بررسی کارایی پودر ساقه پرسیکا در حذف نفتالین از محلول های آبی .

آب یک ماده حیاتی برای بشر است و اهمیت دسترسی به آب آشامیدنی باکیفیت بر هیچ کسی پوشیده نیست. مشکلات ایجاد شده توسط آلاینده های محیط زیست باعث اثرات غیرقابل پیش بینی بر روی سلامت انسان به دلیل استفاده گسترده و سمیت آنها شده است(1).

در سال های اخیر آلودگی برخی از منابع آب شرب، بهداشتی و کشاورزی به هیدروکربن های نفتی به عنوان یکی از عمده ترین معضلات زیست محیطی در کشور مطرح می باشد. نفتالین (C10H8 )ساده ترین عضو هیدروکربن های آروماتیک چند حلقه ای(PAHS) است که شامل دو حلقه بنزنی چسبیده به هم است که حالت رزونانسی دارد و به کربن های مشترک بین دو حلقه، اتم هیدروژن متصل نیست (2).

 نفتالین به نام های آلبوکربن، کافور قیر، قیر سفید، نفتالن، نفتن، توپ بید نیز گفته می شود و ماده ای سمی است که در اثر احتراق ناقص حامل های انرژی فعالیت مراکز صنعتی، حمل یا تخلیه نامناسب نفتکشها، آتش سوزی های ناخواسته و هم چنین در برش های سبک و سنگین نفت خام وجود دارد.  یکی از استفاده های اصلی از نفتالین در ایالات متحده به عنوان یک ماده خام برای سنتز فتالیک انیدرید برای ساخت پلاستیک ها، رنگ ها و حل کننده ها است. نفتالین برای گندزدایی و حشره کشی کاربرد فراوانی دارد . آژانس های مختلف محیط زیست مانند آژانس حفاظت محیط زیست ایالات متحده ( EPA)  و نیز آژانس بین المللی تحقیقات سرطان(IARC) ورود این ترکیب به محیط زیست، مخصوصاً از طریق آب را هشدار داده اند. که نفتالین دو منشاء طبیعی(آتش سوزی جنگل ها، فعالیت آتشفشانی و مواد آلی در طبیعت) و فعالیت های انسانی(منبع اصلی ورود) دارد. حلالیت نفتالین درآب در محدوده بین 30000 میکروگرم بر لیتر تا  40000 میکروگرم بر لیتردر °C 25گزارش شده است(3).

