مقایسه کارایی جذب آهن از آب آشامیدنی با استفاده از جاذب های طبیعی گلاکونیتی (مطالعه موردی: ماسه سنگ های گلاکونیت دار سرخس و مراوه تپه)

سابقه و هدف: وجود آهن در آب های زیرزمینی، حتی در غلظت های کم برای استفاده شرب مشکل­ های بسیاری را بوجود می آورد. آهن رشد انواع میکروارگانیسم های مقاوم به کلر را در شبکه توزیع افزایش می دهد که سبب افزایش هزینه های گندزدایی، افزون بر مشکلات بو و طعم می شود. روش های متنوعی برای حذف آهن بکار گرفته می شود که شامل اکسیداسیون و فیلتراسیون، فیلتراسیون با بستر جذبی یا کاتالیزوری، تبادل یونی، نرم سازی (سختی زدایی)، بیوفیلتراسیون و جذب سطحی است. یکی از ارزانترین روش های حذف آهن از آب آشامیدنی جذب سطحی با استفاده از کانی های ارزان معدنی همانند گلوکونیت است. در این تحقیق حذف آهن از آب آشامیدنی از طریق دو جاذب معدنی گلوکونیت سرخس و مراوه تپه مورد بررسی قرار گرفت. مواد و روش ها: نمونه های گلوکونیت طبیعی از ماسه سنگ های گلوکونیت دار سازند نیزار در مقطع سرخس و ماسه سنگ گلوکونیت دار سازند آتامیر در مقطع مراوه تپه جمع آوری شد و در آزمایشگاه فرآوری شده و با قطر ذرات mm ۰/۱-۵/۰ دانه بندی شد. سطح ویژه و حجم حفره­های دو نمونه با استفاده از آنالیز BET به روش جذب نیتروژن بدست آمد. بررسی رفتار سینتیکی و تعادلی فرآیند جذب، منحنی های سینتیکی و ایزوترمی جذب آهن بر جاذب های گلوکونیت، از طریق آزمایش تعیین شد. این آزمایش ها در سه pH معادل ۵، ۷ و ۹ انجام شد. محلول های آبی حاوی آهن در بالن ژوژه هایی در تماس با میزان­های مختلف جاذب قرار گرفت و دما در °C ۲۰ تنظیم شد. نتایج و بحث: انجام آنالیز BET به روش جذب نیتروژن بر نمونه های گلوکونیت نشان داد که سطح ویژه دو نمونه گلوکونیت نیزار سرخس و آتامیر مراوه تپه به ترتیب معادل ۹۹۹/۰ و m۲/g ۸۳۳/۲ است. همچنین حجم حفره­ های گلوکونیت سرخس و مراوه تپه به ترتیب ۰۰۶/۰ و cm۳/g ۰۱۲۳/۰ و قطر متوسط حفره ­ها نیز به ترتیب ۰۷/۲۴ و  nm ۳۱/۱۷ تعیین شد. نتایج آزمایشات نشان داد که با افزایش pH، ظرفیت و سرعت جذب آهن بر گلوکونیت سرخس و مراوه تپه به طور چشمگیری افزایش می یابد. مقایسه نتایج جذب آهن بر گلوکونیت سرخس و مراوه تپه  میزان جذب بیشتر آهن بر گلوکونیت مراوه تپه است که با سطح ویژه بیشتر این جاذب نسبت به گلوکونیت سرخس متناظر است. ظرفیت جذب نهایی جاذب گلوکونیت مراوه تپه در pHهای ۵، ۷ و ۹ به ترتیب ۳/۱۷، ۷/۱۱ و ۹/۱۳ درصد بیشتر از ظرفیت جذب گلوکونیت سرخس بدست آمد. نتایج رگرسیون مدل های سینتیکی گویای رفتار کاملا مشابه مدل های ریچی و هو برای توصیف منحنی های سینتیک جذب آهن بر جاذب های گلوکونیت بود. درنهایت با توجه به انطباق مدل های سینتیکی گفته شده بر داده های تجربی، می توان گفت که در فرآیند جذب آهن بر گلوکونیت، جذب از سینتیک درجه دوم پیروی می کند. بهترین مدل ایزوترم  توصیف داده های تعادلی جذب آهن بر گلوکونیت مدل های تمکین و داوودی نژاد تعیین شدند. تبعیت از مدل داوودی نژاد نشان دهنده وجود جذب سطحی تک لایه به همراه ناهمگنی سطح جاذب و وجود ممانعت های فضایی بر سر راه جذب بوده و تبعیت از مدل تمکین  آن است که آنتالپی جذب تابعی خطی از بارگیری سطح جاذب است. نتیجه گیری: جاذب های معدنی گلوکونیت سرخس و مراوه تپه کارایی بهتری از زئولیت و کائولن داشته و توانایی مشابهی با زئولیت منگنز، پیرولوزیت و پامیس در حذف آهن از آب دارند و با توجه به وفور آن ها در ایران می توانند بعنوان روشی ارزان قیمت برای حل مشکل آهن در آب های آشامیدنی کشور مورد بهره برداری قرار گیرند.

Keywords:

جذب سطحی , گلوکونیت , سرخس , مراوه تپه , سینتیک , ایزوترم