بررسی حذف فلز سنگین سرب توسط زائدات کشاورزی از محلولهای آبی

با توسعه سریع صنایع جدید، آلودگی محیط زیست نسبت به گذشته افزایش یافته است(1). فلزات سنگین در پساب بسیاری از صنایع مانند صنایع استخراج روی و سایر فلزات سنگین از سنگ معدن، صنایع پتروشیمی، صنایع پاالیش نفت، صنایع کاغذسازی، صنایع دارویی، صنایع رنگسازی، صنایع فرآورده های پالستیکی و ... وجود دارند(2-4). حضور فلزات سنگین در آبهای سطحی برای سالمتی انسان و سایر موجودات زنده بسیار خطرناک است و اثر آنها بر زندگی انسان و سایر موجودات شناخته شده است(5-6). سرب از سمی ترین فلزات سنگین غیر ضروری در محیط زیست می باشند. مسمومیت با یون فلز سرب در انسان آسیب های شدیدی به کلیه، سیستم عصبی، سیستم تولید مثل، کبد و مغز می گذارد و حتی می تواند موجب مرگ نیز گردد(7-8)

حد مجاز سرب در آب آشامیدنی بر اساس گزارش نمایندگی حفاظت از محیط زیست آمریکا 61/6 میلی گرم بر لیتر گزارش شده است، بنابراین مقدار غلظت های کم سرب در آب بسیار سمی و خطرناک است(9). سرب از آبهای آلوده روش های مختلفی توسط پژوهشگران بررسی شده است که از این روش ها می توان به روش های فیلتراسیون، اسمز معکوس، اکسیداسیون شیمیایی، انعقاد، جذب سطحی، تکنیک های الکترولیتی و غیره اشاره کرد (10-12).

متداولترین روش حذف فلزات سنگین از فاضالب، ترسیب شیمیایی می باشد. در این روش برای رسیدن به استانداردهای بین المللی، باید مقدار زیادی مواد شیمیایی مصرف نمود(13). بدین ترتیب لجن حجیمی تولید می شود که هزینه های تصفیه را افزایش می دهد. از دیگر روشهای متداول حذف فلزات سنگین از فاضالب می توان به فرآیند تعویض یون، جذب سطحی، فرآیندهای غشایی و فرآیندهای اکسیداسیون و احیا اشاره نمود(14). روش جذب سطحی به دلیل عملکرد آسان، مصرف انرژی کم، نگهداری آسان، ظرفیت جذب باال و کارایی باال برای تصفیه فاضالب بطور گسترده استفاده می شود(15) .

در فرآیند جذب سطحی از انواع جاذب ها نظیر کربن فعال، مواد سلولزی، ضایعات کشاورزی، مواد معدنی نظیر خاک رس و غیره استفاده می گردد. کربن فعال یکی از جاذب ها است که استفاده از آن به ویژه در سطح وسیع هزینه های بالایی دارد.(16)

به همین دلیل در سال های اخیر استفاده از جاذب های طبیعی و محلی مورد توجه قرار گرفته است. از جمله این جاذب ها می توان به رزین های تبادل یونی و فراورده های جنبی محصولات کشاورزی اشاره نمود. از ویژگی های مثبت ضایعات کشاورزی، دوام باال، اصالح پذیری آسان، امکان حذف آلودگی و بازیابی مجدد و امکان تولید کمپوست از آنها و از همه مهم تر، ارزان بودن این گونه جاذب ها است(17-19).

تحقیقات زیادی در زمینه استفاده از ضایعات کشاورزی در زمینه حذف یون فلزات سنگین از محلول های آبی صورت گرفته است(20-22). اما در زمینه حذف سرب مطالعات کمی انجام گرفته است و هدف از این مطالعه  بازیابی و حذف یون سرب از محلول آبی به وسیله زائدات کشاورزی بود. در این بررسی اثر پارامترهای مختلفی نظیر pH اولیه محلول، غلظت بیوجاذب مورد استفاده، سرعت اختالط محلول، غلظت اولیه یون سرب و زمان تماس در دمای محیط بررسی گردید. در نهایت، رفتار سینتیکی جذب نیز مورد بررسی قرار گرفت.

