بررسي امكان حذف كروم شش ظرفيتي از محيط آبي با استفاده از زئوليت كلينوپتيلولايت

Exploring the possibility of removing chromium(IV) from aqueous solution using zeolite clinoptilolite

فلزات سنگين از مهم ترين آلاينده‌هاي موجود در طبيعت با سميت و سرطان زايي بسيار بالا مي‌باشند. سميت زياد اين مواد حتي در غلظت هاي كم، نگرانيـهاي زيادي را ايجاد كرده است.. يكي از مهم‌ترين و پركاربردترين فلزات سنگين كروم مي باشد.كروم جزو فلزات سنگيني است كه هم از طريق سيستم گوارش و هم از طريق پوست در بدن انسان جذب و ذخيره ميگردد. تركيبات كروم به طور معمول در دو حالت كروم سه ظرفيتي و كروم شش ظرفيتي در محيط ديده مي‌شود كه كروم شش ظرفيتي 500 برابر سمي‌تر از كروم سه ظرفيتي مي باشد. هدف از اين مطالعه، بررسي امكان حذف كروم شش ظرفيتي با استفاده از زئوليت كلينوپتيلولايت بوده است. اين پژوهش يك مطالعه تجربي-آزمايشگاهي بوده كه در سيستم ناپيوسته و در آزمايشگاه آلودگي محيط زيست دانشكده كشاورزي و منابع طبيعي دانشگاه بيرجند انجام شد. كليه مواد شيميايي مصرفي در مطالعه با درجه خلوص بالاي 99 % از شركت مرك آلمان تهيه شدند. در اين تحقيق جاذب(زئوليت معادن سمنان) تهيه شد. زئوليت خرد شد و ذرات آن با استفاده از روش غربالگري با الك به قطر ميانگين 360 ميكرو متر (ذرات باقي ماندة بين الك-هاي با قطر 315 تا 425 ميكرو متر) انتخاب شد(اين مرحله دو بار تكرار شد). در اين تحقيق فرآيند جذب، با تغيير در pH، زمان تماس، مقدار وزن جاذب، غلظت اوليه كروم و دما انجام شد. در ادامه براي سنجش غلظت كروم شش ظرفيتي از دستگاه جذب اتمي در آزمايشگاه محيط زيست دانشگاه بيرجند استفاده گرديد. تجزيه و تحليل داده‌ها و رسم نمودار‌ها توسط نرم افزار Excel صورت گرفت. دادهاي تجربي تعادل جذب با مدل هاي ايزوترم جذب فروندليخ و لانگمير مورد بررسي قرار گرفت. نتايج حاصل از اين پژوهش نشان داد؛ بيشترين حذف كروم شش ظرفيتي در pH برابر 5، زمان تماس 120دقيقه، وزن بهينه جاذب 3 گرم، غلظت اوليه 50 ميلي گرم بر ليتر و دماي 22 درجه سانتي گراد به دست آمد. به دليل محل‌هاي فعال محدود در جاذب با افزايش غلظت اوليه كروم، جرم جاذب و دما، راندمان حذف كاهش مي-يابد و با افرايش زمان تماس، راندمان افزايش مي‌يابد. دادهاي تجربي تعادل جذب با مدل هاي ايزوترم جذب فروندليخ و لانگمير مورد بررسي قرار گرفت، نتايج نشان داد كه سينتيك فرآيند جذب از مدل سينتيك شبه درجه دو، و داده هاي تعادلي از مدل ايزوترمي لانگمير پيروي مي كنند. در مجموع نتايج حاصل از انجام آزمايشات مشخص ساخت كه مي‌توان از زئوليت طبيعي كلينوپتيلولايت به عنوان يك روش اقتصادي جاذب، موثر و ارزان قيمت در جهت حذف كروم شش ظرفيتي از زه آب‌ها و پساب‌هاي آلوده استفاده كرد.

Background and Objectives: The most important toxic heavy metals and carcinogenic pollutants in the environment are very high. One of the most important and most widely used heavy metal chromium. Chromium is a heavy metal that is through the digestive system and absorption through the skin and stored in the human body. The aim of this study was to investigate the possibility of using zeolite clinoptilolite has been the removal of hexavalent chromium. Materials and Methods: This study was an experimental study in a batch system in a lab environment pollution College of Agriculture and Natural Resources was conducted. In this study, clinoptilolite zeolite adsorbent mines in Semnan province were prepared. The adsorption process, the change in pH, contact time, the amount of adsorbent weight, initial chromium concentration and temperature. Continue to measure the concentration of hexavalent chromium by atomic absorption spectrometry was used in a laboratory environment Birjand University. Data analysis and graphs were done by Excel software. Experimental isotherms Freundlich and Langmuir isotherm equilibrium models were studied. Results: The results of this study showed that the removal of hexavalent chromium at pH 5, the contact time of 120 minutes, optimum weight absorbent 3 grams, the initial concentration of 50 ppm and a temperature of 22 °C, respectively. Due to limited active sites in the sorbent by increasing the initial chromium concentration, adsorbent dose and temperature, the removal efficiency decreases with increasing time efficiency increases. Experimental isotherms Freundlich and Langmuir isotherm equilibrium models revealed that sorption data with the Langmuir isotherm model, with a correlation coefficient higher and more consistent standard deviations less than the Freundlich isotherm models. In kinetic studies, the pseudo second model to attract hexavalent chromium knows index. Conclusion: The results showed that the absorption kinetics of pseudo-quadratic model and the balance of the Langmuir isotherm model follows. Overall results of the tests showed that natural zeolite clinoptilolite can be as economically attractive, effective and inexpensive for the removal of hexavalent chromium from contaminated drainage water and wastewater use.