حذف جیوه از پساب های صنعتی با استفاده از نانوساختارهای کربنی

فلزات سنگین موجود در پساب واحدهای صنعتی یکی از مهمترین و خطرناک ترین آلاینده های زیست محیطی، به شمار می روند. در بین فلزات سنگین، جیوه ناشی از تخلیه فاضلاب صنایع کلرآلکالی، خمیر و کاغذ، پالایشگاه، رنگ، داروسازی و باتری سازی به علت سمیت، تجمع زیستی و تأثیرات زیست محیطی بر موجودات از اهمیت ویژه ای برخوردار است. تاکنون روش های مختلف فیزیکی و شیمیایی از جمله انعقاد و ته نشینی، اسمز معکوس، احیاء شیمیایی و تبادل یون برای حذف جیوه از پساب ها و آب های آلوده مورد استفاده قرار گرفته اند. در سال های اخیر، فرایند جذب سطحی به علت بازدهی بالا و هزینه نسبتاً کم توجه زیادی را به خود معطوف داشته است. لزوم کاهش مقدار یون های جیوه در جریان فاضلاب های صنعتی، نوع جاذب انتخابی را مورد توجه قرار می دهد. جاذب های مختلفی برای جذب جیوه از فاضلاب های صنعتی به کار رفته اند. اما امروزه کاربرد نانوجاذب ها از جمله نانوذرات و نانوساختارها به علت سطح ویژه و نسبت سطح به حجم زیاد و کارایی بالا در حذف آلاینده های فلزی از فاضلاب های صنعتی به عنوان یک موضوع در خور توجه محسوب می شود. در این مطالعه، از دو نانوساختار کربنی mwnt-cooh و cnfs برای جذب جیوه از پساب های صنعتی به دو روش ناپیوسته و ستونی استفاده شد و پارامترهای موثر بر میزان جذب از جمله زمان تعادل، ph، غلظت اولیه جیوه، میزان جاذب، اثر یون مزاحم و قدرت یونی مورد بررسی قرار گرفت. برخی خصوصیات فیزیکی، شیمیایی و مورفولوژی جاذب ها به کمک روش های bet، پراش پرتو(xrd) x، طیف سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه (ft-ir)، میکروسکوپ الکترون روبشی (sem) و میکروسکوپ الکترون عبوری (tem) تعیین شدند. مطالعات سینتیک جذب نشان داد که جذب جیوه بر mwnt-cooh و cnfs سریع می باشد. سرعت جذب جیوه بر روی cnfs از معادلات شبه مرتبه اول و شبه مرتبه دوم تبعیت کرد. بررسی اثر ph اولیه، نشان داد ph بهینه برای جذب جیوه توسط mwnt-cooh بین0/7-0/3 و برای cnfs بین0/7-0/4 می-باشد. قابلیت برازش داده های تعادلی سیستم جذب جیوه با مدل های لانگمویر، فروندلیچ و ردلیچ-پترسون مورد بررسی قرار گرفت. جذب جیوه روی mwnt-cooh با مدل ردلیچ-پترسون و بر روی cnfs با مدل های فروندلیچ و ردلیچ- پترسون برازش بهتری داشت. حداکثر میزان جیوه جذب شده بر روی هردو جاذب mg/g 500 به دست آمد. افزایش میزان جاذب ها بر میزان جذب جیوه تأثیر قابل ملاحظه ای نداشت. حضور فلزات مس، سرب، روی، کروم، کادمیوم و نیکل با دو غلظت50 و100 میلی گرم بر لیتر تأثیر قابل ملاحظه ای بر جذب جیوه نشان نداد. با افزایش غلظت نمک های سدیم کلراید، سدیم سولفات و پتاسیم کلراید، درصد جذب جیوه کاهش یافت و تأثیر رقابتی الکترولیت های مذکور بر جذب جیوه بر روی mwnt-cooh به صورت nacl>>kcl >na2so4 و بر روی cnfs به صورت na2so4>> nacl > kcl بود. واجذب جیوه توسط کلریدریک اسید نسبت به نیتریک اسید بیشتر بوده و حداکثر واجذب توسط کلریدریک اسید برای mwnt-cooh، 100% و برای cnfs،3/83% به دست آمد.کارایی جذب جیوه از فاضلاب های صنعتی توسط جاذب های مورد استفاده در فاضلاب نسبت به جذب آن در شرایط آزمایشگاه کمتر بود. همچنین نتایج نشان داد که جذب جیوه توسط mwnt-cooh نسبت به cnfs سریعتر و بیشتر بوده که احتمالاً به علت وجودگروه عاملی –cooh بر روی سطح این نانوساختار کربنی است.