمایش سیتوتوکسی سیتی درون آزمایشگاهی به این منظور انجام شد که آیا اتصال فلزات سنگین به DJB-A-S-F باعث افزایش سمیت سلولی می شود یا خیر؟ در نتیجه، هیچ تفاوتی در قابلیت زنده ماندن سلول بین DJB-A-S-F و آنهایی که به فلزات سنگین مرتبط بودند، مشاهده نشده است که این نکته نشان میدهد؛ جاذبهای توسعه یافته، جاذبهایی غیرسیتوتوکسیک با سازگاری خوب هستند. بنابراین، DJB-A-S-F یک جاذب امیدوار کننده برای حذف فلزات کاتدی سمی سنگین از فاضلاب است [28].
4-17 خاک رس
سدیری38 و همکاران در سال 2016، جاذب طبیعی خاک رس برای حذف انتخابی سرب از محلولهای آبی را مورد بررسی قرار دادند. مواد معدنی رسی یک طبقه بدون رنگ از مواد هستند که به مدت طولانی به عنوان جاذب به دلیل ظرفیت تبادلشان، پشتیبانی کاتالیزوری بالای آنها، سطح ویژه بزرگ و هزینههای کم شناخته شدهاند. این رسهای طبیعی از منطقهای در جنوب تونس برای حذف یونهای سرب از محیطهای آبی جمعآوری شدهاند.
نتایج نشان دادند که رس طبیعی نمونهها، عمدتاً از سیلیکا، آلومینا، آهن و اکسید منیزیم تشکیل شده است. دادههای آزمایشی بیانگر این نکته است که نمونههای مورد مطالعه، اغلب رسوبات یونهای سرب را از آب حذف میکنند و راندمان حذف یون سرب حدوداً mg g-1 4/86 به وسیله جاذب رس میباشد.
بر اساس دادههای آزمایشی به دست آمده، فرآیند جذب از سینتیک شبه درجه دوم پیروی میکند و بیشتر از 95 درصد از کل ظرفیت جذب در مدت 30 دقیقه اول رخ داده است. این نتایج اثبات میکند که رس کرتاسه اولیه تونس برای جذب یونهای سرب از محیط آبی، یک جاذب طبیعی مؤثر است [29].
4-18 پوسته تخم مرغ
میتال39 و همکاران در سال 2016، کاربرد پوسته تخم مرغ و غشای پوسته تخم مرغ را مورد بررسی قرار دادند. از آن جایی که مصرف تخم مرغ در سراسر جهان بسیار بالا است؛ منجر به دسترسی آسان به آن میشود. مقدار دفع زبالههای تخم مرغ، به ویژه پوسته تخم مرغ40 (ES) و غشای پوسته تخم مرغ41 (ESM) نیز، بسیار زیاد میباشد.
دفع ES و ESM همیشه مشکل خاصی برای حوزههای مربوط به غذا، نانوایی و غیره میباشد. به همین علت، در سالهای اخیر، تلاش برای استفاده از ES و ESM به منظور تولید بیودیزل و کلاژن افزایش یافته است، اما از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نیست.
از بین مواد زائدی که به عنوان مواد منفجره احتمالی مواد شیمیایی خطرناک وجود دارند، ES و ESM به عنوان جاذبهای غیرسمی، همهکاره و کارآمد ظاهر شده است. در ده سال گذشته، رشد سیستماتیک در استفاده از ES و ESM به عنوان جاذب به منظور حذف انواع ارگانیک و همچنین، مواد شیمیایی خطرناک معدنی از فاضلاب را شاهد بودهایم.
این بررسیها نشان میدهد که ES و ESM در فرمهای اصلاح شده شیمیایی و طبیعی آنها نیز وجود دارد و دارای نتایج عالی برای حذف انواع مختلف رنگها، اسید اگزالیک، فنل، آفتکشها، اسید هیومیک42، داروها، سورفکتانتها، پلی سایکلیک هیدروکربنها43، فلزات سنگین، فلزات گرانبها و نور، اکتینیدها، فلورایدها و غیره میباشد.
در سالهای اخیر، نانوذرات پودر غشای پوسته تخم مرغ به عنوان جاذب، کاربردهای قابل توجهای دارد. گزارشهایی نیز، در مورد استفاده از مواد نانوساختار CHAP مشتق شده از ES، به منظور حذف کادمیم و یون سرب از فاضلاب در دسترس هستند. در حال حاضر، مقاله ذکر شده، تلاشی در جهت خلاصه کردن تحقیقات انجام گرفته در این زمینه میباشد [30].
4-19 صدف
کاظمی و همکاران در سال 2016، کاربرد صدف راه راه44 به عنوان جاذب طبیعی، کمهزینه و جدید برای حذف آلاینده رنگ مالاشیت از محلولهای آبی و سینتیک و ترمودینامیک این فرآیند را بررسی کردند.
