حذف فلزات سنگین سرب، کادمیوم و کروم با استفاده از زیست توده اصلاح شده و تثبیت شده در سدیم آلژینات

فلزات سنگین در پساب بسیاری از صنایع مانند صنایع استخراج روی و صنایع پتروشیمی، صنایع پالایش نفت، صنایع کاغذ سازی، صنایع دارویی، صنایع رنگسازی و صنایع فرآورده های پلاستیکی وجود دارند. راه یابی این فلزات به منابع آبی منجر به اضافه شدن آنها به زنجیره غذایی می شود که این عمل از طریق جذب این مواد توسط میکروارگانیسم های زنده صورت گرفته و سبب ایجاد مشکلات زیادی در موجودات زنده و انسان ها می شود. برای حذف فلزات سنگین روش های مختلف فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی به کار برده می شوند که در این میان استفاده از فرآیند بیوجذب مورد توجه محققین قرار گرفته است، زیرا روش مذکور با استفاده از یک سری مواد کم ارزش از نظر اقتصادی، قابلیت حذف بسیاری از فلزات سنگین را دارد. بیوجذب، جذب فیزیکی و شیمیایی فلزات سنگین توسط میکروارگانیسم های زنده وغیر زنده (باکتری، قارچ، جلبک) و سایر اجرام آلی (مانند سبوس برنج، پوست میوه، برگ وپوست درختان و...) است. در این پایان نامه از ضایعات گیاه گلدر و دو جلبک قهوه ای زاناردینی و مارجیناتوم برای بررسی حذف فلزات سنگین سرب، کادمیوم و کروم مورد استفاده شد. جاذب ها در ابتدا به صورت خام و سپس به صورت اصلاح شده با 4-فنیل-3-تیوسمی کاربازید و در نهایت با تثببیت در چهارچوب پلیمر سدیم آلژینات برای سه فلز، مورد استفاده قرار گرفت. برای این جاذب ها سه مدل ایزوترم لانگمویر، فرندلیچ و تمکین مورد بررسی قرار گرفت و نتیجه حاصل شده نشان از مطابقت داده های آزمایشگاهی با ایزوترم لانگمویر داشت. ایزوترم لانگمویر نشاندهنده ی جذب بر روی سطح هموژن به صورت یکنواخت می باشد که qm های محاسبه شده به صورت تئوری برای جاذب ها با qm آزمایشگاهی مطابقت قابل قبولی داشت. برای بررسی سینتیک فرآیند از مدل های شبه درجه دوم هو و نفوذ درون ذره ای استفاده گردید. ارائه مدل نفوذ درون ذره ای برای بررسی چند مرحله ای بودن فرآیند جذب که در تمام موارد جذب به صورت 2 یا 3 مرحله ای بوده، صورت گرفته است. در این مدل نمودارهای ظرفیت جذب بر حسب زمان، به صورتِ جذب در سطح بیوجاذب (خطی با شیب زیاد)، نفوذ در خلل و فرج (خطی با شیب متوسط) و نفوذ در درون ساختار بیوجذب ها (خطی با شیب بسیار اندک) می باشد. مدل شبه درجه دوم هو برای اکثر جاذب های خام و اصلاح شده مطابقت بالایی با داده های آزمایشگاهی داشته است. مهمترین پارامتر های موثر بر فرآیند جذب، شامل ph، غلظت اولیه و مقدار بیومس در این پروژه مورد بررسی قرار گرفتند و نتیجه ی حاصل شده نشان داد که شرایط بهینه phبرای حداکثر حذف از محلول آبی، 5/4 تا5/5 برای کادمیوم و سرب و 5/3 تا 5/4 برای کروم بوده است. از دیگر تاثیرات مهم مشاهده شده در نتایج پروژه، افزایش ظرفیت جذب با افزایش غلظت اولیه و افزایش درصد جذب با افزایش غلظت بیومس استفاده شده بوده است. لازم به ذکر است افزایش درصد جذب پس از رسیدن غلظت بیومس به یک مقدار مشخص متوقف می گردد.