در بررسی که تحت عنوان کاربرد کربن فعال برای جذب سرب از محلولهای آبی توسط Kobya انجام گرفته است نتایج حاصله نشان دهنده آن است که تمام آزمایشات ابتدا در PH  بین 2 تا 7 و دما بین 20 تا 55 درجه سانتی گراد انجام شده است و مشاهده شده است که ماکزیمم جذب در PH برابر با 2.5 اتفاق می افتد و دما بهینه برای جذب در حدود 30درجه سانتی گراد می باشد ودر PH بالای 2.5 میزان جذب به طور قابل توجهی کاهش می یابد و میزان جذب بیشتر با مدل جذب لانگمیر با R2برابر با 0.995 مطابقت دارد. (20).

در بررسی که تحت عنوان کاربرد لجن فعال برای جذب سرب  از محلولهای آبی توسط Barros انجام گرفته است نتایج  حاصله نشان دهنده آن است که بهترین PH در 6 تا 7 قرار دارد و میزان جذب بیشتر با مدل جذب لانگمیر با R2برابر با 0.997 مطابقت دارد.همچنین با افزایش مقدار اولیه سرب  میزان کلی جذب افزایش می یابد ولی در کل در صد جذب کاهش پیدا می کند (21)

در بررسی دیگری که توسط ززولی تحت عنوان حذف کروم توسط عدسک ابی انجام شده است نتایج حاصله نشان دهنده آن است که با افزایش غلظت در هر دو حالت اصلاح شده و اصلاح نشده  میزان جذب کروم افزایش می یابد و در غلظت های کم میزان جذب کروم تفاوت اندکی با هم دارد ولی در نوع اصلاح شده میزان جذب کروم توسط گیاه بیشتر می‌باشد(22)

در بررسی دیگری که تحت عنوان جذب کروم  بوسیله آزولا فیلیکولودیس از محلولهای آبی توسط ززولی انجام گرفته است نتایج  حاصله نشان دهنده آن است که ماکزیمم حذف در PH=7 برابر با 116.28 میلی گرم به ازای هر گرم جاذب خواهد بود که با مدل لانگمیر مطابقت می کند همچنین نشان داده شده است که با افزایش غلظت کروم میزان جذب توسط گیاه افزایش پیدا می کند و غلظت مورد آزمایش از 10 تا 100 میلی گرم در لیتر متغیر می باشد و بیشترین مفدار جذب در غلظت 100 میلی گرم اتفاق می افتد(23).

در صد حذف فلز سنگین سرب با استفاده از جاذب زائدات کشاورزی در زمان تماس‌های مختلف چگونه است؟

در صد حذف فلز سنگین سرب با استفاده از جاذب زائدات کشاورزی در غلظت‌های مختلف آلاینده چگونه است؟

در صد حذف فلز سنگین سرب با استفاده از جاذب زائدات کشاورزی در دوزهای مختلف جاذب چگونه است؟

در صد حذف فلز سنگین سرب با استفاده از جاذب زائدات کشاورزی در pH های مختلف چگونه است؟

در صد حذف فلز سنگین سرب با استفاده از جاذب زائدات کشاورزی در دماهای مختلف چگونه است؟

تعیین حذف فلز سنگین سرب توسط زائدات کشاورزی از محلولهای آبی

در صد حذف فلز سنگین سرب با استفاده از جاذب زائدات کشاورزی در زمان تماس‌های مختلف

در صد حذف فلز سنگین سرب با استفاده از جاذب زائدات کشاورزی در غلظت‌های مختلف سرب

در صد حذف فلز سنگین سرب با استفاده از جاذب زائدات کشاورزی در دوزهای مختلف جاذب

 در صد حذف فلز سنگین سرب با استفاده از جاذب زائدات کشاورزی در pH های مختلف

در صد حذف فلز سنگین سرب با استفاده از جاذب زائدات کشاورزی در دماهای مختلف

 وزارت نیرو-شرکت آب و فاضلاب

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 و همدوسی روی می‌دهد.

تجربی-آزمایشگاهی

محلول سنتتیک حاوی غلظت های مختلف فلز سنگین سرب که از محلول استوک ساخته شده است.

