کاهش تحرک آرسنیک در خاک به کمک نانوذرات هماتیت و پلیمرهای اکریلیکی

سابقه و هدف: آرسنیک ازجمله فلزهای سنگینی است که به دلیل اثرات سمی و سرطانزایی آن، توجه به پاکسازی زیست محیطی این عنصر رو به گسترش است. پژوهش حاضر با هدف بررسی و مقایسه میزان کارایی جاذب‌های نانوذرات هماتیت و پلی‌مرهای اکریلیکی در غیرمتحرک کردن آرسنیک در خاک‌های آلوده با سطوح مختلف آرسنیک و یافتن سطح مناسب از جاذب‌های نام‌برده انجام شد. مواد و روش‌ها: بدین منظور یک آزمایش فاکتوریل با دو فاکتور نوع و سطوح جاذب (چهار نوع جاذب شامل نانوذرات هماتیت، کوپلیمر اکریل‌آمید- اکریلیک اسید (A)، و کوپلیمرهای مالئیک انیدرید- استایرن-اکریلیک اسید ( B وC )) در چهار سطح (صفر، 05/0، 1/0 و 2/0 درصد) و سطوح مختلف آرسنیک (صفر، 6، 12، 24، 48 و 96 میلی گرم بر کیلوگرم) در سه تکرار قالب طرح کاملا تصادفی انجام شد. نانوذرات هماتیت (α-Fe2O3) از نیترات آهن سنتز شدند و خصوصیات آن‌ها به وسیله تکنیک‌های XRD، SEM و TEM بررسی ‌گردید. کارایی جاذب‌ها در غیرمتحرک نمودن با اندازه‌گیری غلظت آرسنیک فراهم، جذب شده بصورت اختصاصی و مجوع آنها بوسیله دستگاه ICP-OES بررسی گردید. یافته‌ها: تصویر‌برداری از نانوذرات هماتیت نشان داد که متوسط قطر آنها 69/32 نانومتر و مورفولوژی آنها کروی است. نتایج نشان داد که تاثیر نوع و سطوح جاذب، سطوح آرسنیک خاک و همچنین اثر متقابل آن‌ها بر غلظت آرسنیک فراهم، آرسنیک جذب شده بصورت اختصاصی و مجموع آنها معنی‌دار بود، بطوریکه با افزایش سطح آرسنیک در خاک، غلظت آرسنیک فراهم، آرسنیک جذب شده بصورت اختصاصی و کل آرسنیک جذب شده افزایش یافت. کاربرد جاذب‌ها سبب کاهش غلظت آرسنیک فراهم، آرسنیک جذب شده بصورت اختصاصی و مجموع آنها گردید و با افزایش سطح کاربرد آن‌ها میزان کاهش افزایش یافت بطوری‌که کمترین غلظت از سطح 2/0 درصد جاذب‌ها بدست آمد. کاربرد جاذب نانوذرات هماتیت غلظت آرسنیک را بیش از سایر جاذب‌ها کاهش داد و مالئیک انیدرید- استایرن-اکریلیک اسید کوپلیمر (C)، اکریل‌آمید- اکریلیک اسید کوپلیمر (A) و مالئیک انیدرید- استایرن-اکریلیک اسید کوپلیمر (B) به ترتیب در مراتب بعدی قرار گرفتند. در تمام سطوح آرسنیک خاک، کمترین غلظت آرسنیک جذب شده مربوط به سطح 2/0 درصد جاذب نانوذرات هماتیت و بیشترین غلظت آن مربوط به تیمار شاهد (بدون کاربرد جاذب) بود. میزان کاهش غلظت آرسنیک فراهم خاک با کاربرد سطح 2/0 درصد جاذب‌های نانوذرات هماتیت، و پلی‌مرهای اکریلیکی C، A و B به‌ترتیب 80/60%، 82/56%، 87/37% و 57/26% بود. در نوع و سطح جاذب مشابه، میزان کاهش غلظت آرسنیک جذب شده بصورت اختصاصی، به‌ترتیب 56/27%، 72/22%، 88/14% و 10% بود. در نهایت میزان کاهش غلظت کل آرسنیک جذب شده، در نوع و سطح جاذب مشابه به‌ترتیب 39/39%، 84/34%، 05/23% و 88/15% بود. در پلی‌مرها ماهیت و سپس تعداد لیگاندهای کلاته کنند‌ه‌ی فلز تعیین کننده ظرفیت جذب آن‌ها بود. جاذب‌ها در سطوح بالاتر آرسنیک خاک نسبت به سطوح پایین آن، توانایی بیشتری در کاهش غلظت آرسنیک داشتند. همچنین کارایی آن‌ها در کاهش غلظت آرسنیک قابل جذب خاک بیشتر از آرسنیک جذب شده بصورت اختصاصی بود. نتیجه گیری: نانوذرات هماتیت، پلی‌مرهای اکریلیکی مالئیک انیدرید- استایرن-اکریلیک اسید B) و C (و اکریل‌آمید- اکریلیک اسید (A) بالاخص نانوذرات هماتیت می‌توانند به عنوان جاذب‌های موثر جهت کاهش غلظت آرسنیک فراهم، جذب شده بصورت اختصاصی و مجموع آنها در خاک‌های آلوده بکار روند.