يکي از فعاليتهاي مفيد استفاده از ضايعات طبيعي است. مواد مورد تحقيق پنبه، ضايعات فندق، پوست بادام، ضايعات سيب،‌ پشم،‌ سبوس و ساقه برنج، پوست درخت و مواد سلولزدار و ساقه و دانه گياه فلاکس10 هستند. به علت ارزاني و در دسترس بودن اين مواد و عدم نياز به عمليات پيچيده بازيابي، اين روشها بيشتر مورد توجه محققين قرار گرفته است[38].
آقايان نسيم11 و تهير12 به حذف سرب از محيطهاي آبي به وسيله بنتونيت پرداختند و توانستند در شرايط بهينه تا 98 درصد سرب را حذف کنند و آنها همچنين بيان کردند که وجود الکتروليتها باعث کاهش راندمان حذف مي‌شود[39].
آقايان ريو13 و دلبر14 به حذف جيوه دو ظرفيتي از فاضلاب به کمک جذب به وسيله خاکستر پرداختند، نتايج آزمايشات نشان داد که جذب جيوه با افزايش PH‌ افزايش مي‌يابد[40].
آقاي سينگ15 و همکارانش از هماتيت جهت حذف کادميوم دو ظرفيتي از محيط‌هاي آبي پرداختند. آنها بيان کردند از عوامل تاثيرگذار در فرايند جذب، PH محلول، اندازه ذرات هماتيت، سرعت اختلاط و دماي سيستم مي‌باشد[41].
آقايان کاتسويانس 16و زوبوليس17 به حذف آرسنيک از آب به کمک مواد پليمري نظير پلي‌استيرن که سطح خارجي آنها توسط اکسيد آهن پوشيده شده بود پرداختند. آنها توانستند به اين روش غلظت آرسنيک را به کمتر از mg/l 10 در آب برسانند. آنها همچنين پيشنهاد کردند که وجود آنيونهايي نظير کربنات، کلرايد و نيترات حذف آرسنيک را محدود مي‌کنند[42].
2-1- ترسيب
متداولترين روش براي حذف فلزات سنگين در محدوده بالاي ppm است. بعضي از نمکهاي فلزات در آب نامحلول‌اند، در صورتي که فلز به آن يون مناسب اضافه شود، ته‌نشين مي‌گردد[12].
بازدهي فرايند توسط PHپايين و وجود ساير نمکها تحت تأثير قرار مي‌گيرد. فرايند نياز به افزودن مواد شيميايي ديگري دارد كه در نهايت منجر به توليد لجن فراوان با مقدار آب زياد مي‌شود که حاوي ترکيبات سمي است و دفع آن به شدت هزينه‌بر است[43].
ترسيب در غلظتهاي پايين يون فلزات مؤثر نمي‌باشد. واضح است که وقتي که دو يا چند فلز سنگين در محيط وجود داشته باشند، PH بهينه براي ته نشيني هر يک از آنها ممکن است، متفاوت باشد، لذا به کمک ساخت پايلوت در استفاده از مواد رسوب‌ساز مختلف شرايط بهينه را مي‌توان يافت. مواد شيميايي که بيشترين مصرف را در رسوب‌سازي دارند عبارتند از: آهک، سود، کربنات سديم و سولفيد سديم، که آهک بيشترين مصرف را دارد. معمولاً لخته سازهايي نظير آلوم، کلريد، فريک، پلي الکتروليتها در هنگام رسوب‌سازي براي کاهش نيروهاي دافعه بين ذرات و ايجاد تراکم و ته‌نشين شدن ذرات استفاده مي‌شود. ترسيب به عنوان روش متداول و سنتي در حذف فلزات سنگين شناخته مي‌شود و داراي معايب زير است:
1- توليد حجم زيادي از لجن که در برخي شرايط، آبگيري و ته‌نشيني آنها بسيار مشکل است.