روش نمونه برداری بصورت غیر احتمالی در دسترس می باشد که بعد از انجام فرایند، نمونه ها برداشته شده و پس از آماده سازی غلظت سرب با استفاده از دستگاه جذب اتمی اندازه‌گیری خواهد شد.

پس از انجام فرایند در هر مرحله، نمونه‌های حاصل مورد آزمایش قرار خواهد گرفت و مقدار سرب باقیمانده بر حسب خود سرب بدست خواهد آمد. در نهایت نمودار های مربوطه بر حسب درصد حذف رسم خواهد شد

این مطالعه  در مقیاس آزمایشگاهی و به صورت ناپیوسته انجام خواهد شد. برای انجام آزمایشات از ظروف پلاستیکی با حجم 100 میلی استفاده شد اندازه‌گیری جذب با مخلوط کردن مقادیر متفاوتی از دز جاذب 5/0 تا 5 گرم در لیتر، در بشر محتوی محلول سرب با غلظت 10 تا 100میلی‌گرم در لیتر  و در مقادیر pH برابر با 3 تا 9 انجام می‌گیرد. محلولهای آماده شده بر روی شیکر(180 دور در دقیقه) در زمانهای متفاوت 5 تا 120 دقیقه قرار داده میشوند . سپس نمونه با استفاده از صافی 45/0 میکرون محلول را جدا و در آخر غلظت باقیمانده سرب با استفاده از جذب اتمی تعیین خواهد شد تمام آزمایشات در دمای 20 تا 60 درجه سانتی‌گراد انجام خواهد شد. برای اطمینان از نتایج آزمایشات، تمام مراحل به صورت تکرار دوباره انجام و از میانگین اعداد استفاده خواهد شد. بنابراین تعداد نمونه‌های مورد نظر با توجه به بهینه بودن پارامترها و تکرار آزمایشات 50 نمونه می‌باشد. آنالیز و تفسیر داده‌ها نیز با استفاده از نرم افزار Excel و ضریب رگرسیون صورت گرفت. در نهایت ظرفیت و راندمان جذب طبق روابط زیر تعیین می شود. در این رابطه R راندمان، qe ظرفیت جذب بر حسب میلی‌گرم به ازای هر گرم جذب، c₀ غلظت اولیه سرب برحسب میلی‌گرم ‌در لیتر،  c_e غلظت سرب در زمان t برحسب میلی‌گرم در لیتر M جرم جاذب برحسب گرم، v حجم نمونه برحسب لیتر می‌باشد.  

با استفاده از نرم افزار EXCEL یا SPSS نمودارهای مربوطه بر حسب درصد حذف سرب رسم خواهد شد.

1. در پژوهش‌های پزشکی که ممکن است به محیط زیست آسیب برسانند، باید احتیاط‌های لازم در جهت حفظ و نگهداری و عدم آسیب رسانی به محیط ریست انجام گیرد.
2. کمیته‌ی اخلاق در پژوهش علاوه بر بررسی و تصویب طرح‌نامه و دستورالعمل، این حق را دارد که طرح‌‌ها را در حین و بعد از اجرا را از نظر رعایت ملاحظات اخلاقی مورد پایش قرار دهد. اطلاعات و مدارکی که برای پایش از سوی کمیته‌ی اخلاق درخواست می‌شود، باید از سوی پژوهشگران در اختیار این کمیته گذاشته شود.
3. گزارش‌ها و مقالات حاصل از پژوهش‌هایی که مفاد این راهنما را نقض کرده‌اند، نباید برای انتشار پذیرفته شوند.
4. روش پژوهش نباید با ارزش‌های احتماعی، فرهنگی و دینی  جامعه در تناقض باشد.

محدودیت اجرایی ندارد

سرب- زائدات کشاورزی- محلولهای آبی-

1.         Diyanati RA, Balarak D. Survey of efficiency agricultural weast in removal of acid orang 7(AO7) dyes from aqueous solution: kinetic and equilibrium study: Iranian journal of health sciences. 2013;2(1):35-40.

2.         Johnson A, Jain N, Joshi H, Prasad S. Agricultural and agro-processing wastes as low cost adsorbents for metal removal from wastewater: a review. J Sci Ind Res. 2008;67:647-58.

