كاربرد استخوان ماهي مركب به عنوان جاذب طبيعي در حذف فلويور مازاد از آب آشاميدني

Application of cuttlefish bone as a natural sorbent for the removal of excess fluoride from drinking water

مقدمه: كنترل غلظت فلويور درآب آشاميدني به دليل اثر بر سلامت انسان بسيار مهم است. هدف مطالعه بررسي كارآيي استخوان ماهي مركب در حذف فلويور مازاد از آب و تعيين تاثير pH، غلظت جاذب، زمان تماس و غلظت اوليه فلويور بود. روش بررسي: مطالعه با استفاده از راكتورهاي ناپيوسته در مقياس آزمايشگاهي انجام شد. خرد كردن و دانه بندي جاذب با استفاده از آسياب برقي و الك هاي استاندارد ASTM انجام گرفت. مشخصات ساختاري وسطح ويژه جاذب با تكنيك هاي پراكنش پرتو ايكس(XRD)، ميكروسكوپ الكتروني روبشي(SEM) و ايزوترم BET تعيين شد. غلظت فلويور با روش نور سنجي در طول موج 570 نانومتر تعيين شد. ايزوترم جذب و ظرفيت جاذب با مدلهاي جذب فروندليچ، لانگمير و تمكين تعيين گرديد. يافته ها: سطح ويژه جاذب 36/5 متر مربع در هر گرم و تركيب اصلي آن كربنات كلسيم است. در pH خنثي، دوز جاذب g/L 15، غلظت اوليه فلويور mg/L 7 و زمان تماس 120 دقيقه راندمان حذف معادل 02/52% بود. با افزايش دوز جاذب از g/L 15 به g/L 45 اين ميزان به 2/75% افزايش يافت. داده هاي جذب با ايزوترم جذب لانگمير(997/0 =R2) مطابقت دارد. حد اكثر ظرفيت جذب بر اساس مدل لانگمير mg/g 64/1، b معادلL/mg 063/0 و ضريب بدون بعد RL معادل76/0 تعيين شد. بر اساس مدل فروندليچ نيز ميزان ضرايب n و k به ترتيب معادل 9/0 و 08/0 محاسبه شد. نتيجه گيري: با افزايش زمان تماس، غلظت اوليه فلويور، دوز جاذب و كاهش pH محلول ميزان حذف افزايش مي يابد.

Introduction: Control of fluoride concentration in drinking water due to health effects is very important. The potential of Cuttlefish bone (CB) as a natural sorbent and the effects of pH, contact time, fluoride concentration and adsorbent dosage for the adsorptive removal of excess fluoride from water were examined. Methods: The study was carried out in laboratory scale via batch reactor. The CB was crushed and pulverized by standard ASTM sieves. The chemical composition and solid structure of CB was determined using X-ray diffraction (XRD) and scanning electronic microscopy (SEM). Measurement of the surface area was carried out via N2 gas adsorption and BET isotherm. The concentration of fluoride was measured by SPADNS method and spectrophometry on 570 nm. Isotherm and adsorption capacity was determined by Langmuir, Freundlich and Temkin adsorption models. Results: The main component of CB is CaCO3 which has 5.36 m2/g surface area. The results indicated the following: 120 minimum contact time, neutral pH, 15 g/l of sorbent and 7 mg/l of fluoride concentration led to 52.2 % of fluoride removal; increasing adsorbent dosage from 15 to 45 g/l led to increasing fluoride removal up to 75.2%. The adsorption data conform to Langmuier model (R2=0.997) in which maximum adsorption capacity was 1.64mg/g and dimensionless coefficient of RL and b was 0.76 and 0.063 L/mg, respectively. Based on Freundlich model the coefficient of n and k was found to be 0.9 and 0.08, respectively. Conclusion: Increasing of contact time, fluoride concentration, adsorbent dosage and pH decreasing led to enhancing fluoride adsorption.