2- هزينه‌ بالاي دفع لجن که خود به عنوان يک ماده خطرناک تلقي مي‌شود.
3- چنانچه آب يا پسابي حاوي مخلوطي از فلزات سنگين باشد، اين روش قادر به حذف تمامي فلزات به مقادير دلخواه نمي‌باشد و اين امر به علت اختلاف PH بهينه هر يک از فلزات مي‌باشد.
در مورد برخي از فلزات لازم است قبل از عمل رسوب‌دهي، درجه اکسيداسيون فلز را تغيير داد. براي مثال براي ترسيب Cr+6ابتدا بايد آنرا به کروم Cr+3تبديل و سپس عمل رسوبدهي را انجام داد.
بنابراين با توجه به قوانين سخت براي تصفيه، تخليه و دفع فاضلابها و آبهاي آلوده به محيط زيست، نمي‌توان از آن به عنوان روش نهايي در تصفيه و حذف فلزات سنگين استفاده نمود[43].
2-1-1- رسو بدهي هيدروکسيدي
حلاليت فلزات در PHمختلف، متفاوت است، به صورتي که در PH اسيدي محلول و در PH قليايي نامحلول هستند و با استفاده از اين خاصيت در اين روش سعي مي‌شود با ايجاد محيط قليايي، رسوب نامحلولي از هيدروکسيد فلز تشکيل گردد.
Me+n+OH>Me(OH)n
در روش رسوبدهي PHبالا، محيط را قليايي نموده و رسوب هيدروکسيدي با افزايش ماده تنظيم کننده PH تشکيل مي‌گردد. معمولاً در PHبالاتر از 9 اکثر قريب به اتفاق فلزات رسوب مي‌نمايند و پتاس، سود، آمونياك و هيدروکسيد سديم جهت رساندن PH محلول به اين سطح مناسب هستند، ولي عمومي‌ترين ماده آمونياک است كه مزيت آن به ديگر مواد مشابه، بي‌خطر بودن و ارزان‌تر بودن است.
در حقيقت با افزايش آهک، يون فلز سنگين به صورت نامحلول حذف مي‌شود و كلسيم وارد محلول مي‌شود و اين تعويض يون خطرناک و سمي فلز سنگين (نظير سرب)، با فلز غيرسمي كلسيم مي‌باشد كه واكنش انجام گيرنده به صورت ساده به شكل زير مي‌باشد:
Me2+ + Ca(OH)2 Me(OH)n + Ca2+
Men+ + n NaOH Me(OH)n + nNa+
در مورد رسوب‌دادن Cr+6 با اين روش بايد اشاره شود كه ابتدا Cr+3 سه ظرفيتي احيا كرد و سپس هيدروکسيد آنرا رسوب داد[44].
2-1-2- رسوبدهي سولفيدي
حلاليت رسوب سولفيد فلزي (MeS) بسيار كمتر از حلاليت رسوب سولفيد فلزيMe(OH)2 مي‌باشد و اين باعث شده است كه تشكيل رسوب با بنيان سولفيد فلزي (S) هم به عنوان يكي از روشهاي حذف فلزات سنگين از آب ‌باشد. براي اين منظور از عوامل سولفيد ساز نظير H2Sو ديگر نمکهاي سولفيدي مي‌توان استفاده كرد. از معايب اين روش ايجاد گاز سولفيد هيدروژن که سمي بوده و با افزايش PH ميزان آن کاهش مي‌يابد. در ميان سولفيدها استفاده ازFeS به دليل حلاليت مناسب آن، رايج‌تر است. ترکيب سولفيدي نسبت به هيدروکسيدي و انواع ديگر آن داراي کارايي بهتري براي حذف فلزات سرب و کادميوم و جيوه مي‌باشد[44].
