امکان سنجی حذف آلودگی کادمیوم و آرسنیک از محلول های آبی توسط رس پیلارد سنتز شده

آلودگی های ناشی از آرسنیک و کادمیوم موجود در محیط زیست (آب های زیرزمینی، آب های سطحی، گیاهان و خاک) یکی از تهدیدات بسیار جدی برای سلامتی انسان بشمار می آید. وجود این معضل، لزوم استفاده از فناوری های تخصصی در زمینه ی جذب و حذف آرسنیک و کادمیوم ازمحیط زیست را گسترش داده است. فناوری های متفاوتی که امروزه به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرند، پر هزینه هستند. در این مطالعه، فناوری با هزینه ی نسبتا پائین و کآرایی بالا مورد بررسی قرار گرفت.گل قرمز، باطله جامد باقی مانده از پالایش کانی بوکسیت در تولید آلومینیوم می باشد که ph آن حدود 10 تا 5/12 می باشد و از مواد بسیار آلوده کننده در محیط زیست محسوب می شوند. رسها و کانی های رسی به خاطر خاصیت جذب و غیرمتحرک کردن آلاینده های محیطی و در کنترل آنها نقش مهمی را ایفا می کنند. گل قرمز با استفاده از روشهای مختلف تیمار (treatment) و تعدیل (modification) منجمله با رسهای پیلارد شده می تواند به یکی از جاذب های قوی آلاینده ها تبدیل گردد. در این مطالعه برای پیلارینگ کردن رس، از گل قرمز باطله حاصل از پالایش معادن بوکسیت جاجرم و بنتونیتی از منطقه ی سبزوار، استفاده گردید. گل قرمز و بنتونیت با استفاده از اسید، تعدیل گردیدند. در این فرآیند، عنصر کلسیم موجود در نمونه ها حذف که منجر به افزایش اکسید آهن به میزان 18% شد. علاوه بر این، تعدیل نمونه بنتونیت با اسید باعث افزایش سطح ویژه، تخلخل موثر، تورم پذیری، ظرفیت تبادل کاتیونی بالاتر و حذف ناخالصی های نمونه گردید. با استفاده از عناصر موجود در گل قرمز (آهن، آلومینیوم، تیتان، مس) محلول فلزی مورد نظر برای پیلارینگ رس، حاصل گردید. با استفاده از این محلول های فلزی، پلی کاتیون مناسب جهت پیلارینگ، تهیه گردید. بنتونیت تعدیل شده، سدیم دار شده و سپس سوسپانسونی از رس آماده گردید. از واکنـش سوسپانسیـون رس سـدیم دار با محـلول، پلی کاتیون رس تهیه شد، که برای پیلارینگ بنتونیت مورد نظر استفاده گردید. جانمایی (intercalation) یکی از مهمترین مراحل پیلارد کردن رس است که با استفاده از هم زدن های شدید و سانتریفیوژ انجام گرفت. تکلیس رس پیلارد نیز در c°300 انجــام گردیــد. در نهایــت از گل قرمــز تعدیــل شــده (mrm) به اضافه رس پیلارد شده (al,fe,ti,cu-pillared clays)، کمپلکسی تهیه گردید که جهت حذف آرسنیک و کادمیوم از محلول های آبی استفاده گردید. این کمپلکس با استفاده از xrd، xrf، sem، xrm و epma و همچنین نگاشت خطی مشخص و جذب آرسنیک و کادمیوم هم در این کمپلکس، توسط aas مورد بررسی قرار گرفت. درصد اکسیدهای موجود در گل قرمز، از آنالیزهای epma بدست آمد و مشخص گردید که بین 50 تا 70 % نمونه گل قرمز از اکسیدهای فلزی تشکیل شده است. با استفاده از آنالیزهای xrm، پراکندگی عنصری مورد بررسی قرار گرفت و از فضاهای خالی موجود در نمونه، برای تزریق اکسیدهای فلزی و تهیه رس پیلارد، استفاده گردید. به منظور بررسی عوامل موثر بر میزان جذب as و cd توسط رس پیلارد، عوامل اساسی نظیر تاثیرات ph، حرارت و زمان مورد بررسی قرار گرفت. تاثیر ph بر میزان جذب آرسنیک، در سه محیط اسیدی، خنثی و قلیایی بررسی و مشخص گردید که میزان جذب آرسنیک در محیط قلیایی نسبت به محیط های اسیدی و خنثی بسیار ناچیز است. بیشینه میزان جذب آرسنیک در این مطالعه (در 5/3 ph= و دمای c°40 و با گذشت 200 دقیقه از زمان شروع واکنش) تا حد 91/99% رسید. بیشترین میزان جذب آرسنیک، در 3 دقیقه ی اول (59%) صورت گرفت ولی تا 60 دقیقه، روند افزایشی به خوبی مشخص می باشد. از 60 دقیقه تا 1000 دقیقه نیز روند جذب به صورت کاملا یکنواخت می باشد. بررسی تاثیر ph بر میزان جذب کادمیوم در سه محیط اسیدی، خنثی و قلیایی نشان داد که میزان جذب در محیط قلیایی و اسیدی روند مناسبی نیست در صورتی که محیط خنثی، بالاترین میزان جذب کادمیوم را نشان داد. بیشینه میزان جذب کادمیوم نیز در 6 ph= و دمای c°40 با گذشت 200 دقیقه از زمان شروع واکنش رخ داد که میزان جذب تا حد 45/97% رسید. بیشترین میزان جذب کادمیوم، در 3 دقیقه ی اول (68%) صورت گرفت و تا 60 دقیقه روندی افزایشی داشت. از 60 دقیقه تا 1000 دقیقه نیز روند جذب به صورت کاملا یکنواختی مشاهده گردید. آنالیزهای sem و xrf، جذب هر دو عنصر آرسنیک و کادمیوم توسط رس پیلارد شده را بیان می کند. همچنین آنالیزهای حاصل از eds نیز جذب آرسنیک و کادمیوم در بین لایه های رس پیلارد را به خوبی نشان داد. معادله ایزوترمهای جذب لانگمویر و فروندلیش جهت تطابق ایزوترمهای جذب، برای هر دو عنصر آرسنیک و کادمیوم مورد بررسی قرار گرفت. هر دو ایزوترم، بهترین روند جذب برای آرسنیک و کادمیوم را در دمای c° 30 نشان دادند. این مطالعه نشان داد که "کمپلکس گل قرمز تعدیل شده و رس پیلارد" کارآیی بسیار خوبی در جهت حذف آرسنیک و کادمیوم از محلول های آبی را دارا می باشد.