نفتالین پس از جذب به طور گسترده ای در بدن توزیع می شود. در چربی به مدت دو هفته، می تواند در تمام بافت های آزمایش شده تشخیص داده شود که توزیع  نسبی آن به شرح زیر است: پوست <کبد< مغز =خون <عضلات< قلب. ازعوارض مسمومیت با نفتالین کم خونی همولیتیک(که منجر به خستگی، کم اشتهایی،بیقراری و اضطراب می شود)، ایجاد آسیب های عصبی در کودکان، آسیب به جگر، تهوع، سردرد، خونریزی،تب، ناراحتی های کبدی، تشنج و کما (تماس حاد) اذیت چشم، گیجی، برانگیختگی و شوریدگی، درد شکم، آسیب به  مثانه، عرق زیاد، یرقان، از کار افتادن کلیه ها و ورم پوست) (تماس مزمن) می باشد. با توجه به عوارض فوق سازمان بهداشت جهانی میزان مجاز آن را در آب آشیامیدنی 05/0 میلی گرم بر لیتر اعلام کرده است، بنا براین حذف آن از پساب صنعتی و آب حائز اهمیت است (4) از روش های حذف نفتالین می توان به فرآیندهای فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی اشاره کرد.به علت این که ترکیباتی نظیر نفتالین جزء آلاینده های آلی با مقاومت بسیار بالا هستند، در روش های بیولوژیکی به دلیل حلقه های بنزنی در هیدروکربنهای آروماتیک بازدهی حذف بیولوژیک به شدت کاهش یافته و میکروارگانیسم ها قادر به شکستن این ساختارها نمی باشند و هم چنین دارای هزینه بالا و تاثیر کمی در تجزیه آن ها هستند. بنا بر این استفاده از روش های فیزیکی و شیمیایی بسیار مناسب تر است (5). در بین روش های فیزیکی و شیمیایی مختلف، فرآیند جذب موثرترین فرآیند حذف آلودگی می باشد. مزایای این فرآیند در مقایسه با دیگر فرآیندهای جداسازی، سادگی در بهره برداری و ارزان بودن است(6). از خصوصیت بارز تصفیه آب به روش جذب سطحی می توان به حذف اکثر فرم های مواد آلی و عدم کاهش یا توقف راندمان تصفیه در شرایط سمیت آلاینده اشاره کرد (7). اما با توجه به هزینه های هنگفت کربن های فعال صنعتی، نیاز به جاذب های کم هزینه و ارزان قیمت، منجر به تحقیقات گسترده در این زمینه گردیده است و محققان بسیاری را به دنبال تکنیکی اقتصادی، کارآمد و عملی وا داشته است. تاکنون انواع مواد از جمله کربن فرار حاصل از خاک اره، ،پوست درختان کاج و گردو، پوسته برنج، پوسته سخت نارگیل، گردو، فندق و بلوط و زائدات برگ چای، تولید وبه کار گرفته شده اند(8). از جمله مطالعاتی که برای حذف نفتالین به کمک فرآیند جذب سطحی انجام شده است Gotovac و همکاران در سال 2006  است که به جذب سطحی نفتالین از محلول تری کلرواتیلن بر روی نانولوله های کربنی تک دیواره SWCNT پرداختند و یک جذب قوی از نفتالین بر روی سطح خارجی نانولوله کربنی تک دیواره را نشان دادند(9) ریشه گیاه پرسیکا با نام مرسوم گیاه مسواک با توجه به مطالعات انجام شده میتواند نمونه مناسبی بر ای نیل به آن هدف در نظر گرفته شود. تفاله ریشه این گیاه پس از استخراج مواد دارویی لازم در ساخت دهانشویه ایرانی پرسیکا به مقادیر زیادی دور ریز میشود(10). گیاه پرسیکا با نام علمی (Salvadora Persica) گیاهانی محسوب می شود که در محدوده کشورهای مختلفی از جمله هندوستان، نپال، مالزی، پاکستان، ایران،عراق، عربستان،کشورهای آفریقایی نظیر اتیوپی، مصر، سودان و برخی کشورهای دیگر رشد می کند. ساقه این گیاه از زمان های بسیار دور و پس از ظهور اسلام به عنوان گیاه مسواک جهت تمیز نمودن دندان مورد استفاده قرار میگرفته و در حال حاضر نیز در بسیاری از کشورهای مسلمان به همین منظور استفاده می شود (11). مطالعات مختلفی درزمینه استفاده از پودر ساقه پرسیکا  به عنوان جاذب برای حذف آلاینده های مختلف از محیط های آبی انجام گرفته است در عین حال به نظر می رسد ساقه این گیاه از قابلیت جذب بالایی برای انواع ترکیبات آروماتیک حلقه ای از جمله نفتالین برخوردار باشد هدف از  مطالعه ، جذب سطحی نفتالین از محلول های آبی توسط پودر حاصل از ساقه گیاه پرسیکا می باشد.

1. تعیین درصد حذف نفتالین با استفاده از پودر ساقه پرسیکا بر حسب  مقدار  پودر از محلو ل های آبی  چقدر است ؟
2. تعیین درصد حذف نفتالین با استفاده از پودر ساقه پرسیکا بر حسب  غلظت نفتالین از محلو ل های آبی  چقدر است ؟
3. تعیین درصد حذف نفتالین با استفاده از پودر ساقه پرسیکا بر حسب  زمان تماس از محلو ل های آبی  چقدر است ؟
4. تعیین درصد حذف نفتالین با استفاده از پودر ساقه پرسیکا بر حسب  PH از محلو ل های آبی  چقدر است ؟
5. حذف نفتالین با استفاده از پودر ساقه پرسیکا از محلو ل های آبی  از چه ایزو ترمی پیروی می کند؟

تعیین  کارایی پودر ساقه پرسیکا در حذف نفتالین از محلول های آبی .

1. تعیین درصد حذف نفتالین با استفاده از پودر ساقه پرسیکا بر حسب  مقدار  پودر از محلو ل های آبی  

2-   تعیین درصد حذف نفتالین با استفاده از پودر ساقه پرسیکا بر حسب  غلظت نفتالین از محلو ل های آبی

3-  تعیین درصد حذف نفتالین با استفاده از پودر ساقه پرسیکا بر حسب  زمان تماس از محلو ل های آبی  

4-   تعیین درصد حذف نفتالین با استفاده از پودر ساقه پرسیکا بر حسب  PH از محلو ل های آبی  

5-  تعیین ایزوترم های جذب  حذف نفتالین با استفاده از پودر ساقه پرسیکا از محلو ل های آبی

سازمان آب و فاضلاب

شهرداری

محلول های آبی: محلولی است که حلال آن آب باشد.  آب به عنوان بهترین و در دسترس ترین حلال شناخته شده است.