2-1-3- رسو‌دهي بوسيله كربناتها
از اين تركيبات بيشتر براي رسوب دادن فلزات بخصوصي مانند سرب و كادميوم استفاده مي‌شود. زيرا در مورد اين فلزات اگر بخواهيم از روش هيدروکسيدي استفاده كنيم، بايد PH را به بالاتر از 10 برسانيم. اما با استفاده از کربنات در PH 5/7 تا 5/9 عمل رسوبدهي انجام مي‌شود. واکنش به صورت زير مي‌باشد:
Na2CO3+M2+ MCO3 +2Na+
بايد توجه داشت كه اين روش براي برخي از فلزات نظير روي و نيكل داراي هيچ امتيازي نسبت به روش هيدروکسيدي نمي‌باشد و حتي در برخي از موارد از آن ضعيف‌تر است[44].
2-1-4- رسوبدهي توسط تركيبات فسفات

تركيبات فسفات بيشتر به صورت تري فسفات سديم Na3PO4 يا فسفات كلسيم و منيزيم قادر به حذف فلزات سنگين به خصوصPb2+ از محلولهاي آبي مي‌باشد. تري فسفات سديم قادر است كه سرب را به صورت Pb3(PO4)2 رسوب نمايد. اين روش قادر است سرب را تا ميزان mg/l 5/0 برساند. بهترين سيستم رسوب سازي ترکيب تري‌ فسفات سديم و سود به نسبت 1 به 5/2 مي‌باشد[45].

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

2-2- تبادل يوني
تبادل يوني، روش ديگري است که در صنعت براي حذف فلزات سنگين از به طور موفق استفاده مي‌شود. در اين فرايند، يونهاي فلز داخل محلول رقيق با يونهاي نگه داشته شده توسط نيروهاي الکترواستاتيک در رزينهاي تبادل يوني، معاوضه مي‌شوند[43]. اين روش در مقايسه با روشهاي ديگربه نسبت گران است، اما توانايي حذف در محدوده نسبتاً بالا را دارد[46]. در اين فرايند بعضي از کاتيونها و آنيونهاي نامطلوب با يونهاي سديم، هيدروژن و يا ساير يونهاي مواد رزيني تعويض مي‌شوند. مبدل يوني يک ماده جامد است که توانايي تبادل کاتيون يا آنيون با مواد اطراف خود را دارد مبدل يوني متداول مورد استفاده، رزين‌هاي تبادل يوني آلي مصنوعي مي‌باشند. فرايند تبادل يون در اصل براي کاهش سختي آب آبرساني خانگي به کار مي‌رفت. اما اخيراً براي تصفيه فاضلابهاي صنعتي نظير فاضلابهاي آبکاري فلز به کار مي‌رود[47].
به طور کلي استفاده از اين فرايند براي حذف و جداسازي فلزاتي مانند کادميوم، کروم، روي، مس، جيوه، نيکل، باريم و آرسنيک گزارش شده است.
از مشکلات اين روش مي‌توان به موارد زير اشاره کرد:
1- براي محلول غليظ فلزات و يا آلوده شده توسط مواد آلي به کار نمي‌رود. به علاوه قابليت انتخاب يون را ندارد، داراي هزينه بالاتر مي‌شود.
2- وجود عملکرد دقيق و نظارت و سرپرستي در تمام اوقات به علت وجود واکنشهاي پيچيده شيميايي لازم مي‌باشد.
3- مواد شيميايي مصرفي براي کارکنان خطرناک مي‌باشند.
4- مواد شيميايي مصرف شده در فعال کردن بسترهاي رزين نيز ممکن است نياز با تصفيه مخصوص پيش از دفن داشته مي‌باشند[48].
