پديد آورندگان :
احمدي، مهناز دانشگاه زنجان - گروه علوم خاك، زنجان , دلاور، محمدامير دانشگاه زنجان - گروه علوم خاك، زنجان , گلچين، احمد دانشگاه زنجان - گروه علوم خاك، زنجان , حسني، اكبر دانشگاه زنجان - گروه علوم خاك، زنجان
كليدواژه :
آلودگي منابع آب , بيوماس زيتون , هم دماهاي جذب , مدل‌هاي سينيتيكي , لانگموير
چكيده فارسي :
سابقه و هدف: امروزه با توجه به تأثير آلاينده‌ها بر سلامت عمومي موجودات زنده و انسان‌ها، شناسايي روش‌هاي حذف آلاينده‌هاي سمي از منابع آبي، امري كاملا ضروري است. در حال حاضر استفاده از مواد جاذب در دسترس، زائد و ارزان قيمت مانند بيوچار، به عنوان جايگزيني مناسب در برابر روش‌هاي پرهزينه براي حذف فلزات سنگين از محيط آب متداول شده است. هدف اين پژوهش مطالعه و بررسي جذب سرب از محلول‌هاي آبي توسط بيوچار تهيه شده از هسته زيتون و مطالعه اثر زمان تماس، پ‌هاش محلول، غلظت اوليه محلول، مقادير جاذب و بررسي هم‌دماها و سينتيك فرآيند حذف سرب است.
مواد و روش‌ها: بيوچار هسته زيتون در دماي 600 درجه سلسيوس به مدت يك ساعت در شرايط بدون اكسيژن با تزريق گاز نيتروژن توليد گرديد. ويژگي بيوچار و بيوماس هسته زيتون با ميكروسكوپ الكتروني روبشي، طيف سنجي تبديل فوريه مادون قرمز تعيين شد. سطح ويژه با روش متيلن‌بلو و مقادير كربن، هيدروژن و نيتروژن با دستگاه CHN آناليزر تعيين گرديد. اثر زمان تماس (0/5 تا 16 ساعت)، پ‌هاش محلول از 2 تا 8، مقدار جاذب از 0/2 تا 10 گرم بر ليتر و غلظت سرب از 25 تا 2500 ميلي‌گرم بر ليتر بر كارايي حذف سرب از محلول آبي بررسي شد. همدماهاي جذب توسط مدل‌هاي لانگموير و فروندليچ انجام شد.
يافته‌ها: طبق نتايج، ظرفيت تبادل كاتيوني بيوچار هسته زيتون و بيوماس زيتون به ترتيب برابر با 57/42 و 8/125 سانتي مول بار بر كيلوگرم به‌دست آمد. مقدار سطح ويژه در بيوچار و بيوماس هسته زيتون به ترتيب 13/2 و 3/92 متر مربع بر گرم بود. تصاوير ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) تائيد كرد كه بيوچار هسته زيتون نسبت به بيوماس هسته زيتون خلل و فرج بيشتري دارد. درصد كربن در بيوچار تهيه شده 1/5 برابر بيشتر از بيوماس هسته زيتون بود. نتايج جذب نشان داد كه مقدار 31 تا 71 درصد از عنصر سرب در طي زمان تماس توسط بيوچار از محلول آبي حذف شد. بيشترين ميزان جذب بعد از هشت ساعت مشاهده گرديد. مقدار جذب سرب با افزايش پ-هاش محلول تا حدود پنج افزايش و سپس كاهش نشان داد. ميزان بهينه جاذب براي بيوچار زيتون مقدار چهار گرم بر ليتر به دست آمد. نتايج نشان داد كه جذب يون سرب توسط بيوچار زيتون از مدل همدماي لانگموير تبعيت مي‌كند. نتايج سينيتيك نشان داد كه جذب سرب با مدل سينتيكي معادله شبه مرتبه دوم (0/99=R²) مطابقت دارد.
نتيجه‌گيري: با توجه به به جنبه‌هاي اقتصادي توليد تركيب بيوچار زيتون به عنوان جاذبي مناسب، كارآمد و ارزان قيمت براي حذف سرب توصيه مي‌شود. اين يافته ها مي‌تواند اطلاعات مفيدي براي مديريت زيست محيطي در زمينه حذف سرب در اطراف كارخانه‌هاي توليد سرب و مناطق آلوده استان زنجان ارائه دهد.
چكيده لاتين :
Background and objectives: Nowadays, regarding the effects of contaminants on general health of human and other living beings, identification of effective ways to removal of toxic contaminants from the water is undoubtedly essential. At present, using low-cost locally-available wastes, like biochar, as sorbent materials to removal heavy metals (HMs) from water is preferred than other costly ways. The main objectives of this study were to assess the Pb sorption from water solutions by the biochar derived from olive kernel, the effect of contact time, solution reaction, the initial solution concentration, the sorbent levels, the isotherms and the kinetic of Pb removal process.
Materials and methods: The biochar was produced from olive kernel in one hour at 600˚C at oxygen-absence conditions and injection of N2 gas. The biochar properties were determined using Scanning Electron Microscope (SEM), Fourier Transform Infra-Red Spectrometer Spectrum. The carbon, nitrogen and hydrogen contents and specific area were determined using CHN Elemental Analyzer and Methylene-blue, respectively. The effects of contact time (from 0.5 to 16 hours), solution pH (from 2 to 8), sorbent contents (from 0.2 to 10 g.lit-1) and Pb concentration (from 25 to 2500 mg.lit-1) on Pb removal from water solution were studied. The sorption isotherms was studied using Langmuir and Freundlich isotherms.
Results: Based on results cation exchange capacity of olive kernel biochar and olive biomass were 57.42 and 8.12 Cmol kg-1, respectively. Specific surface for olive kernel biochar and olive kernel biomass was 13.2 and 3.92 m2 g-1, respectively. The results obtained from SEM confirmed that the produced biochar has more porosity compared with the olive kernel. Carbon percentage in the produced biochar was 1.5 times of carbon percentage in olive kernel biomass. It was observed that 31 to 71 % of total Pb was removed from water solution by amended biochar during the time. The maximum sorption was observed after 8 hours. It seems that Pb sorption is influenced by solution pH; so that with increment of solution reaction until 5, the sorption content was significantly increased. The optimum sorbent content for used biochar was 4 g lit-1. The results showed that Pb sorption was best modeled by Langmuir isotherm. According to the results of correlation coefficients of kinetic models, Pseudo-second order function had the best performance.
Conclusion: Considering its low costs, production of olive kernel biochar is suggested as a good sorbent for Pb removal. These findings may present some useful information for environmental management in respect of Pb removal, especially at the surroundings of Pb-processing factories and polluted areas of Zanjan province.