پوسته صدف راه راه یکی از جاذبهای قابل دسترس، بسیار کارآمد و نسبتاً ارزان قیمت به منظور حذف آلاینده رنگ مالاشیت میباشد و برای به دست آوردن شرایط بهینهسازی از طراحی تاگوچی استفاده شد.
پوسته صدف راه راه، به طور عمده از مواد معدنی تشکیل شده است، بنابراین جاذب مناسبی برای حذف آلاینده رنگ میباشد. pH محلول، اندازه ذرات پودر صدف راه راه، دوز جاذب، زمان تماس، دما و غلظت اولیه رنگ مالاشیت به عنوان عوامل مؤثر در فرآیند جذب مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج نشان دادند که حداکثر جذب در pH حدوداً 5 رخ میدهد و زمان رسیدن به تعادل برای این رنگ 60 دقیقه به دست آمد.
دادههای آزمایشی بیانگر این نکته است که فرآیند جذب از ایزوترم جذب فروندلیچ و سینتیک شبه درجه دوم پیروی میکند و بیشترین ظرفیت جذب برای رنگ سبز مالاشیت mg g-1 84/35 در دمای K 303 میباشد. مورفولوژی سطح جاذب قبل و بعد از فرآیند جذب به وسیله میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مورد مطالعه قرار گرفت و پژوهشگران به این نتیجه رسیدند که پودر صدف راه راه دارای پتانسیل بسیار زیادی به عنوان جاذب، برای حذف مالاشیت سبز میباشد [31].
4-20 بادام زمینی
علی و همکاران در سال 2016، پتانسیل کاربرد جاذب سبز به منظور حذف فلزات سنگین از محلولهای آبی را بررسی کردند و سینتیک جذب، ایزوترم، ترمودینامیک و مکانیزم آنها را مورد تجزیه و تحلیل اقتصادی قرار دادند.
چرم بادام زمینی45 یکی از زبالههای زراعی طبیعی و محلی میباشد که به وفور در مصر یافت میشود. بادام زمینی به عنوان یک جاذب، بدون انجام گرفتن هیچ گونه عملیات شیمیایی یا فیزیکی برای حذف یونهای مس از محلولهای آبی استفاده میشود.
اثرات پارامترهای مختلف مانند pH اولیه، زمان تماس، اندازه ذرات، مقدار جاذب، دمای محلول و غلظت اولی Cu(II) برای سیستم جذب دستهای مورد بررسی قرار گرفتند. شرایط عملیاتی شامل زمان تماس یک ساعت، سرعت چرخش 150 دور در دقیقه، دمای 25 درجه سانتیگراد، 4pH= ، مقدار جاذب یک گرم پوسته بادام زمینی و اندازه ذرات کوچکتر از mL50 /µm 250 از غلظت ppm 150 محلول یون مس میباشد.
حداکثر ظرفیت جذب پوسته بادام زمینیmg g-1 13/14 است. چندین مدل سینتیکی برای تشخیص مکانیزم جذب یون مس به وسیله پوسته بادام زمینی مورد بررسی قرار گرفته است. مطالعه نتایج کسب شده نشان میدهد که فرآیند جذب از مدلهای سینتیکی شبه درجه دوم و نفوذ درون ذرهای پیروی میکند و این اثبات میکند که مكانیزم جذب، شیمیایی و فیزیکی میباشد.
طبق بررسیهای انجام شده دادههای آزمایشی از ایزوترم جذب لانگمویر و فروندلیچ پیروی میکنند. پارامترهای ترمودینامیکی مورد مطالعه قرار گرفته و نشان میدهند که جذب Cu(II) با استفاده از پوسته بادام زمینی گرماگیر و غیرمجاز است. این پژوهش، بر این نکته تأکید دارد که پوسته بادام زمینی میتواند به عنوان جایگزینی مؤثر، اقتصادی و سازگار با محیط زیست به منظور حذف ( Cu(IIاز محلولهای آبی به کار رود [32].
4-21 هویج، گوجه فرنگی و پلی اتیلن ترفتالات زباله
چنگمایی46 و همکاران در سال 2017، یک جاذب جدید ساخته شده از هویج، گوجه فرنگی و پلی اتیلن ترفتالات زباله را به عنوان جاذب پتانسیلی برای حذف) Cu(II از محلولهای آبی مورد مطالعه قرار دادند.
یونهای فلزات سنگین در فاضلاب بر روی سلامت انسان، زندگی آبزیان و اکوسیستمها تأثیر بدی میگذارند. با توجه به این که فنآوریهای مورد استفاده برای حذف این آلایندهها اغلب گران است با این حال، حذف آنها ضروری میباشد و به راحتی قابل دسترسی نیست.