جذب سطحی : جذب سطحی فرایند جذب اتم‌ها یا مولکول‌های موجود در یک مایع یا گاز در تماس با یک سطح جامد است. این جذب بوسیله نیروهای چسبندگی روی می‌دهد.

نفتالین: نفتالین که به نام های «آلبوکربن»، «کافور قیر»، «قیر سفید» یا «نفتن» نیز گفته می شود؛ یک هیدروکربن جامد، سفید و آروماتیک است که به نمای گلوکه های کوچک به بازار می آیند نفتالین به تندی تصعید می یابد و بخاری بسیار آتش زا دارد.مولکول نفتالین از دو حلقهٔ جوش خورده ی بنزن ساخته شده است.آن از زغال سنگ به دست می آید و به فتالیک انیدرید برای ساخت پلاستیکها، رنگ‌ها و حل کنندهها به کار می رود. نفتالین برای گندزدایی و حشره کشی(بیشتر حل شده در متانول) کاربرد فراوانی دارد. نفتالین را برای جلوگیری از بید زدن پوشاک نیز به کار می برند .

پرسیکا S.P(Salvadora Persica)   : گیــاه پرسیکا با نام علمی  (Salvadora Persica) از جمله گیاهانی محسوب می شود که در محدوده کشورهای مختلفی از جمله هندوستان، نپال، مالزی، پاکستان، ایران عراق، عربستان، کشورهای آفریقایی نظیر اتیوپی، مصر،سودان و برخی کشورهای دیگر رشد می کند. ساقه این گیاه از زمان های بسیار دور و پس از ظهور اسلام به عنوان گیاه مسواک جهت تمیز نمودن دندان مورد استفاده قرارمیگرفته و در حال حاضر نیز در بسیاری از کشورهای مسلمان به همین منظور استفاده می شود.

تجربی -آزمایشگاهی

محلول های آبی سنتیک ساخته شده در آزمایشگاه

در انتهایی هر آزمایش مقدار 100 میلی لیتر نمونه برداشته شده و آزمایشات لازم بر روی آن صورت خواهد گرفت .

نمونه های حاصل از هر مرحله آزمایش  پس از قرائت مقدار باقی مانده  نفتالین در آن

بعد از اتمام کلیه مراحل تهیه  نمونه­ها در آزمایشگاه، تعیین درصد حذف نفتالین به روش اسپکترومتری انجام میشود .

مرحله اول : برای انجام فرایند، محلول حاوی نفتالین با غلظت های مشخص از طریق ترقیق محلول های در گستره 500   mg/l  با آب مقطر تهیه می شود . سایر استوک نفتالین ترکیبات شیمیایی مورد استفاده در این مطالعه از نوع آزمایشگاهی می باشد. خاطر نشان می شود کل نمونه های مورد بررسی در این مطالعه با در نظر گرفتن متغیرهای مورد بررسی آزمایشات انجام می شود .

 مرحله دوم:  گیاه پرسیکا مورد استفاده در آزمایشات که در واقع به عنوان زائدات کشاورزی شناخته می شوند از مرحله فراوری آن تهیه و پس از شستشوی اولیه با آب مقطر جهت حذف ناخالصی هایی از قبیل شن، ماسه، برگ و ترکیبات رنگی و محلول در دمای 100 درجه سانتیگراد برای مدت زمان 2 ساعت خشک می شود. و در یک آسیاب خانگی خرد شدند  سپس توسط الک های  60-200مش دانه بندی می شود.  جاذب های پودری حاصل در ظرفی بدون منفذ تا زمان استفاده نگهداری می شود. هیچ ترکیب شیمیایی و یا  تصفیه فیزیکی دیگری بر روی جاذب ها قبل از انجام فرایند جذب انجام نمی گیرد.

