یکی از فعالیتهای مفید استفاده از ضایعات طبیعی است. مواد مورد تحقیق پنبه، ضایعات فندق، پوست بادام، ضایعات سیب،‌ پشم،‌ سبوس و ساقه برنج، پوست درخت و مواد سلولزدار و ساقه و دانه گیاه فلاکس10 هستند. به علت ارزانی و در دسترس بودن این مواد و عدم نیاز به عملیات پیچیده بازیابی، این روشها بیشتر مورد توجه محققین قرار گرفته است[38].
آقایان نسیم11 و تهیر12 به حذف سرب از محیطهای آبی به وسیله بنتونیت پرداختند و توانستند در شرایط بهینه تا 98 درصد سرب را حذف کنند و آنها همچنین بیان کردند که وجود الکترولیتها باعث کاهش راندمان حذف می‌شود[39].
آقایان ریو13 و دلبر14 به حذف جیوه دو ظرفیتی از فاضلاب به کمک جذب به وسیله خاکستر پرداختند، نتایج آزمایشات نشان داد که جذب جیوه با افزایش PH‌ افزایش می‌یابد[40].
آقای سینگ15 و همکارانش از هماتیت جهت حذف کادمیوم دو ظرفیتی از محیط‌های آبی پرداختند. آنها بیان کردند از عوامل تاثیرگذار در فرایند جذب، PH محلول، اندازه ذرات هماتیت، سرعت اختلاط و دمای سیستم می‌باشد[41].
آقایان کاتسویانس 16و زوبولیس17 به حذف آرسنیک از آب به کمک مواد پلیمری نظیر پلی‌استیرن که سطح خارجی آنها توسط اکسید آهن پوشیده شده بود پرداختند. آنها توانستند به این روش غلظت آرسنیک را به کمتر از mg/l 10 در آب برسانند. آنها همچنین پیشنهاد کردند که وجود آنیونهایی نظیر کربنات، کلراید و نیترات حذف آرسنیک را محدود می‌کنند[42].

2-1- ترسیب
متداولترین روش برای حذف فلزات سنگین در محدوده بالای ppm است. بعضی از نمکهای فلزات در آب نامحلول‌اند، در صورتی که فلز به آن یون مناسب اضافه شود، ته‌نشین می‌گردد[12].
بازدهی فرایند توسط PHپایین و وجود سایر نمکها تحت تأثیر قرار می‌گیرد. فرایند نیاز به افزودن مواد شیمیایی دیگری دارد که در نهایت منجر به تولید لجن فراوان با مقدار آب زیاد می‌شود که حاوی ترکیبات سمی است و دفع آن به شدت هزینه‌بر است[43].
ترسیب در غلظتهای پایین یون فلزات مؤثر نمی‌باشد. واضح است که وقتی که دو یا چند فلز سنگین در محیط وجود داشته باشند، PH بهینه برای ته نشینی هر یک از آنها ممکن است، متفاوت باشد، لذا به کمک ساخت پایلوت در استفاده از مواد رسوب‌ساز مختلف شرایط بهینه را می‌توان یافت. مواد شیمیایی که بیشترین مصرف را در رسوب‌سازی دارند عبارتند از: آهک، سود، کربنات سدیم و سولفید سدیم، که آهک بیشترین مصرف را دارد. معمولاً لخته سازهایی نظیر آلوم، کلرید، فریک، پلی الکترولیتها در هنگام رسوب‌سازی برای کاهش نیروهای دافعه بین ذرات و ایجاد تراکم و ته‌نشین شدن ذرات استفاده می‌شود. ترسیب به عنوان روش متداول و سنتی در حذف فلزات سنگین شناخته می‌شود و دارای معایب زیر است:
1- تولید حجم زیادی از لجن که در برخی شرایط، آبگیری و ته‌نشینی آنها بسیار مشکل است.
2- هزینه‌ بالای دفع لجن که خود به عنوان یک ماده خطرناک تلقی می‌شود.
3- چنانچه آب یا پسابی حاوی مخلوطی از فلزات سنگین باشد، این روش قادر به حذف تمامی فلزات به مقادیر دلخواه نمی‌باشد و این امر به علت اختلاف PH بهینه هر یک از فلزات می‌باشد.
در مورد برخی از فلزات لازم است قبل از عمل رسوب‌دهی، درجه اکسیداسیون فلز را تغییر داد. برای مثال برای ترسیب Cr+6ابتدا باید آنرا به کروم Cr+3تبدیل و سپس عمل رسوبدهی را انجام داد.
بنابراین با توجه به قوانین سخت برای تصفیه، تخلیه و دفع فاضلابها و آبهای آلوده به محیط زیست، نمی‌توان از آن به عنوان روش نهایی در تصفیه و حذف فلزات سنگین استفاده نمود[43].
2-1-1- رسو بدهی هیدروکسیدی
حلالیت فلزات در PHمختلف، متفاوت است، به صورتی که در PH اسیدی محلول و در PH قلیایی نامحلول هستند و با استفاده از این خاصیت در این روش سعی می‌شود با ایجاد محیط قلیایی، رسوب نامحلولی از هیدروکسید فلز تشکیل گردد.
Me+n+OH>Me(OH)n
در روش رسوبدهی PHبالا، محیط را قلیایی نموده و رسوب هیدروکسیدی با افزایش ماده تنظیم کننده PH تشکیل می‌گردد. معمولاً در PHبالاتر از 9 اکثر قریب به اتفاق فلزات رسوب می‌نمایند و پتاس، سود، آمونیاک و هیدروکسید سدیم جهت رساندن PH محلول به این سطح مناسب هستند، ولی عمومی‌ترین ماده آمونیاک است که مزیت آن به دیگر مواد مشابه، بی‌خطر بودن و ارزان‌تر بودن است.