در این مطالعه، جاذب جدیدی ترکیب شده از هویج، گوجه فرنگی و پلی اتیلن ترفتالات47 فعالشده، آماده گردیده است. ذرات جاذب سنتز شده با استفاده از طیفسنجی مادون قرمز فوریه (FTIR)، طیفسنجی پراش اشعه ایکس (XRD)، میکروسکوپ الکترونی گسیل میدانی48 (FESEM)، اشعه ایکس پراکنده49 (EDX) و دستگاه ترموگرافی50 (TGA) شناسایی شدند. اثر پارامترهای مختلف مانند pH، زمان تماس و مقدار جاذب به منظور حذف ( Cu(II مورد بررسی قرار گرفت.
ایزوترمهای جذبی مانند لانگمویر و فروندلیچ برای بررسی رفتار تعادلی سیستم جذب مورد مطالعه قرار گرفتند. مدل لانگمویر، مناسبترین مدل برای جذب آلاینده (Cu(II به وسیله جاذب سنتزشده با ظرفیت جذب mg g-1 50/312 میباشد [33].
4-22 پوسته نارگیل
سلائی و همکاران در سال 2017، مدلسازی فیزیکو- شیمیایی جذب رنگ راکتیو بنفش 5، بر روی پوسته نارگیل و کربن فعال تجاری را با استفاده از تئوری فیزیک آماری بررسی کردند.
دو مدل تعادلی بر اساس فیزیک آماری، به عنوان مثال، مدل تکلایه با انرژی تک و مدل چندلایه با اشباع به منظور دسترسی به جنبههای فضایی51 و پر انرژی در جذب رنگ راکتیو بنفش 5 (RV-5) بر کربن فعال پوسته نارگیل (AC) و کربن فعال تجاری (CAC) در دماهای مختلف ( از K 298 تا 323) توسعه داده شدند.
نتایج نشان میدهد که مدل چندلایه با اشباع، قادر به نشان دادن سیستم جذب بوده است. این مدل، فرض میکند که جذب به وسیله شکلگیری تعدادی از لایهها رخ میدهد. مقدار n از 10/1 به 98/2 رسیده است و این نکته نشان میدهد که مولکولهای جذب شده در یک سطح شیبدار بر روی سطح جاذب در محلول متراکم میشوند.
مطالعه تعداد کل لایههای تشکیل شده (1 + L2) نشان میدهد که مانع فضایی، عامل غالبی است. توضیحات تعامل جاذب- جذبشونده به وسیله محاسبه انرژی جذب، بیانگر این نکته است که این فرآیند با جذب فیزیکی52 از آنجا که مقادیری پایینتر از kJ mol-1 40 را دارا است، در طبیعت رخ میدهد [34].
4-23 پساب کشاورزی
دائی و همکاران در سال 2018، کاربرد پساب کشاورزی به عنوان جاذب را برای حذف آلایندهها مورد بررسی قرار دادند. در سالهای اخیر، فعالیتهای صنعتی گوناگون موجب ایجاد آلودگی جدی در محیط زیست شده است. با توجه به هزینههای بسیار پایین عملیاتی و انعطافپذیری بالا، جذب، یکی از مؤثرترین فنآوریها محسوب میشود.
زبالههای کشاورزی شامل ساختارهای شل و متخلخل میباشند و دارای گروههای عملکردی مانند گروه کربوکسیل و هیدروکسیل هستند؛ بنابراین، میتوان آنها را به عنوان مواد جاذب بیولوژیکی مورد استفاده قرار داد. زبالههای کشاورزی مزایای بسیاری مانند هزینه کم و قدرت تجدیدپذیری دارند. این چشم انداز برای استفاده جامع از منابع در هنگام استفاده از کنترل آلودگی محیط زیست مفید میباشد.
در این مقاله، وضعیت پژوهشهای انجام شده در ارتباط با زبالههای کشاورزی در جذب آلايندهها را مروری میکنیم. عوامل مهم و اثرگذار در جذب، مکانیسم جذب بیولوژیکی و پارامترهای مرتبط با جذب، کاربرد جاذب زباله کشاورزی در مهندسی و جذب در فاز مایع و گاز نیز در اینجا مورد مطالعه قرار گرفته است [35].
4-24 ذرات مغناطیسی پوسته نارگیل
هائو و همکاران در سال 2018، تغییر ذرات مغناطیسی حاصل از کربن فعال پوسته نارگیل و زیست تخریبی آنها را به منظور حذف مؤثر فنل از آب بررسی کردند.
جداسازی و بازیابی مواد کربنی مغناطیسی آلوده به آلایندهها از محیط زیست به تازگی به موضوعی نگرانکننده بدل گردیده است. بدین منظور، لازم است که توانایی تغییرات جذب و مکانیزم کربن فعال و زیست تخریب شده به وسیله ذرات مغناطیسی اصلاحشده مورد بررسی اساسی قرار گیرد. در اینجا، تغییرات مغناطیسی کربن فعال حاصل از پوسته نارگیل، ذغال سنگ و یک ذغال چوب و اثر آن بر روی حذف فنل از آب مورد مطالعه قرار گرفته است.
