۲۰۰

۴۰۰

کلرور

۲۰۰

۶۰۰

اهداف تحقیق
آلودگی آب‌ها روز به روز بیشتر و بیشتر می‌شود. دانشمندان با بررسی آب‌های زیر زمینی و آب‌های لوله کشی شهری در آمریکا به‌این نتیجه رسیده‌اند که هر لیوانی که شهروندان می‌نوشند داروخانه ای است که شامل داروهای ضد افسردگی، ضدبارداری، و مواد خطرناک دیگر است، آلودگی رنگ‌ها و فلزات سنگین نیز به‌این مورد اضافه می‌شود که باعث می‌شود تنها آب‌های دارای اطمینان، آب چشمه‌های نزدیک قله‌ی کوه‌ها باشد. مشکلاتی که انسان در راه دستیابی به تکنولوژی و به دنبال آن رفاه بیشتر برای خود به وجود آورده باعث شده به راهی سوق پیدا کند که امروزه مواد خطرناک بیشماری زندگی او را مورد تهدید قرار دهد و با‌این کار محیط‌‌زیست را تخریب نموده است. با توجه به گسترش صنایع و توسعه‌ی کشاورزی نوین و‌ایجاد پسابهای صنعتی و غیر صنعتی و کشاورزی و نظر به اثرات مخرب و خطرناک مواد آلاینده موجود در‌این پسآب‌ها بر سلامتی انسان و تهدیداتی که برای آلودگی آب و خاک دارند، لذا مطالعات گسترده ای در زمینه کاهش و حذف‌این عناصر از پسآب‌ها قبل از ورود به محیط‌‌زیست صورت گرفته‌و روش‌های زیادی پیشنهاد شده‌است. یکی از‌این روشها جذب سطحی می‌باشد که هزینه‌ی پایین و بازدهی بالایی را از خود نشان داده‌است. هدف اصلی‌این تحقیق تهیه جاذب ارزان قیمت از بقایای گیاهان وبررسی خواص آن در ابعاد نانو و بررسی روش‌های بهینه سازی فرایند جذب با‌این جاذب تهیه‌شده جهت تصفیه آبها میباشد. لذا دستیابی به دانش و فناوری تصفیه پساب‌های صنعتی با بهره گرفتن از جاذب‌های نانوساختار، ارزان، و افزایش بازدهی و بهره دهی فرایند، هدف اصلی واساسی‌این طرح تحقیقاتی است که امید است در خودکفایی علمی‌و پیشرفت کشور عزیزمان گامی‌بسیار مهم و اساسی باشد. انشاءالله
(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت nefo.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))

فصل دوم: مروری بر سوابق مطالعاتی و پژوهشی

مروری بر تحقیقات انجام شده در حذف آلاینده، بخصوص رنگ‌ها از محیط‌های آبی
تخلیه پساب‌های صنعتی حاوی آلاینده‌های مختلف، باعث آلودگی محیط زیست و‌ایجاد اختلال در اکوسیستم و محیط‌زیست گونه‌های مختلف جانوری گردیده است. علاوه بر آن از طریق مواد غذایی دریایی و محصولات کشاورزی که با‌اینگونه پساب‌ها آبیاری می‌شوند، سلامت و بهداشت عمومی‌جوامع انسانی به طور جدی مورد تهدید و خطر قرار گرفته‌است[۲۹].
بیشتر تحقیقات اخیر نشان‌دهنده گسترش زیاد در حذف رنگ‌های مصنوعی از آب‌ها و پساب‌ها بوده‌است. روش‌های مختلفی به کار رفته‌اند که از آن جمله می‌توان به مواردی همچون جذب بر روی انواع مختلف جاذب‌ها، تخریب شیمیایی توسط اکسیداسیون، تخریب نوری، میکروبی، به کار بردن لجن فعال اشاره کرد[۳۰].
مزایا و معایب هرکدام از‌این روش‌ها در منابع مختلف بررسی و بحث شده‌است. تحقیقات گسترده ای درباره‌ی حذف رنگ‌ها و فلزات سنگین از پساب‌های مخلتف انجام شده‌است که‌این امر حاکی از گسترش کاربرد دانش جذب سطحی و روش‌های جذب و حذف آلاینده‌ها در‌این راستا می‌باشد[۳۱]. از انواع دیگر روش‌های جذب رنگ از پساب می‌توان روش‌های رسوب گذاری، تکنولوژی فیلتراسیون، فرآیندهای شیمیایی، اکسیداسیون، روش‌های الکتروشیمیایی، فرآیندهای پیشرفته‌ی اکسیداسیون، فرآیندهای بیولوژیکی و روش‌های دیگر اشاره کرد[۱].
از رنگ‌های آلوده کننده ای که در منابع مختلف برای حذف مورد بررسی قرار گرفته‌‌اند می‌توان به رنگ‌های آنیونی و کاتیونی و خنثی اشاره کرد.‌این رنگ‌ها بیشترین مواردی بوده‌‌اند که تحقیقات درباره‌ی آن‌ها انجام شده‌است. تقریبا بیشتر کارهای انجام شده در حذف رنگ‌های کاتیونی از پساب‌های مختلف توسط نقاشی و همکارانش [۳۲]
بحث و بررسی و ارائه شده‌است. وِنکات و همکارانش[۳۳] از خاکستر ساقه‌ی برنج برای حذف رنگ سبز براق^[۴۷] استفاده کرده اند. خاکستر ساقه‌ی برنج، از پسماندهای کشاورزی محسوب می‌شود که به وفور در مزارع و شالیزارهای کشاورزی بعد از برداشت محصولات، برجا می‌مانند. خاکستر استفاده شده، خود، حاصل سوزاندن پسماندهای کشاورزی در کوره‌های به کار رفته برای‌این منظور است.