2-2-1- زئوليتهاي طبيعي
کلمه زئوليت از دو لغت يوناني به معني سنگ و جوشاندن مشتق شده است. از نظر شيميايي داراي فرمول تجربي M2/n.Al2O3.XSiO2.YH2O ، که Mهر کاتيون قليايي يا قليايي خاکي Y، ضريب از 2 تا 7 مي‌باشد، n ظرفيت کاتيون و Xضريب از 2 تا 7 است. از لحاظ ساختاري زئوليتهاي پليمرهاي معدني، کريستال پيچيده‌اي هستند که بر مبناي ساختار توسعه يافته نامحدودSiO4 وAlO4 به صورت چهار وجهي قرار گرفته‌اند و توسط قسمتي از يونهاي اکسيژن به يکديگر پيوند داده مي‌شوند. اين ساختار پايه به صورت شبکه‌ها يا منافذ به هم متصل شده است که منافذ توسط کاتيونها و مولکولهاي آب پر مي‌شوند. کاتيونها متحرك بوده و معمولاً در معرض تبادل يوني قرار مي‌گيرند. آب عموماً ممکن است به وسيله استفاده از گرما از منابع خارج شود. در برخي زئوليتها، خارج کردن آب از درون منافذ آنها ممکن است برخي اختلالات ساختاري از قبيل جابجايي کاتيونها و تا حدي تغيير شکل ساختاري را سبب شود[49].
2-2-2- مبادله کننده‌هاي سنتزي يا رزين
اکثر رزين هاي تعويض يوني که در تصفيه آب به کار مي‌روند سنتزي هستند که با پليمريزاسيون ترکيبات آلي حاصل مي‌شوند. در تعويض کننده‌ها با محلولهاي الکتريک فقط يکي از يون‌ها متحرك و قابل تعويض است و در اثر تعويض يوني، کاتيون يا آنيونهاي موجود در محلول با کاتيونها و آنيونهاي موجود در رزين تعويض مي‌شوند، به گونه‌اي که هم محلول و هم رزين از نظر الکتريکي خنثي باقي مي‌مانند.
يک رزين سينتتيکي مناسب بايد از مشخصات زير برخوردار باشد:
1- رزين بايد بطور مناسبي سه بعدي بوده و حلاليت آن در آب و حلال‌هاي آبي قابل اغماض باشد.
2- رزين بايستي به خوبي آب را جذب کند و رطوبت پذير باشد همچنين بايد به حد کافي متخلخل بوده و يون‌ها بتوانند در آن وارد يا خارج گردند.
3- رزين بايد داراي تعداد کافي از گروه‌هاي يوني باشد به طوري که ظرفيت تبادل يوني قابل ملاحظه‌اي را ارائه نمايد.
4- رزين بايد از لحاظ شيميايي پايدار باشد.
5- چگالي رزين متورم بايد زيادتر از آب باشد[50].
بطور کلي در غلظتهاي کم هرچه ظرفيت يون بيشتر باشد با تمايل بيشتري جذب رزين مي‌شود، مثلاً يون سه ظرفيتي و يون دو ظرفيتي بيش از يون يک ظرفيتي توسط رزين جذب مي‌شوند، حتي براي يونهاي با ظرفيت يکسان نيز هرچه وزن مولکولي يون بيشتر باشد تمايل جذب افزايش مي‌يابد[48].
2-3- اسمز معکوس
در اين فرايند فلزات سنگين توسط يک غشاي نيمه نفوذپذير در رفتار بالاتر از رفتار اسمزي ناشي شده از مواد جامد محلول در فاضلاب جدا مي‌شوند. مشکل اين روش گران بودن آن است. از نفوذ غشايي براي جداسازي آب نسبتاً خالص يا حلال ديگر از محلول داراي خلوص کمتر استفاده مي‌شود. در اين روش محلول از روي سطح غشأ نيمه تراواي خاصي با فشاري بيشتر از فشار مؤثر اسمزي محلول تغذيه عبور مي‌کند. محلول تراوش کننده به عنوان محصول جمع آوري و محلول تغذيه غليظ شده عموماً دور ريخته مي‌شود[46].
2-4- الکترودياليز


پاسخ دهید