کربن فعال مغناطیسی53 (MAC) و بیوشار مغناطیسی54 (MBC) با کمک تهنشینی آمادهسازی شدند. افزایش جرم حساسیت مغناطیسی و اسپکتروسکوپی اشعه ایکس (EDX) نشان داد که ذرات مغناطیسی با مؤفقیت روی سطح مواد کربنی باکره55 (VCM) پوشانیده شدهاند.
اصلاح مغناطیسی موجب افزایش ناحیه سطح گشته، حجم منافذ کربن فعال را پر کرده و از خواص ساختاری بیوشار محافظت کرده است. کربن فعال مغناطیسی دارای نرخ جذب پایینتر (g mg-1 min-1 641/10) از کربن فعال باکره (g mg-1 min-1 575/20) میباشد؛ در حالی که بیوشار مغناطیسی نمایش داده شده با نرخ جذب بالاتر ( g mg-1 min-1618/0) با بیوشار باکره (g mg-1 min-1 040/0) که مربوط به فرآیند حمل و نقل عمومی بود، مقایسه میشود.
نتایج کسب شده از مدل لانگمویر پیشنهاد میدهد که حداکثر ظرفیت جذب جاذبهای سه کربنی به وسیله تغییرات مغناطیسی افزایش یافته است. حذف پیشرفته فنول پس از فرآیند مغناطیسی ممکن است به افزایش مساحت سطح ویژه حجم منافذ منجر شود. از میان VCMs/ MCCs، کربن حاصل از پوسته نارگیل مغناطیسی با مساحت سطح m2 g-1 84/951 عملکرد جذب آلودگی آلی بیشتری را نشان میدهد. این یافته این حقیقت را درباره مکانیزم جذب مغناطیسی AC/ BC برای فنل بیان میدارد و یک راهنما برای انتخاب کامپوزیت مغناطیسی به منظور حذف آلودگی آلی به طور مؤثر فراهم میکند. طبق اطلاعات به دست آمده، سینتیک این فرآیند از سینتیک درجه اول و دوم پیروی میکند [36].
4-25 تفاله چای سولفوناته
احسان و همکاران در سال 2018، حذف رنگ متیلن بلو، تترا سایکلین و کروم 6 از آب را با استفاده از تفاله چای سولفوناته56 (STW) مورد مطالعه قرار دادند.
جاذبهای زیستی به دلیل قابل توجه بودن به طور مداوم برای تصفیه فاضلاب مورد بررسی قرار میگیرند. مزایای استفاده از این جاذبها کاربرد آسان، هزینه کم، مقرون به صرفه بودن و سازگاری آنها با محیط زیست میباشد.
شکل کربنیزه بیومس آلی حاصل از تفاله چای سولفوناته، ظرفیت جذب بالایی برای متیلن آبی (mg g-1 1007)، تتراسایکلین ( mg g-1381) و کروم 6 (mg g-1 438) در دمای اتاق دارا میباشد. اثرات دوز، زمان، pH و درجه حرارت بر روی جذب به طور سیستماتیک بررسی شدند.
نمونههای جذب شده (Cr- adsorbed STW) با استفاده از طیفسنجی فوتوالکترون اشعه ایکس57، طیفسنجی رزونانس اسپین- الکترون58 و پراکندگی اشعه ایکس با زاویه دید کم59 (SAXS) مشخص گردیدند. به منظور تجزیه و تحلیل نمونههای آب، از روشهای پلاسمای جفتشده القایی- طیفسنج نشر نوری60 (ICP- OES) و طیفسنجی UV- Vis استفاده شد.
بررسی دادههای آزمایشی نشان داد که اطلاعات کسب شده با ایزوترمهای لانگمویر و فروندلیچ مطابقت دارد و از سینتیک درجه دوم پیروی میکند. یک فیلتر جریان مداوم آب نیز، بر اساس عملکرد جاذب تفاله چای توانایی خود را به منظور تصفیه فاضلاب نشان میدهد. جذب بالای آلایندهها، جاذب ارزانی مانند (STW) را به یک ماده حیاتی به منظور تصفیه آب در مقیاس تجاری مبدل ساخته است [37].
4-26 برگ چای سیاه
خان و همکاران در سال 2018، اثر برگهای چای سیاه در حذف رنگ اریو کروم بلک تی در محلولهای آبی با استفاده از امواج مایکروویو (MSTL) را بررسی کردند.