انواع جاذب‌ها
جاذب‌هایی را که برای حذف رنگ به کار رفته‌اند از نظر منشأ پیدایش می‌توان به دو گونه‌ی جاذب تقسیم بندی کرد،
جاذب‌های طبیعی
جاذب‌های سنتزی
گونه‌ی اول که جاذب‌های طبیعی می‌باشند، به طور عمده در طبیعت وجود دارند، به عنوان مثال جاذب‌هایی که از جانداران زنده، همچون آرتمیا و یا گیاهان مستقیما بدست می‌آید. معمولا‌این نوع جاذب‌ها از بقایای پوسته و یا اجزای بدن آن‌ها همچون استخوان‌ها و مو و پوست بدن بدست می‌آیند، به عنوان مثال کیتوسان نوعی پلیمر زیستی است که از پوست سخت کیتینی موجوداتی همچون آرتمیا بدست می‌آید^[۴۸]. جاذب‌های سنتزی، به گونه ای از جاذب‌ها گفته می‌شود که مواد اولیه به کار رفته در آن‌ها شیمیایی بوده و از جانداران زنده بدست نمی‌آیند. در ادامه به تحقیق‌هایی که در استفاده از‌این دو نوع جاذب‌ها انجام شده پرداخته شده‌است.

استفاده از جاذب‌های سنتزی
جاذب‌های غیر طبیعی و سنتزی به نوعی از جاذب‌ها گفته می‌شود که مواد اولیه‌ی آن‌ها از ابتدای تهیه‌ی جاذب از مواد مصنوعی همچون مواد پلیمری سنتز شده و یا کامپوزیت‌های غیر طبیعی، ساخته شوند و مواد مصنوعی منشأ اصلی آن‌ها ‌باشند.‌این جاذب‌ها از نظر اقتصادی اغلب هزینه‌ی بالایی داشته و در برخی از موارد نظر داشمندان را به خاطر سرعت جذب و قابلیت جذب انتخابی، به خود جلب کرده اند. جِنگ شیو وو و همکارانش [۳۴] توانسته‌اند با بهره گرفتن از غشاء‌های تبادله کننده‌ی کاتیونی، رنگ بنفش متیل ۲B را از محیط آبی حذف کنند.‌این غشاء با گروه اسید سولفونیک قابلیت عبور ۹٫۶-۳۱ میکرواکی والان بر سطح دیسکی با شعاع ۴۷ میلی متری راداشته و غشاء دوم با گروه‌های فسفات، قابلیت تبادله‌ی ۳۱۲ اکی والان بر دیسک با ابعاد ۴۷ میلی متر را داشته است. زئولیت سنتزی، یکی دیگر از جاذب‌هایی است که در حذف رنگ‌های بازی همچون متیلن بلو^[۴۹] به کار برده شده است، شائوبین وانگ و همکارانش[۳۵] در تحقیق خود به بررسی بازفعال‌سازی جاذب زئولیتی خود توسط روش‌های فیزیکی و شیمیایی پرداخته اند.
آن‌ها توانستند با قرار دادن جاذب در محیطی به مدت ۱ساعت با دمای ۵۴۰ درجه سلسیوس، تا ۶۰% قابلیت جذب را بازیابی کنند. جی گویجوان و همکارانش [۳۶]در تحقیق خود با بهره گرفتن از پیوند کیتوسان و آلومینا، از آن به عنوان جاذب هیبریدی برای جذب مس(II) استفاده کرده اند. نیاز محمد محمودی و همکارانش[۳۷] با سنتز کوپلیمر PAC‌، کارآیی آن را برای حذف رنگ مورد ارزیابی قرار داده اند. رنگ‌های قرمز ۳۱، قرمز۸۰ و آبی اسید۲۵ برای مدل استفاده کرده‌اند و مقدار حذفی برابر با mg/g3400، mg/g 3448 و mg/g3500 را به‌ترتیب برای رنگ‌های با کد ۳۱، ۸۰ و ۲۵ بدست‌آورده‌اند. نتایج کارشان مشخص کرد که PACبه عنوان جاذب پلیمری، قابلیت بالایی از جذب را از خود نشان می‌دهد.

