حذف آرسنات از محلول های آبی با استفاده از بیوچار اصلاح شده با آهن

سابقه و هدف: آرسنیک یکی از مهم ترین چالش های زیست محیطی در جوامع درحال توسعه است. منابع آب آلوده به آرسنیک از مهم ترین مسیرهای در معرض قرارگیری انسان و حیوان به آرسنیک معدنی است. روش های مختلف فیزیکوشیمیایی و بیولوژیکی برای رفع آلایندگی آرسنیک از محیط های آبی وجود دارد. در مقایسه با مزایا و معایب روش های حذف آرسنیک روش جذب به علت سهولت کاربرد و هزینه کم بر سایر روش ها ارجحیت دارد. ترکیبات آهن دار قابلیت بالایی برای جذب آرسنیک از محلول های آبی دارند. هدف این تحقیق حذف آرسنات از آب با استفاده از اصلاح بیوچار با نمک آهن است که می تواند در احیای منابع آب آلوده به آرسنات برای مصارف آشامیدنی و استفاده دوباره از پساب های صنعتی مورد استفاده قرار گیرد. مواد و روش ها: به منظور تولید بیوچار اصلاح شده نسبت های 1/0 (0.1FeBC) و 4/0 (0.4FeBC) وزنی کلرید آهن 6 آبه به پودر زیست توده حاصل از بقایای هرس درختان سیب اضافه گردید و به همراه یک نمونه شاهد (BC) به مدت یک ساعت در دمای 300 درجه سانتی گراد برای آتشکافت در داخل کوره تحت شرایط محدود اکسیژن قرار داده شد. برای ارزیابی مورفولوژی جاذب های موردمطالعه تصاویر SEM تهیه گردید. آزمایش هم دمای جذب در غلظت های 0، 1، 2، 4، 6، 8 و 10 میلی گرم آرسنات در لیتر انجام شد. غلظت آرسنات در نمونه ها با استفاده از دستگاه جذب اتمی به روش تولید هیدرید (HG-AAS) اندازه گیری شد. داده های آزمایشی به چهار مدل جذبی لانگمویر، فروندلیچ، تمکین و دوبینین – رادوشکویچ برازش داده شد و پارامترهایی نظیر انرژی ظاهری جذب (E)، کارایی حذف، انرژی آزاد گیبس ((∆G) و فاکتور جداسازی محاسبه گردید. یافته ها: نمک آهن ویژگی های سطح بیوچار را تغییر داده و باعث ایجاد ترکیبات گرانوله شکل در سطح جاذب شد. نتایج نشان داد که با افزایش مقدار آهن در جاذب حذف آرسنات از محلول بیشتر می شود و بیشترین کارایی حذف (86%) برای جاذب 0.4FeBC در غلظت 1 میلی گرم در لیتر آرسنات به دست آمد. توانایی مدل فروندلیچ در شبیه سازی فرایند جذب آرسنات توسط جاذب های اصلاح شده با آهن بیشتر از مدل های لانگمویر، دوبینین – رادوشکویچ و تمکین است. افزایش محتوی آهن در جاذب ضرایب مدل های فروندلیچ (KF و n)، تمکین (KT و A)، و لانگمویر (KL و qmax) را افزایش، ولی ثابت مدل دوبینین – رادوشکویچ (KDR) و فاکتور جداسازی (RL) را کاهش داد. بیشترین مقدار برای حداکثر ظرفیت جذب (qmax) از جاذب 0.4FeBC به مقدار 66/7 میلی گرم آرسنات بر گرم جاذب به دست آمد. مقادیر به دست آمده برای انرژی ظاهری جذب (E) نشان داد که فرایند جذب برای بیوچار اصلاح نشده از نوع فیزیکی (کمتر از 8 کیلوژول بر مول) و برای بیوچارهای اصلاح شده از نوع شیمیایی است. بر طبق انرژی آزاد گیبس (∆G) محاسبه شده فراینده جذب آرسنات توسط جاذب های موردمطالعه خودبه خودی است. نتیجه گیری: بر اساس نتایج این تحقیق اصلاح بیوچار با نمک آهن به علت داشتن قابلیت دسترسی منطقه ای و کاربرد آسان می تواند به عنوان یک جاذب ارزان قیمت برای رفع آلایندگی آرسنات از آب تلقی شود.

Keywords:

آرسنیک , بیوچار , هم دما , ظرفیت جذب