در این پژوهش، برگ چای سیاه به عنوان جاذب سبز ارزان قیمت برای حذف رنگ اریو کروم بلک تی از محلولهای آبی استفاده شد و به کمک امواج مایکروویو مورد استفاده قرار گرفت. pHpzc برای MASTL، برابر با 6/4 به دست آمد.
شرایط آزمایش از قبیل pH، زمان تماس، دما، غلظت جاذب و غلظت رنگ اریو کروم بلک تی به منظور تعيين تعامل این رنگ با MASTL بهينه گرديد. ايزوترم جذب به وسیله مدلهای لانگموير، فروندليچ، تمكين و دوبينين- رادوشکویچ61 بررسی شد و نتايج بیان میکند كه مدل لانگموير بهترين دادههاي جذب را دارا میباشد. دادههای سینتیکی، تطابق خوبی را با مدلهای سینتیکی شبه درجه اول و شبه درجه دوم نشان دادند.
ظرفیت جذب تکلایهای به میزان mg g-1 72/242 در دمای 25 درجه سانتیگراد محاسبه شد. دادههای ترمودینامیکی محاسبه شده از ایزوترمهای جذبی وابسته به دما نشان میدهد که فرآیند جذب خودبهخودي، گرماگیر و فيزيکوشيميايي میباشد. نتایج نشان میدهد که MASTL میتواند به عنوان یک جاذب ارزان قیمت سبز به منظور حذف مؤثر رنگ اریو کروم بلک تی از محلولهای آبی در پاکسازی آلودگی محیط زیست استفاده شود [38].
4-27 گیاه چریش و ریشه موز
ماریچلوام62 و آزاگوراجان63 در سال 2018، حذف عنصر جیوه از فاضلاب با استفاده از ذغال فعال گیاه چریش64 و ریشه موز65 را مورد مطالعه قرار دادند. جیوه، یکی از خطرناکترین مواد شیمیایی میباشد. این عنصر، به دلیل ذخیرهسازی زیستی در بدن و سمیت آن، برای سلامت انسان مضر خواهد بود.
روشهای مختلف فیزیکی و شیمیایی به وسیله پژوهشگران برای حذف فلزات سنگین مانند جیوه پیشنهاد شده است. با این حال، بیشتر این تکنیکها پرهزینهاند. از این رو، در این مطالعه، تلاش میشود که جذب جیوه از محلولهای آبی بررسی شده و ذغال فعال ریشه موز و گیاه چریش به عنوان جاذب کمهزینه به کار رود.
عملکرد گروههای کربوکسیلی به وسیله دستگاه FTIR مطالعه گردید و وجود آن اثبات شد. پارامترهایی مانند دوز جاذب، pH، زمان تماس، دما و غلظت آلاینده در این پژوهش مورد بررسی قرار گرفت. مطالعات انجام گرفته نشان دادند که ذغال فعال ریشه موز و گیاه چریش میتواند در صنایع به منظور حذف جیوه استفاده شود [39].
5- بحث و نتیجهگیری:
با مطالعه 28 مقاله چاپ شده در نشریات محیط زیستی مختلف داخلی و خارجی و بررسی آنها به این نکته پی میبریم که روش جذب سطحی، روشی کارآمد و مفید برای تصفیه انواع پسابهای صنعتی میباشد و قابلیت جالب توجهی در اجرا شدن در فاز صنعتی را دارا میباشد. شرایط اصلی مهم در فرآیند جذب سطحی شرایطی مانند pH، دما، غلظت آلایندهها و مقدار جاذب است. در اغلب مقالات منتشر شده، pH بهینه برای فرآیند جذب سطحی، حدوداً خنثی گزارش شده است و واکنشها در دمای اتاق به وقوع پیوستهاند. افزایش مقدار جاذب، سبب افزایش کارایی حذف آلاینده گشته و افزایش غلظت اولیه آلاینده موجب کاهش کارایی حذف آن میگردد. دادههای آزمایشی نیز، اغلب با ایزوترم لانگمویر و فروندلیچ مطابقت داشته و از سینتیک درجه دوم پیروی میکنند.
با ارزیابی پژوهشهای مورد مطالعه قرار گرفته به این نکته پی میبریم که جاذبهای طبیعی در فرآیند جذب سطحی کارایی بسیار خوبی ( اغلب مواقع بالای 80 درصد) از خود نشان داده و یکی از بهترین و بیخطرترین جاذبها در فرآیند جذب سطحی محسوب میشوند و این موضوع بالاترین حسن استفاده از این جاذبها در تصفیه آب آشامیدنی میباشد، زیرا جاذبهای شیمیایی مانند آلوم عوارض و خطراتی همچون بیماری آلزایمر را در بدن انسان ایجاد میکنند.
در نتیجه، روش جذب سطحی، روشی ساده، آسان و کارآمد محسوب میشود و جاذبهای طبیعی، ارزانترین و بیخطرترین جاذبها در صنعت تصفیه آب و فاضلاب هستند.
