بررسی حذف آرسنیک از محلول های آبی توسط نانو ذرات آهن صفر ظرفیتی تثبیت شده با نشاسته

Abstract

مقدمه: آرسنیک یک آلاینده سمی و سرطانزاست. آلودگی منـابع آب زیرزمینـی و سـطحی بـه آرسنیک از جمله نگرانی های مهم بهداشتی و زیست محیطی در سراسر جهان و ایران است. روش های متداول حذف آرسنیک از آب شامل انعقاد و ترسیب، سختی گیری با آهک، تبـادل یون، فیلتراسیون غشایی و جذب سطحی می باشند که اغلب این روش ها تنها قادر بـه حـذف موثر آرسنیک از آب های حاوی غلظت های بسـیار بـالای آرسـنیک بـوده و مقـدار آرسـنیک باقیمانده بیش از استانداردهای کیفیت آب می باشد. فن آوری آهن صفر ظرفیتی روش موفقیت آمیزی برای حذف انواع مختلفـی از آلاینـده هـا از جمله آرسنیک از آب و خاک می باشد و می توان از نـانوذرات آهـن صـفر ظرفیتـی بـه دلیـل اندازه کوچک و مساحت سطحی بزرگتر برای حذف مـوثر آرسـنیک 3و 5ظرفیتـی حتـی در غلظت های اندک از سیستم های آبی استفاده نمود. با این وجود کارایی این فرآیند در عمل بـه دلیل تراکم سریع نانوذرات کاهش می یابد و بایستی پایداری آنها با عوامل پایدار کننده مناسب ارتقاء یابد. روش کار: در این مطالعه مکانیسم و کارایی حذف آرسنیک توسط نانوذرات آهن پایدارشده با دو ماده پلیمری مختلف مقایسه شد و سپس فرآیند جذب بـه صـورت ناپیوسـته و در مقیـاس آزمایشگاهی با تاکید بر اثر فاکتورهای مختلف محیطی بر راندمان جـذب مـورد بررسـی قـرار گرفت. از تکنیک هـای XRDو SEMنیـز جهـت بررسـی ویژگـی هـای سـاختاری، ترکیـب شیمیایی و خصوصیات مورفولوژیکی نانوذرات آهن سنتز شده استفاده شد.2 نتایج و بحث : راندمان حذف آرسنات و آرسنیت توسط نانوذرات آهن صفرظرفیتی پایدارشده با نشاسته به ترتیب 36/5درصد و 32درصد بیشتر از نانوذرات پایدارشده با CMCبـه دسـت آمد. غلظت های کمتر از 1222میکروگرم در لیتر آرسـنیت و آرسـنات در کمتـر از 32دقیقـه توسط 2/3گرم در لیتر نانوذره پایدارشده با نشاسته به طور کامل از محلول آبی حذف گردید. کارایی حذف آرسنیک با مقدار نانوذرات و زمان تماس رابطه مستقیم و با غلظت آلاینده و pH رابطه معکوس داشت. مطالعه ایزوترم های جذب تعادلی نشان داد که جذب آرسنیت و آرسـنات بـر روی نـانوذرات آهن صفر پایدارشده با نشاسته به ترتیب از ایزوترم های لانگمیر نوع )qmax = 13/28 mg/g (1 و نوع )qmax = 14/2 mg/g (2پیروی می کند. همچنین مطالعات سـینتیکی همبسـتگی بیشـتر فرآیند جذب را با معادله شبه درجه دوم با ضرایب سـینتیکی k2=2/225 -2/224 min-1بـرای آرسنیت و k2=2/227 -2/282 min-1برای آرسنات نشان داد. نتيجه گيري: نتایج به دست آمده قابلیت بـالای نـانوذرات آهـن صـفرظرفیتی پایـدار شـده بـا نشاسته را در حذف سریع هردو گونه آرسـنیک از سیسـتم هـای آبـی و بـدون نیـاز بـه پـیش اکسیداسیون نشان می دهد که قادر است غلظت آرسنیک را به کمتر از حـد رهنمـودی WHO برساند.