مرحله سوم:  حذف رنگ توسط خاکستر ساقه گیاه پرسیکا در ارلن های 250 میلی لیتری روی همزن مغناطیسی انجام می شود. هر آزمایش شامل آماده سازی محلول حاوی نفتالین. 100 میلی لیتری با یک غلظت اولیه و PH معین می باشد. تنظیم  pH نمونه ها توسط محلول های  HCl یا NaOH   0/1N انجام می پذیرید. در ادامه جرم معینی از خاکستر ساقه گیاه پرسیکا (دوز جاذب) به محلول اضافه شده و سوسپانسیون حاصله بلافاصله برای مدت زمانی معین برروی همزن مغناطیسی قرار داده. بعد از گذشت مدت زمان معین، نمونه های با حجم 100 میلی لیتر توسط پی پت برداشت وبا فیلتر واتمن فیلتر می شوند. در ادامه غلظت نهایی نفتالین  توسط دستگاه  اسپکتروفتومتر  UV-Vis در طول موج 665 نانومتر سنجش می شود

برای رسم نمودارهای مربوطه از  نرم افزار اکسل استفاده می­شود.

کدهای 9،29و 30 از راهنمای عمومی اخلاق دارای مجموعه آزمودنی انسانی

9: حفظ محیط زیست

29: حفظ حقوق مادی و معنوی تمامی اشخاص

30: رعایت کلیه مفاد پژوهشی

ندارد

نفتالین ، جذب سطحی ، پرسیکا ، محلول آبی

1.         Wang Z, Han Q, Xia J, Xia L, Ding M, Tang J. Graphene‐based solid‐phase extraction disk for fast separation and preconcentration of trace polycyclic aromatic hydrocarbons from environmental water samples. Journal of separation science. 2013;36(11):1834-42.

2.         Sedighbayan K. Evaluation of biodegradability of naphthalene by soil bacteria Tabriz oil refinery. J Microbial Biotechnol Eslam Azad Uni2010.2:13-20.

3.         Blette V. Drinking water public right-to-know requirements in the United States. Journal of water and health. 2008;6(S1):43-51.

4.         Jafapour M. Evaluation of bioreactor and advance proceedings of seminar of environmental engineering. Tarbiat Modares Uni J. 2006;6:8-11.

5.         Karimi B, Rajaei M, Habibi M, Esvand M, Abdollahy M. Effect of UV/H2O2 advanced oxidation processes for the removal of naphthalene from the water solution. 2013.

6.         Sadani M, Movahedian-Atar H, Faraji M, Jaberean B, Abouee E. Survey of crude oil toxicity component removal by adsorbtion with powdered activated carbon. Journal of Shahrekord Uuniversity of Medical Sciences. 2011;13.

7.         Shetty KV, Ramanjaneyulu R, Srinikethan G. Biological phenol removal using immobilized cells in a pulsed plate bioreactor: Effect of dilution rate and influent phenol concentration. Journal of Hazardous Materials. 2007;149(2):452-9.

8.         Mahvi A. Application of agricultural fibers in pollution removal from aqueous solution. International Journal of Environmental Science & Technology. 2008;5(2):275-85.

9.         Gotovac S, Song L, Kanoh H, Kaneko K. Assembly structure control of single wall carbon nanotubes with liquid phase naphthalene adsorption. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 2007;300(1-2):117-21.

10.        Rodrigues LA, da Silva MLCP, Alvarez-Mendes MO, dos Reis Coutinho A, Thim GP. Phenol removal from aqueous solution by activated carbon produced from avocado kernel seeds. Chemical Engineering Journal. 2011;174(1):49-57.

11.        Wu CD, Darout IA, Skaug N. Chewing sticks: timeless natural toothbrushes for oral cleansing. Journal of periodontal research. 2001;36(5):275-84.

12.        Ohno T, Tokieda K, Higashida S, Matsumura M. Synergism between rutile and anatase TiO2 particles in photocatalytic oxidation of naphthalene. Applied Catalysis A: General. 2003;244(2):383-91.

13.        Khodadadi A, Ganjidoust H. Treatment and Kinetic of Synthetic Wastewater Containing β-naphthol by Nano Titanium Oxide Coated on Activated Carbon. Iranian Journal of Health and Environment. 2012;4(4):401-10.

14.        Arslan-Alaton I, Olmez-Hanci T, Kartal Z. H2O2/UV-C treatment of the economically important naphthalene sulfonate J-Acid: process optimization, kinetic evaluation and activated sludge inhibition. Journal of Advanced Oxidation Technologies. 2010;13(1):27-35.

15.        بیگلری, بذرافشان, ادریس. بررسی کارایی فرایند الکتروشیمیایی در حذف فنل از محیط آبی سنتتیک با استفاده از الکترود آهنی و آلومینیومی. فصلنامه سلامت و محیط زیست. 2013;5(4):445-56.

ندارد