1. Mahmoodi, N. M, Arami, M. Degradation and toxicity reduction of textile wastewater using immobilized titania
Nanophotocatalysis, Journal of Photochemistry and Photobiology. B: Biology. 2009, 94(1), 20- 24.
2. Inghui, Y, Caoc, Q. Biosorption of Cd2+, Cu2+, Ni2+ and Zn2+ ions from aqueous solutions by pretreated biomass of brown algae, Journal of Hazardous Materials. 2009, 163, 931- 938.
3. انصاري، ر، محمد خواه، ع، علايي، س، حذف رنگزا آنيوني قرمزكنگو از محلولهاي آبي با استفاده از خاك اره اصلاح شده با پلي آنيلين: بررسي ايزوتروم و سينتيك جذب، نشريه علمي و پژوهشي علوم و فناوري رنگ، 1390، جلد 5، 355-344.
4. SA, Ong, Toorisaka, E, Hirata, M, Han, T. Comparative study on kinetic adsorption of Cu(II), Cd(II) and Ni(II) ions from aqueous solutions using activated sludge and dried sludge, Applied Water Science 2013, 3, 321- 325.
5. Fanchiang, J- M, Tseng, D- H. Degradation of anthraquinone dye C.I. Reactive Blue 19 in aqueous solution by ozonation. Chemosphere. 2009, 77 (2), 214- 221.
6. Salmani, M. H, Ehrampoush, M. H, Aboiian, M. Comparison between Ag(I) and Ni(II) removal from synthetic nuclear power plant coolant water by iron oxide nanoparticles. Journal of Health Engineering Science. 2013, 11, 21.
7. Kaur, R, Singh, J, Khare, R, Cameotra, S. S, Ali, A. Batch sorption dynamics, kinetics and equilibrium studies of Cr(VI), Ni(II) and Cu(II) from aqueous phase using agricultural residues. Journal of Applied Water Science. 2013, 3, 207- 218.
8. توکلی، محدثه، عابدین زاده، نیلوفر، مروری بر حذف رنگ کنگورد از محلولهای آبی به روش جذب سطحی، کنفرانس بین المللی عمران، معماری، مدیریت شهری و محیط زیست در هزاره سوم، رشت، 14 شهریور 1395.
9. Muchanyereyi, N, Matavire, N, Gwatidzo, L and Togarepi, E. Removal of methylene blue from aqueous solution by dehydrated maize tssels. Journal of Chemical Sciences. 2014, 4 (11), 5- 12.
10. Bulut, Y, Aydın, H. A. kinetics and thermodynamics study of methylene blue adsorption on wheat shells. Journal of Desalination. 2006, 194 (1), 259-267.
11. Rahmani, A, Zavvar Mousavi, H, Fazli, M. Effect of nanostructure alumina on adsorption of heavy metals. Journal of Desalination. 2010, 253(1-3), 94- 100.
12. خرم فر، شوکا، محمودی، نیاز محمد، آرامی، مختار، قرنجیک، کمال الدین، رنگبری پساب نساجی با جاذب طبیعی پوسته تمر هندی: بررسی ایزوترم و سینتیک جذب، نشریه علمی و پژوهشی علوم و فناوری رنگ، 1388، شماره سوم، 88-81.
13. ملکوتیان، محمد، موسوی، سید غلامرضا، طولابی، علی، مطالعه کنتیکی و ایزوترم بیو جذب فلزات سنگین به وسیله جلبک اولوتریکس زوناتا از فاضلابهای صنعتی، مجله علمی دانشگاه علوم پزشکی ایلام، زمستان 1390، دوره نوزدهم، شماره چهارم، 36-26.
14. دیوبند، لاله، بهزاد، مجید، برومند نسب، سعید، دیوبند، سارا، بررسی کارایی نانوذرات تهیه شده از خاکستر برگ سدر در حذف سرب از محلولهای آبی، مجله سلامت و محیط، فصلنامه علمی پژوهشی انجمن علمی بهداشت محیط ایران، بهار 1391، دوره پنجم، شماره اول، 62-51.
15. ضیاپور، علیرضا، همزه، یحیی، ابیض، علی، استفاده از پسماند سویا به عنوان جاذب رنگ اسید اورانژ 7 از محلول آبی، نشریه علوم و مهندسی جداسازی، 1391، دوره چهارم، شماره دوم، 38-29.
16. جعفری منصوریان، حسین، محوی، امیر حسین، کرد مصطفی پور، فردوس، علیزاده، مصطفی، مطالعه معادلات تعادلی و سینتیکی حذف رنگ متیلن بلو با استفاده از خاکستر پوست گردو، فصلنامه بهداشت در عرصه، پاییز 1392، دوره اول، شماره سوم، 55-48.