3.         Tangahu BV, Abdullah SRS, Basri H, Idris M, Anuar N, Mukhlisin M. A Review on Heavy Metals (As, Pb, and Hg) Uptake by Plants through Phytoremediation. International Journal of Chemical Engineering. 2011:8:21-30.

4.         Heidari ZS. Lead Removal from Aqueous Solutions Using Low-cost Adsorbents. 2010(3):45-52.

5.         Zahra N. Lead Removal from Water by Low Cost Adsorbents:  A Review. Pak J Anal Environ Chem. 2012;13(1):1-8.

6.         Mehrasbi M, Farahmandkia Z. Heavy Metal Removal from Aqueous Solution by Adsorption on Modified Banana Shell. Health and Environmental. 2008;1(1):17-25

7.         Javanbakht V, Zilouei H, Karimi K. Effect of pH on Lead Removal from Aqueous Solution by Fungus Mucor Indicus. Water and weasteater. 2010: 1:76-84.

8.         Esalah JO, Weber ME, Vera JH. Removal of lead, cadmium and zinc from aqueous solutions by precipitation with sodium di-(n-octyl) phosphinate. Canadian Journal of Chemistry. 2000; 78: 948-954.

9.         Shukla SR, Pai RS. Adsorption of Cu (II), Ni (II) and Zn (II) on modified jute fibers . Bioresource Technology 2005; 96: 1430-1438.

10.       Bansal M, Singh D, Garg VK. A comparative study for the removal of hexavalent chromium from aqueous solution by agriculture wastes carbons. J Hazard Mater. 2009; 171(1-3): 83-92.

11.       Yum Q, Matheickal JT, Yin P, Kaewsarn P. Heavy metal uptake capacities of common marine macro  algal biomass. Water Research 1999;33(6):1534-53.

12.       Davis TA, Volesky B, Mucci AA. review of the biochemistry of heavy metal biosorption by brown algae. Water Res.2003; 37(18),4311- 4330.

13.       Diniz V,  Volesky B. Biosorption of La, Eu and Yb using Sargassum biomass. Water Res.2005; 39,239-247.

14.       Aksu Z, Acikel U, Kabasakal E, Tezer S. Equilibrium Modeling of Individual and Simultaneous Biosorption of Chromium (VI) and Nickel (II) onto Dried Activated Sludge. Water Research 2002;36:3063-73.

15.       Bayramoglu G, Tuzun I, Celik G, Yilmaz M, Arica MY. Biosorption of mercury(II), cadmium(II) and  lead(II) ions from aqueous system by microalgae Chlamydomonas reinhardtii immobilized inalginate beads. Int J of Mineral Processing ;2006;81(1):35-43.

16.       Vitor G, Pvilar C;Copper removal by algae Gelidium, agar extraction algal waste and granulated algal waste: Kinetics and equilibrium. Bioresource Technology 2008; 99:750-62.

17.       Jalali R, Ghafourian H, Asef Y, Jdavarpanah S, Sepehr S. Removal and recovery of lead using onliving biomass of marine algae. J of Hazardous Materials:2002;92:253-62.

18.       Vilar V, Boaventura C. Influence of pH, ionic strength and temperature on lead biosorption by Gelidium and agar extraction algal waste. Process Biochemistry 2005;40(10):3267-75.

19.       Zazouli MA, Balarak D, Mahdavi Y. Pyrocatechol Removal From Aqueous Solutions by Using Azolla Filiculoides. Health Scope. 2013;2(1):1-6.

20.   Kobya M, Demirbas E, Senturk E, Ince M. Adsorption of Heavy Metal Ions from Aqueous Solutions by Activated Carbon Prepared from Apricot Stone. Bioresour Technol; 2005;96:1518-21.

21.       Barros AJ, Prasad S, Leite VD, Souza AG. Biosorption of Heavy Metals in up Flow Sludge Columns. Bioresource Technol ;2007;98:1418-25.

23.       Zazouli MA, Belarak D. Kinetics modeling and isotherms for removal of Cr (VI) from aqueous solution by modified lemna minor and azolla filiculoides. Journal of  Hormozghan University Medical Science. 2014;17(5):45-

24.   Zazouli MA, Balarak D. Application of LEMNA MINOR biomass for  CR Removal from aqueous solutions. Iranian journal of health sciences. 2013;1(2):36-43.

ندارد