استفاده از جاذب‌های طبیعی
جاذب‌های طبیعی به دلیل فراوانی در طبیعت و قابلیت جذب خوب و راحتی در ارتقاء، توجه بسیاری از متخصصین امر را به خود جلب کرده است. بسیاری از محصولات کشاورزی و پسماندهای گیاهی و جانوری از قبیل برگ‌ها و دانه‌ها و هسته‌ها و پوست میوه‌ها و استخوان و برخی اجزای حیوانات براحتی و به وفور در طبیعت تولید می‌شوند و به دلیل قابلیت بازیافت و بازگشت به چرخه‌ی اکوسیستم در مورد‌این مواد، استفاده از آن‌ها به عنوان جاذب بسیار راحت‌تر و سودمند‌تر شده و مورد توجه واقع شده اند.
از جمله جاذب‌های طبیعی به کار رفته توسط محققین، می‌توان به استفاده از خاکستر سبوس برنج^[۵۰] [۳۳] کربن حاصل از هسته‌ی تمر هندی[۳۸] و خاکستر سبوس که توسط بنتونیت فعال شده[۳۹] و نوعی جاندار مهره دار^[۵۱][۴۰]‌، استفاده از چوب خام درخت کاج[۴۱] و چوب بهبود یافته با اسید[۴۱] ویا استفاده از دانه‌های جوجوبا [۴۲] از جمله جاذب‌هایی هستند که توسط محققان مختلف مورد ارزیابی قرار گرفته‌اند. به طور معمول جاذب‌های بیشتری برای حذف رنگ‌های کاتیونی وجود دارد زیرا به نظر می‌رسد‌این گونه از رنگ‌ها به دلیل داشتن بار مثبت روی اتم نیتروژن تمایل زیادی به چسبیدن به سطوح دارای بار منفی را دارند، به همین خاطر در مقوله‌های مربوط به رنگ همچون نساجی، رنگرزی توسط‌این نوع رنگ‌ها راحت‌تر انجام می‌گیرد. علاوه بر جاذب‌های ذکر شده، تعداد زیادی جاذب نیز وجود دارند که در‌اینجا به توصیف برخی از تحقیق‌هایی که برای حذف مواد رنگی انجام یافته‌اند می‌پردازیم.

حذف رنگ‌های کاتیونی و آنیونی
پرز گرِگوریا و همکارانش[۴۳] برای حذف رنگ متیلن بلو و وِنکات و همکارانش[۳۳] برای حذف رنگ بریلیانت‌گرین از خاکستر سبوس برنج استفاده کرده اند. سارا داوود و همکارانش [۴۱] برای حذف قرمز کنگو از کاج خام به عنوان جاذب استفاده کرده‌اند و فرایند بهینه‌ی مربوط به آن را نیز ارئه داده اند. برای حذف مواد رنگی آنیونی از محیط‌های آبی نیز کارهایی انجام شده‌ که می‌توان به استفاده از زئولیت طبیعی ارتقاء یافته اشاره کرد که توسط ارول آلور و عایشه گل متین[۴۴] انجام یافته است. همچنین مخلوط آلومینیم هیدروکسید و منیزیم هیدورکسید برای حذف رنگ قرمز روشن رآکتیو توسط یو جیانگ لی و همکارانش استفاده شده اند[۴۵].
برای بدست‌آوردن کربن فعال دو روش عمده وجود دارد که شامل روش‌های فیزیکی و شیمیایی است. [۱]مروری بر کارهای گذشته نشان می‌دهد که‌این دو روش در مرحله‌ی دمای فعالسازی و افزودنی‌هایی که در مرحله‌ی پیش اختلاط به جاذب‌ها اضافه می‌شوند اختلاف دارند.
برخی از جاذب‌های به کار رفته جهت حذف رنگ و روش فعاسازی هر کدام در جدول ۲-۱٫ و جدول ۲-۲٫ مرتب شده‌اند تا مقایسه آنها راحت‌تر باشد. برای مقایسه‌ی قدرت جذب جاذب‌ها، از پارامتری به نام Q₀ استفاده می‌شود که نشان دهنده‌ی میزان حداکثر جذب تک لایه جاذب‌های به کار رفته است، برای بررسی بهتر قابلیت جذب جاذب‌ها، جدول ۲-۱٫ به صورت شکل ۲-۱٫ ارائه شده‌است.
برای رنگ بریلیانت‌گرین که در تحقیق حاضر حذف آن بررسی شده، همچون رنگ متیلن بلو محققان کارهای مختلفی انجام داده اند، در جدول ۲-۲٫ انواع جاذب‌های به کار رفته به همراه حداکثر ظرفیت هر جاذب نشان داده شده است. برای مقایسه‌ی بهتر جاذب شکل میله ای مربوط به جدول رسم گردیده است. همانطور که از شکل ۲-۲ می‌توان استنباط کرد، قدرت جذب برای جاذب‌های بدست آمده از فیبر هسته‌ی خرما و زیست توده حاصل از مخروط میوه‌ی کاج از همه بیشتر می‌باشد.
جدول ۲- ۱٫ حداکثر جذب رنگ متیلن بلو توسط جاذب‌های ارزان قیمت و پسماند کشاورزی

مراجع