کاربرد سنتز نانوذرات مغناطیسی کربن فعال پودری PAC-AC/Fe3O4 در حذف آرسنیک از محیط های آبی

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتر‌ی آمایش محیط زیست، دانشکدۀ علوم و فنون دریایی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران شمال‌

2 دانشیار دانشکدۀ علوم طبیعی، دانشگاه تبریز‌

3 استاد دانشکدۀ علوم و فنون دریایی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران شمال‌

4 استادیار دانشکدۀ عمران و محیط زیست دانشگاه مراغه‌

چکیده

آلودگی منابع آبی به آرسنیک حاصل فعالیت‏های صنعتی و یا کشاورزی است که موجب ایجاد مشکلات زیست‏محیطی فراوانی شده است. یکی از مکانیزم‏های حذف آرسنیک از محیط‏های آبی، فرایند جذب سطحی است. در این مطالعه برای بهینه‏سازی پوست گردو با فعال‏سازی شیمیایی توسط کلرید روی، اسیدسولفوریک و پرمنگنات پتاسیم بررسی شد. کربن فعال پودری تولیدشده با نانوذرات اکسید آهن، مغناطیسی Fe3O4 و با نشاندن آهن روی کربن فعال برای حذف فلز سمی آرسنیک از محیط‏های آبی تهیه شد. سنتز PAC-AC/Fe3O4 با روش هم‏‏ترسیبی شیمیایی تهیه شد و مشخصات فیزیکی و ساختاری جاذب با تکنیک‏های FT-IR، TEM و FESEM-EDX مورد آنالیز قرار گرفت. سپس، تأثیر تغییرات pH (10-2)، زمان تماس (240-15 دقیقه)، مقدار جاذب (02/0-1/0 گرم)، غلظت اولیۀ آرسنیک (l.mg 12-2) بررسی و بهینه‏سازی شد، ایزوترم و سنتیک واکنش نیز تعیین شد. شرایط بهینۀ به‏دست‏آمده برای حذف آرسنیک با جاذب مغناطیسی 2=pH، مقدار 02/0 گرم جاذب در غلظت 6 میلی‏گرم در لیتر و در دمای محیط است. همچنین، نمودارهای تعیین برازش، مدل‏های فروندلیچ و شبه‌درجۀ دوم به‌ترتیب به‏عنوان مدل‏های بهینۀ ایزوترمی و سینتیکی تعیین شد، مدل فروندلیچ (999/0R2=)، حداکثر جذب برابر 44/33mg.g  و معادلۀ مرتبۀ دوم (1R2=) به دست آمد. مطالعۀ حاضر نشان داد جاذب سنتز‌شده، پتانسیل زیادی برای حذف آلایندۀ آرسنیک را دارد. پوست گردو به دلیل ضایعاتی بودن در کشور می‌تواند به‏عنوان جاذب مناسب استفاده شود.

کلیدواژه‌ها


[1]. Roxana EA, Cezar C, Carmen T. Studies regarding Phenol and 4-chlorophenol sorption by surfactant modified zeolites. Environmental Engineering and Management Journal. 2009;8(4):651-56.
[2]. Ministry of Energy. Guidelines for Design of Wastewater Collection Systems. Supersedes Publications No. 118-3 & 163: Water and Wastewater Standards and Projects Bureau; 2017. [Persian]
[3]. ISIRI. Drinking Water- Physical and Chemical Specification. No. 1053. 5st. Edition: Institute of Standards and Industrial Research of Iran; 2010. [Persian]
[4]. Guidelines for Drinking- Water Quality. 3ed: World Health Organization; 2011.
[5]. Flanagan SV, Johnston RB, Zheng Y. Arsenic in tube well water in Bangladesh: health and economic impacts and implications for arsenic mitigation. Bulletin of the World Health Organization, 2012:90(11):839-46.
[6]. Twarakavi NKC, Kaluarachchi JJ. Arsenic in the shallow ground waters of conterminous United States:assessment, health risks, and costs for MCL compliance. Journal of American Water Resources Association, 2006;42(2):275–94.
[7]. Rajaei Q, Jahantigh H, Mir A, Hesari Motlagh S, Hasanpour M. Evaluation of Concentration of Heavy Metals in Chahnimeh Water Reservoirs of Sistan-va-Baloochestan Province in 2010. J Mazandaran Univ Med. 2012;22(90):105-12.
[8]. Mesdaghinia AR, Mosaferi M, Yunesian M, Nasseri S, Mahvi AH, Measurement of arsenic concentration indrinking water of a polluted area using a field and SDDC methods accompanied by assessment of precision and accuracy of each method. Hakim. 2005;8(1):43-51.
[9]. Hosseinpour Feizi M, Mosaferi M, Dastgiri S, Zolali S, Pouladi N, Azarfam P. Contamination of Drinking Water with Arsenic and its Various Health Effects in the Village of Ghopuz. Iranian Journal of Epidemiology. 2008;3(3):21-7.
[10]. Hatamimanesh M, Mirzayi M, Bandegani M, Sadeghi M, Sabet FN. Determination of mercury, lead, arsenic, cadmium and chromium in salt and water of Maharloo Lake, Iran, in different seasons. J Mazandaran Univ Med. 2014;23(108):91-8.
[11]. Sobhanardakani S, Talebiani S, Maanijou M. Evaluation of As, Zn, Pb and Cu Concentrations in Groundwater Resources of Toyserkan Plain and Preparing the Zoning Map Using GIS. J Mazandaran Univ Med. 2014;24(114):120-30.
 