17. زارعی، سلمان، دهواری، محبوبه، جمشیدی، بهزاد، سعدانی، محسن، بررسی ایزوترم و سینتیک جذب نیکل توسط خاکستر میوه بلوط از محلولهای آبی، مقاله پژوهشی مجله دانشگاه علوم پزشکی رفسنجان، 1393، دوره سیزدهم، شماره دهم، 908-897.
18. بلارک، داود، بذرافشان، ادریس، مهدوی، یوسف، جذب زیستی پیرو کتکول توسط جلبک عدسک آبی: مطالعات ایزوترمی و سیسنتیکی، مجله علوم پزشکی زانکو، پاییز 1394، 26-13.
19. احمدی اسب چین، سلمان، بررسی سینتیک و ایزوترم جذب فیزیک نیکل و روی به وسیله قارچ ساکارومیسس کارلز برژنزیس، زیست فناوری دانشگاه تربیت مدرس، بهار و تابستان 1394، دوره ششم، شماره اول، 45-37.
20. سلمانی، محمد حسن، رحمانیان، رضا، دانایی، سروش، سلطانیانزاده، مریم، ارزیابی فرآیند جذب در حذف رنگ از پسابهای صنعتی، دو ماهنامه علمی-پژوهشی دانشکده بهداشت یزد طلوع بهداشت، مرداد و شهریور 1394، سال چهاردهم، شماره سوم، 72-60.
21. گرجیان عربی، محمد حسین، حسینی، عباس، رضایی، حسن، یوسفی، حسین، مفتاح هلقی، مهدی، جذب سطحی کادمیم توسط توده غیرزنده جلبک Scenedesmus sp. از محلولهای آبی: مطالعات ایزوترم، سینتیک و ترمودینامیک، مجله علمی- پژوهشی زیستشناسی دریا، تابستان 1395، سال هشتم، شماره سیام، 62-47.
22. شهبازی، افسانه، زاهدی نیا، شیرین، هاشمی، حسین، بررسی کارایی خاک اره صنوبر در حذف متیلن بلو از محلولهای آبی؛ مطالعات ایزوترم، سینتیک و ترمودینامیک، مجله علمی- پژوهشی عمران مدرس، تیر 1395، دوره شانزدهم، شماره دوم، 172-161.
23. نجف پور، علی اصغر،داوودی، مجتبی، دهقان، علی اکبر، بختی، سپیده، قادری فر، شیوا، الهه احمدی، بررسی کارایی جاذب هسته و میوه زیتون تلخ در حذف رنگ متیلن بلو از فاضلاب سنتتیک، مجله طنین سلامت، بهار 1395، دوره چهارم، شماره اول، 16-8.
24. Sihem, A, Lehocinem, B, MINIAI ,H. A. Preparation and characterisation of an natural adsorbent used for elimination of pollutants in wastewater. Journal of Energy Procedia. 2012, 18, 1145- 1151.
25. Simate, G. S, Maledi, N, Ochieng, A, Ndlovu , S, Zhang, J, Walubita, L, F. Coal- based adsorbents for water and wastewater treatment. Journal of Enviromental Chemical Engineering. 2016, 16, 1- 88.
26. Tahir, H, Sultan, M, Akhtar, N, Hameed, U, Abid, T. Application of natural and modified sugar cane bagasse for the removal of dye from aqueous solution. Journal of Saudi Chemical Society. 2012, 1- 7.
27. Moharami, S, Jalali, Mohsen. Removal of phosphorus from aqueous solution by Iranian natural adsorbents. Journal of Chemical Engineering Journal. 2013, 223, 328- 339.
28. Byungryul, An, Chang- Gu, Lee, Mi- Kyung, Song, Jae- Chun, Ryu, Soonjae, Lee, Seong- Jik, Park, Dongye, Zhao, Song- Bae, Kim, Chanhyuk, Park, Sang- Hyup, Lee, Seok, Won. Hong, Jae- Woo, Choi. Applicability and toxicity evaluation of an adsorbent based on jujube for the removal of toxic heavy metals. Journal of Reactive and Functional Polymers. 2015,15, 1- 38.
29. Sdiri, A, Khairy, M, Bouaziz, S, El-Safty, Sh. A natural clayey adsorbent for selective removal of lead from aqueous solutions. Journal of Applied Clay Science. 2016, 126, 89- 97.
30. Mittal, A, Teotia, M, Soni, R. K, Mittal, J. Applications of Egg Shell and Egg Shell Membrane as Adsorbents: A Review. Journal of Molecular Liquids. 2016, 16, 1- 48.
31. Kazemi, Y, Biparva, P, Ashtiani, E. Cerastoderma lamarcki shell as a natural, low cost and new adsorbentto removal of dye pollutant from aqueous solutions: Equilibrium andkinetic studies. Journal of Ecological Engineering. 2016, 88, 82- 89.