در این سایت فقط تکه هایی از این مطلب با شماره بندی انتهای صفحه درج می شود که ممکن است هنگام انتقال از فایل ورد به داخل سایت کلمات به هم بریزد یا شکل ها درج نشود

شما می توانید تکه های دیگری از این مطلب را با جستجو در همین سایت بخوانید

ولی برای دانلود فایل اصلی با فرمت ورد حاوی تمامی قسمت ها با منابع کامل

اینجا کلیک کنید

در حقیقت با افزایش آهک، یون فلز سنگین به صورت نامحلول حذف می‌شود و کلسیم وارد محلول می‌شود و این تعویض یون خطرناک و سمی فلز سنگین (نظیر سرب)، با فلز غیرسمی کلسیم می‌باشد که واکنش انجام گیرنده به صورت ساده به شکل زیر می‌باشد:
Me2+ + Ca(OH)2 Me(OH)n + Ca2+
Men+ + n NaOH Me(OH)n + nNa+
در مورد رسوب‌دادن Cr+6 با این روش باید اشاره شود که ابتدا Cr+3 سه ظرفیتی احیا کرد و سپس هیدروکسید آنرا رسوب داد[44].
2-1-2- رسوبدهی سولفیدی
حلالیت رسوب سولفید فلزی (MeS) بسیار کمتر از حلالیت رسوب سولفید فلزیMe(OH)2 می‌باشد و این باعث شده است که تشکیل رسوب با بنیان سولفید فلزی (S) هم به عنوان یکی از روشهای حذف فلزات سنگین از آب ‌باشد. برای این منظور از عوامل سولفید ساز نظیر H2Sو دیگر نمکهای سولفیدی می‌توان استفاده کرد. از معایب این روش ایجاد گاز سولفید هیدروژن که سمی بوده و با افزایش PH میزان آن کاهش می‌یابد. در میان سولفیدها استفاده ازFeS به دلیل حلالیت مناسب آن، رایج‌تر است. ترکیب سولفیدی نسبت به هیدروکسیدی و انواع دیگر آن دارای کارایی بهتری برای حذف فلزات سرب و کادمیوم و جیوه می‌باشد[44].
2-1-3- رسو‌دهی بوسیله کربناتها
از این ترکیبات بیشتر برای رسوب دادن فلزات بخصوصی مانند سرب و کادمیوم استفاده می‌شود. زیرا در مورد این فلزات اگر بخواهیم از روش هیدروکسیدی استفاده کنیم، باید PH را به بالاتر از 10 برسانیم. اما با استفاده از کربنات در PH 5/7 تا 5/9 عمل رسوبدهی انجام می‌شود. واکنش به صورت زیر می‌باشد:
Na2CO3+M2+ MCO3 +2Na+
باید توجه داشت که این روش برای برخی از فلزات نظیر روی و نیکل دارای هیچ امتیازی نسبت به روش هیدروکسیدی نمی‌باشد و حتی در برخی از موارد از آن ضعیف‌تر است[44].
2-1-4- رسوبدهی توسط ترکیبات فسفات
ترکیبات فسفات بیشتر به صورت تری فسفات سدیم Na3PO4 یا فسفات کلسیم و منیزیم قادر به حذف فلزات سنگین به خصوصPb2+ از محلولهای آبی می‌باشد. تری فسفات سدیم قادر است که سرب را به صورت Pb3(PO4)2 رسوب نماید. این روش قادر است سرب را تا میزان mg/l 5/0 برساند. بهترین سیستم رسوب سازی ترکیب تری‌ فسفات سدیم و سود به نسبت 1 به 5/2 می‌باشد[45].
2-2- تبادل یونی
تبادل یونی، روش دیگری است که در صنعت برای حذف فلزات سنگین از به طور موفق استفاده می‌شود. در این فرایند، یونهای فلز داخل محلول رقیق با یونهای نگه داشته شده توسط نیروهای الکترواستاتیک در رزینهای تبادل یونی، معاوضه می‌شوند[43]. این روش در مقایسه با روشهای دیگربه نسبت گران است، اما توانایی حذف در محدوده نسبتاً بالا را دارد[46]. در این فرایند بعضی از کاتیونها و آنیونهای نامطلوب با یونهای سدیم، هیدروژن و یا سایر یونهای مواد رزینی تعویض می‌شوند. مبدل یونی یک ماده جامد است که توانایی تبادل کاتیون یا آنیون با مواد اطراف خود را دارد مبدل یونی متداول مورد استفاده، رزین‌های تبادل یونی آلی مصنوعی می‌باشند. فرایند تبادل یون در اصل برای کاهش سختی آب آبرسانی خانگی به کار می‌رفت. اما اخیراً برای تصفیه فاضلابهای صنعتی نظیر فاضلابهای آبکاری فلز به کار می‌رود[47].