[12]. Cullen WR, Reimer KJ. Arsenic speciation in the environment. Journal of Chemical Reviews. 1989;89(4):713-64.
[13]. Mazumder DG, Mandal B, Chowdhury T, Samanta G, Basu G, Chowdhury P, et al. Chronic arsenic toxicity in West Bengal. Curr. 1997;72(1):114-7.
[14]. Eisler R. Handbook of chemical risk assessment. Boca Raton, FL: Lewis Publishers; 2000.
[15]. Abedin MJ, Cottep-Howells J, Meharg AA. Arsenic uptake and accumulation in rice (Oryza sativa L.) irrigated with contaminatedwater. Plant Soil. 2002;240:311-319.
[16]. Cirini, G., Badot, P. application of chitosan, a natural amino poly saccharide for dye removal from aqueous solutions by adsorption processes using batch studies a review of recent literature. Progress in polymer science. 2008;399-477.
[17]. Liliana SI, Guégan R, Popa CL,  Heino MM, Ciobanu CS, Predoi D. Magnetite (Fe3O4) nanoparticles as adsorbents for As and Cu removal, Applied Clay Science. 2016;134:128-135.
[18]. Seyed Mohammadi A, Asgari G, Dargahi A, Mobarakian SA. Equilibrium and Synthetic Equations for Index Removal of Methylene Blue Using Activated Carbon from Oak Fruit Bark. J Mazandaran Univ Med. 2015;24:172-187.
[19]. Guo J, Xu WS, Chen YL, Lu AC. Adsorption of NH3 onto activated carbon prepared from palm
shells impregnated with H2SO4, Journal of Colloid and Interface Science. 2005;281:285–90.
[20]. Liu Z, Zhang FS, Sasai R. Arsenate removal from water using Fe3O4-loaded activated carbon prepared from waste biomass. Chemical Engineering journal. 2010;160(1):57-62.
[21]. Kakavandi B, Esrafili A, Mohseni-Bandpi A, Jonidi JA, Rezaei KR. Magnetic Fe3O4@C nanoparticles as adsorbents for removal of amoxicillin from aqueous solution. Water Science & Technology. 2013;69(1):147-55.
[22]. Juan C, Piraján M, Giraldo L. Activated carbon from bamboo waste modified with iron and its application in the study of the adsorption of arsenite and arsenate. 2013;11(2):160-170. DOI: 10.2478/s11532-012-0138-7
[23]. Yao S, Liu Z, Shi Z. Arsenic removal from aqueous solutions by adsorption onto iron oxide/activated carbon magnetic composite. Journal of Environmental Health Science and Engineering. 2014;12(1):1-8.
[24]. Bisht G, Neupane S. Arsenic removal through supercritical carbon dioxide-assisted modified magnetic starch (starch–Fe3O4) nanoparticles, Journal of Nanotechnology for Environmental Engineering. 2018;3, 8.
[25]. Kalaruban M, Loganathan P, Nguyen TV, Nur T, Hasan Johir MA, Nguyen TH, Trinh MV, Vigneswaran S. Iron-impregnated granular activated carbon for arsenic removal: Application to practical column filters. Journal of Environmental Management. 2019;239:235–243.
دوره 8، شماره 2
تیر 1400
صفحه 585-597
  • تاریخ دریافت: 01 بهمن 1399
  • تاریخ بازنگری: 25 خرداد 1400
  • تاریخ پذیرش: 25 خرداد 1400
  • تاریخ اولین انتشار: 01 تیر 1400
  • تاریخ انتشار: 01 تیر 1400