جذب کادمیوم و سرب توسط ارگانومینرالهای هیومات-پالیگورسکیت و هیومات-سپیولیت

چکیده فرایند صنعتی شدن، توسعه استفاده از کودهای شیمیایی و آفت کشها در کشاورزی و افزایش ترافیک در شهرها باعث افزایش میزان فلزات سنگین در محیط زیست شده است. کادمیوم و سرب از سمی ترین فلزات سنگین هستند. کانیهای خاک بدلیل سطح ویژه زیاد، ظرفیت تبادلی و همچنین بار منفی ساختاری توانایی جذب فلزات سنگین را دارا می باشند. سپیولیت و پالیگورسکیت از جمله کانیهای غالب مناطق خشک و نیمه خشک بشمار می روندکه قادر به جذب فلزات سنگین می باشند. مواد آلی موجود در خاکها نیز نقش مهمی را در سرنوشت عناصر سنگین در خاکها عهده دار می باشند. در خاک سطحی کانیها با مواد آلی طبیعی مانند مواد هیومیک پوشیده می شوند. مواد هیومیک می توانند با قرار گرفتن بر روی سطح کانیها و رقابت با یونهای فلزی و مسدود کردن سایتهای فعال، جذب فلزات سنگین بر روی سطح کانیها را کاهش دهند. از طرفی تشکیل کمپلکس سه گانه بین هیومیک اسید- فلز با سطح کانی امکان پذیر می باشد که بدلیل تشکیل کمپلکس فلز– لیگاند و پیوند با سطح کانی جذب فلزات سنگین افزایش می یابد. در این تحقیق برهم کنش بین آنیونهای هیومات و رسهای سپیولیت و پالیگورسکیت بررسی شد. همچنین جذب فلزات سنگین سرب و کادمیوم در غلظتهای متفاوت بوسیله رسهای مذکور و کمپلکسهای هیومات- رس مورد مطالعه قرار گرفت. مطالعات ftir نیز جهت بررسی جذب هیومات توسط کانیهای سپیولیت و پالیگورسکیت انجام شد. نتایج نشان داد حداکثر جذب هیومات بوسیله کانی سپیولیت بیشتر از پالیگورسکیت است که می تواند بعلت سطح ویژه بیشترسپیولیت باشد. پارامتر n مدل فروندلیخ در هر دو سیستم کمتر از یک بود که نشان دهنده جذب مطلوب هیومات بر روی سطح ناهمگن این کانیها می باشد. در مطالعات ftir انجام شده وجود پیک مربوط به گروه متیل هیومات و حذف پیک آب هیدراته پیوندی در ارگانومینرال ها نشان دهنده جذب هیومات بوسیله کانیهای سپیولیت و پالیگورسکیت است. هر دو مدل لانگمویر و فروندلیخ جذب کادمیوم و سرب بوسیله کانیهای سپیولیت و پالیگورسکیت و کمپلکسهای هیومات- رس را بخوبی توصیف نمودند. بر اساس نتایج این تحقیق میزان جذب سرب در هر دو کانی سپیولیت و پالیگورسکیت و کمپلکس های هیومات – رس بیشتر از کادمیوم بود. شکل همدماهای جذب کادمیوم و سرب در هر دو کانی در کلاس l قرار گرفت که نشانگر تمایل نسبتاً زیاد بین سرب و کادمیوم و فاز جامد در غلظت های کم یون های فلزی می باشد. حداکثر جذب کادمیوم و سرب بوسیله سیستم سپیولیت بیشتر از پالیگورسکیت بود. همچنین رسهای اشباع شده با کلسیم ظرفیت جذب بالاتری برای جذب کادمیوم و سرب نسبت به کمپلکس های هیومات- رس دارا بودند که علت آن احتمالاً می تواند ممانعت فیزیکی ایجاد شده بر روی سطح کانیها توسط جذب هیومات ها و یا رقابت بین یونهای فلزی و هیومات ها برای اشغال سایتهای جذب کانی ها باشد. با افزایش غلظت یونهای فلزی میزان ph تعادلی کاهش یافت که می تواند به علت اشغال شدن سایتهای جذب کانیها و آزاد شدن پروتون از سطح کانیها باشد. همچنین مکانیسم درون کره ای احتمالاً سهم بیشتری را در جذب سرب نسبت به کادمیوم توسط کانیهای مورد مطالعه داشته است.