بررسي حذف نيترات از محلولهاي آبي با نانوذرات آهن صفر ظرفيتي پايدارشده با نشاسته

Removal of Nitrate from Aqueous Solutions by Starch Stabilized nano Zero-Valent Iron(nZVI)

زمينه و هدف : نيترات يكي از آنيون‌هاي معدني است كه در نتيجه اكسيداسيون نيتروژن عنصري حاصل مي‌شود. فاضلاب‌هاي شهري، صنعتي، مواد دفعي حيواني وگياهي در شهرهاي بزرگ كه داراي نيتروژن‌آلي هستند به خاك دفع مي‌شوند. خطر اوليه نيترات در آبهاي آشاميدني زماني اتفاق ميافتد كه در دستگاه گوارش فرم نيترات به نيتريت تبديل شود. نيتريت باعث اكسيد شدن آهن موجود در هموگلوبين گلبولهاي قرمز شده در نتيجه گلبول‌هاي قرمز نمي‌تواند اكسيژن را با خود حمل كند، به اين حالت متهموگلوبينميا مي‌گويند. بنابراين دستيابي به تكنولوژي‌هاي جديد براي حذف نيترات نياز مي‌باشد. مواد و روش‌ها: مطالعه موجود به صورت ناپيوسته در مقياس آزمايشگاهي صورت گرفت. جاذب پايدارشده به روش احياي سولفات آهن توسط بورهيدريد سديم و در حضور محلول 0.2درصد وزني نشاسته، بعنوان عامل پايداركننده توليد گرديد. ابتدا پارامترهاي مختلف از زمان تماس min90-10 ، pH 11-3 ، دز جاذب g/L 3-0.5، غلظت اوليه نيترات mg/L 250-50 بركارايي فرآيند مورد بررسي قرار گرفت. با استفاده از مدل ايزوترم فروندليخ، لانگموير ثابت‌هاي تعادلي، محاسبه گرديد. ميزان نيترات باقي مانده با استفاده از دستگاه اسپكتروفتو متر DR5000 اندازه‌گيري شد. يافته‌ها: مقادير بهينه بر اساس روش RSM براي 5.87pH=، دزجاذب g/L 2.25، زمان تماس min55.7 و غلظت اوليه نيترات mg/L 110.35 تعيين شد. ايزوترم لانگموير با R2 بيش از 0.9932 براي نيترات، بهترين نمودار براي داده‌هاي آزمايش است. حداكثر ميزان جذب نيترات بر اساس مدل ايزوترم لانگموير mg/g 138.88 بدست آمد. نتيجه گيري: جاذب پايدارشده به علت داشتن جايگاه‌هاي فراوان جذب و Fe0 به عنوان عامل احيا مي‌تواند توانايي بالايي در حذف نيترات از آب داشته باشد.

Background and Objective: Nitrate is one of the inorganic anions derived as a result of oxidation of elemental nitrogen. Urban and industrial wastewater, animal and vegetable waste products in large cities that have organic nitrogen are excreted along the soil. The primary risk of Nitrate in drinking water occurs when nitrate in the gastrointestinal tract switch to nitrite. Nitrite causes the oxidation of iron in hemoglobin of red blood cells, result in red blood cells could not carry the oxygen, a condition called methemoglobinemia. Therefore, achieving the new technologies for nitrate removal is necessary. Material and Methods: The present study was conducted at laboratory Scale in non-continuous batches. Stabilized adsorbent was produced through reducing Iron sulfate by sodium borohydride (NaBH4) in presence of Starch (0.2W %) as a stabilizer. At first, the effect of various parameters such as contact time (10-90min), pH (3-11), adsorbent dose (0.5-3 g/L) and initial concentration of arsenate (50-250 mg/L) were investigated on process efficiency. Freundlich and Langmuir isotherm model equilibrium constant, were calculated. Residual nitrate were measured by using the DR5000 spectrophotometer. Results: The optimum values based on RSM for pH, absorbent dose, contact time, and initial concentration of nitrate were 5.87, 2.25 g/L, 55.7 min, and 110.35 mg/L respectively. Langmuir isotherm with R2= 0.9932 for nitrate was the best graph for the experimental data. The maximum amount of nitrate adsorption was 138.88mg/g. Conclusion: Stabilized absorbent due to have numerous absorption sites and Fe0 as a reducing agent could have great potential in nitrate removal from water.