کاربرد ضایعات معدنی به عنوان جاذب سرب از محلول های آبی

چکیده کاهش سطح غلظت سرب در منابع آب به دلیل غیر قابل تجزیه بودن و زیست تجمع پذیری آن امری ضروری است. روش های تصفیه متعددی مانند ترسیب شیمیایی، تبادل یونی، فیلتراسیون غشایی، الکترولیز، شناورسازی، اسمز معکوس و جذب برای تصفیه آب های آلوده به سرب مورد استفاده قرار می گیرد که انتخاب بهترین گزینه به غلظت فلز در آب و هزینه های تصفیه بستگی دارد. استفاده از جاذب ها، به دلایل اقتصادی و سهولت در بهره برداری، یکی از گزینه های مناسب برای کاهش فلزات سنگین آب است. برای اقتصادی تر نمودن فرآیند جذب، امروزه توجه به گزینه های طبیعی ارزان قیمت معطوف شده است. این جاذب ها به طورکلی شامل ضایعات و محصولات جانبی صنایع، مواد طبیعی و جاذب های با منشا کشاورزی می باشند. هدف اصلی این تحقیق مطالعه عملکرد ضایعات معدنی به عنوان جاذب برای فلزات سنگین بود. در این راستا دولومیت و تراورتن ناشی از ضایعات صنایع سنگ و سرباره کوره بلند به عنوان یک جاذب ارزان قیمت معدنی برای حذف سرب استفاده شد. به منظور بهینه سازی و بررسی عوامل مختلف بر روی میزان جذب، چهار عامل اصلی: غلظت اولیه یون سرب(در محدوده 5 تا mg/l100)، ph اولیه محلول(در محدوده 2 تا 5/6)، سرعت اختلاط(در محدوده 50 تا rpm100) و دز جاذب اضافه شده(در محدوده 1 تا g/l10) در راکتور ناپیوسته مورد بررسی قرار گرفت. به جهت کاهش تعداد آزمایش های مورد نیاز و صرفه جویی در هزینه و زمان و فراهم آوردن بررسی سهم هریک از عوامل مذکور از روش طراحی آزمایش های تاگوچی استفاده شد و با استفاده از این روش و با کاربرد آرایه متعامد l16 شرایط بهینه برای حذف سرب تعیین شد. نتایج کلی بدست آمده از آزمایش ها نشان داد که زمان تعادل برای دولومیت 240 دقیقه، برای تراورتن در phهای پایین 240 دقیقه و در phهای بالاتر 60 دقیقه، برای سرباره کوره بلند 120 دقیقه و برای کربن فعال در phهای پایین حدود 60 دقیقه و در phهای بالا 15 دقیقه است. ایزوترم جذب فروندلیچ بهترین توصیف کننده فرآیند جذب در حالت تعادل برای جاذب های استفاده شده است. در شرایط بهینه، کارایی حذف سرب برای دولومیت(غلظت اولیه mg/l25، ph اولیه 5/6، سرعت اختلاط rpm100 و دز جاذب g/l7) بیش از %9/99؛ برای تراورتن(غلظت اولیه mg/l50، ph اولیه 5/6، سرعت اختلاط rpm100 و دز جاذب g/l4) بیش از %9/99؛ برای سرباره کوره بلند(غلظت اولیه mg/l25، ph اولیه 5/6، سرعت اختلاط rpm50 و دز جاذب g/l7) بیش از %8/99 و برای کربن فعال(غلظت اولیه mg/l50، ph اولیه 5/6، سرعت اختلاط rpm100 و دز جاذب g/l10) بیش از %7/99 به دست آمد که نشان دهنده کارایی بالای این مواد استفاده شده در حذف سرب در مقایسه با کربن فعال است. با توجه به نتایج به دست آمده از آنالیز واریانس برای دولومیت، تراورتن و کربن فعال، تمام عوامل(متغیرهای) مورد مطالعه در کارایی حذف سرب معنادار هستند. ولی برای سرباره کوره بلند، دز جاذب اضافه شده اثر معناداری بر کارایی حذف سرب ندارد. به عنوان نتیجه کلی تحقیق، با کارایی جذب، می توان چنین اظهار داشت که ضایعات مورد استفاده در این تحقیق قادر به حذف و یا کاهش غلظت سرب از محیط های آبی می باشند و می توانند به عنوان گزینه ای ارزان، به جای جاذب های متداول مثل کربن فعال، در تصفیه آب های آلوده به سرب مورد استفاده قرار گیرند.