32. Ali, R, Hesham, M, Hamad, A, Hussein, M. M, Malash, G. F. Potential of using green adsorbent of heavy metal removal fromaqueous solutions: Adsorption kinetics, isotherm, thermodynamic, mechanism and economic analysis. Journal of Ecological Engineering. 2016, 91, 317- 332.
33. Changmai, M, Banerjee, P, Nahar, K, Purkait, M. K. A novel adsorbent from carrot, tomato and polyethylene terephthalate waste as a potential adsorbent for Co(II) from aqueous solution: Kinetic and Equilibrium studies, journal Enviromental Chemical Engineering, 2017, 17, 1- 19.
34. Sellaoui, L, Cláudio Lima, É, Luiz Dotto, G. L. P, Dias, S. Physicochemical modeling of reactive violet 5 dye adsorption on home-made cocoa shell and commercial activated carbons using the statistical physics theory, Results in Physics. 2017, 7, 233- 237.
35. Dai, Y, Sun, Q, Wang, W, Lu, L, Liu, M, Li, J, Yang, Sh, Sun, Y, Zhang, K, Xu, J, Zheng, W, Hu, Zh, Yang, Y, Gao, Y, Chen, Y, Zhang, X, Gao, F, Zhang, Y. Utilizations of agricultural waste as adsorbent for the removal of contaminants: A review. Journal of Chemosphere. 2018, 18, 1- 48.
36. Hao, Zh, Wang, Ch, Yan, Z, Jiang, H, Xu, H. Magnetic particles modification of coconut shell- derived activated carbon and biochar for effective removal of phenol from water. Journal of Chemosphere. 2018, 18, 1- 28.
37. Ariful Ahsan, M, Krishna Katla, S, Tariqul Islam, M, Angel Hernandez-Viezcas J, Martinez, L, M, Diaz Moreno, C, A, Lopez, J, Singamaneni, S. R, Banuelos, J, Gardea- Torresdey, J, Noveron, J. C. Adsorptive removal of methylene blue, tetracycline and Cr(VI) from water using sulfonated tea waste. Environmental Technology and Innovation. 2018, 18, 1-47.
38. Khan, A, Wang, X, Gul, K, Khuda, F, Aly, Z, Elseman, A. M. Microwave- assisted spent black tea leaves as cost- effective and powerful green adsorbent for the efficient removal of Eriochrome black T from aqueous solutions, Egyptian Journal of Basic and Applied Sciences. 2018, 18, 1-12.
39. Marichelvam, M. K, Azhagurajan, A. Removal of Mercury from Effluent Solution by using Banana Corm and Neem Leaves Activated Charcoal. Enviromental Nanotechnology Monitoring and Management. 2018,18.
[1] Sawdust
[2] Azool Biomass
[3] Judicial
[4] Bentonite
[5] Clay
[6] chitosan
[7] Tamarindus Indica Hull
[8] Basic Blue 41 (BB41)
[9] Fourier Transform Iinfrared Spectroscopy
[10] Algae Ulothrix Zonata
[11] Zizyphus Spinachristi
[12] Hu
[13] Isotherm Lagergren
[14] Soybean Waste
[15] soybean lignocellulosic waste
[16] ash of walnut shell
[17] Acorn Ashes
[18] Pyrocatechol
[19] HPLC
[20] Saccharomyces carlsbergensis PTCC5051
[21] Malt extract broth
[22] Scenedesmus sp.
[23] Populus nigra sawdust
[24] Scanning Electron Microscope
[25] Sihem
[26] Simate
[27] Tahir
[28] Sugar Cane Bagasse
[29] Carbonaceous Bagasse
[30] Fly Ash Bagasse
[31] Kaolinite
[32] Zeolite
[33] The solution saturation index
[34] Jujube
[35] Brunauer-Emmett-Teller
[36] X-ray diffraction
[37] Gas Chromatography/ Mass Spectrometry
[38] Sdiri
[39] Mittal
[40] Egg Shell
[41] Egg Shell Membrane
[42] Humic acid
[43] Polycyclic Aromatic Hydrocarbons
[44] Cerastoderma lamarcki shell
[45] Peanut hull
[46] Changmai
[47] Polyethylene terephthalate
[48] Field Emission-SEM
[49] Energy Dispersive X- ray Spectroscopy
[50] Thermography
[51] steric
[52] physisorption
[53] Magnetic Activated Carbon
[54] Magnetic Bio Carbon
[55] Virgin Carbon Materials
[56] Sulfonated Tea Waste
[57] X- ray photoelectron spectrometry
[58] Spin- electron resonance spectrometry
[59] X- ray diffraction with low viewing angles
[60] Paired- induced plasma-Optical diffusion spectrometer
[61] Dvbynyn- Radushkevich
[62] Marichelvam
[63] Azhagurajan
[64] Neem
[65] Banana Corm