به طور کلی استفاده از این فرایند برای حذف و جداسازی فلزاتی مانند کادمیوم، کروم، روی، مس، جیوه، نیکل، باریم و آرسنیک گزارش شده است.
از مشکلات این روش می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
1- برای محلول غلیظ فلزات و یا آلوده شده توسط مواد آلی به کار نمی‌رود. به علاوه قابلیت انتخاب یون را ندارد، دارای هزینه بالاتر می‌شود.
2- وجود عملکرد دقیق و نظارت و سرپرستی در تمام اوقات به علت وجود واکنشهای پیچیده شیمیایی لازم می‌باشد.
3- مواد شیمیایی مصرفی برای کارکنان خطرناک می‌باشند.
4- مواد شیمیایی مصرف شده در فعال کردن بسترهای رزین نیز ممکن است نیاز با تصفیه مخصوص پیش از دفن داشته می‌باشند[48].
2-2-1- زئولیتهای طبیعی
کلمه زئولیت از دو لغت یونانی به معنی سنگ و جوشاندن مشتق شده است. از نظر شیمیایی دارای فرمول تجربی M2/n.Al2O3.XSiO2.YH2O ، که Mهر کاتیون قلیایی یا قلیایی خاکی Y، ضریب از 2 تا 7 می‌باشد، n ظرفیت کاتیون و Xضریب از 2 تا 7 است. از لحاظ ساختاری زئولیتهای پلیمرهای معدنی، کریستال پیچیده‌ای هستند که بر مبنای ساختار توسعه یافته نامحدودSiO4 وAlO4 به صورت چهار وجهی قرار گرفته‌اند و توسط قسمتی از یونهای اکسیژن به یکدیگر پیوند داده می‌شوند. این ساختار پایه به صورت شبکه‌ها یا منافذ به هم متصل شده است که منافذ توسط کاتیونها و مولکولهای آب پر می‌شوند. کاتیونها متحرک بوده و معمولاً در معرض تبادل یونی قرار می‌گیرند. آب عموماً ممکن است به وسیله استفاده از گرما از منابع خارج شود. در برخی زئولیتها، خارج کردن آب از درون منافذ آنها ممکن است برخی اختلالات ساختاری از قبیل جابجایی کاتیونها و تا حدی تغییر شکل ساختاری را سبب شود[49].
2-2-2- مبادله کننده‌های سنتزی یا رزین
اکثر رزین های تعویض یونی که در تصفیه آب به کار می‌روند سنتزی هستند که با پلیمریزاسیون ترکیبات آلی حاصل می‌شوند. در تعویض کننده‌ها با محلولهای الکتریک فقط یکی از یون‌ها متحرک و قابل تعویض است و در اثر تعویض یونی، کاتیون یا آنیونهای موجود در محلول با کاتیونها و آنیونهای موجود در رزین تعویض می‌شوند، به گونه‌ای که هم محلول و هم رزین از نظر الکتریکی خنثی باقی می‌مانند.
یک رزین سینتتیکی مناسب باید از مشخصات زیر برخوردار باشد:
1- رزین باید بطور مناسبی سه بعدی بوده و حلالیت آن در آب و حلال‌های آبی قابل اغماض باشد.
2- رزین بایستی به خوبی آب را جذب کند و رطوبت پذیر باشد همچنین باید به حد کافی متخلخل بوده و یون‌ها بتوانند در آن وارد یا خارج گردند.
3- رزین باید دارای تعداد کافی از گروه‌های یونی باشد به طوری که ظرفیت تبادل یونی قابل ملاحظه‌ای را ارائه نماید.
4- رزین باید از لحاظ شیمیایی پایدار باشد.
5- چگالی رزین متورم باید زیادتر از آب باشد[50].
بطور کلی در غلظتهای کم هرچه ظرفیت یون بیشتر باشد با تمایل بیشتری جذب رزین می‌شود، مثلاً یون سه ظرفیتی و یون دو ظرفیتی بیش از یون یک ظرفیتی توسط رزین جذب می‌شوند، حتی برای یونهای با ظرفیت یکسان نیز هرچه وزن مولکولی یون بیشتر باشد تمایل جذب افزایش می‌یابد[48].
2-3- اسمز معکوس

  • 1
دسته بندی : پایان نامه ها

پاسخ دهید