تهيه بايوچار و استفاده از آن براي حذف نيتروفنول از محيط آبي به روش جذب سطحي

مقدمه: استفاده از جاذب هاي طبيعي در تصفيه پساب يكي از روش هاي كارآمد بوده كه با توجه به در دسترس بودن مواد اوليه، هزينه فرآيند نيز به مقدار قابل توجهي كاهش مي‌ يابد. تركيبات مختلف آلي و معدني طبيعي مي تواند به عنوان جاذب در اين زمينه مورد استفاده قرار گيرد. آلودگي منابع آبي با تركيبات آروماتيك يكي از مشكلات محيط‌ زيستي مي‌ باشد كه امروزه مورد توجه محققين قرار گرفته است. به طور كلي تركيبات فنولي و مشتقات آن به دليل ماهيت سمي و جهش‌زا، اثرات مضري بر موجودات زنده حتي در غلظت هاي پايين دارند. با توجه به مطالعات انجام شده در اين حوزه روش جذب سطحي با استفاده از بايوچار مي‌ تواند گزينه مناسبي براي حذف تركيبات آروماتيك از محيط آبي باشد.مواد و روش‌ها: در اين مطالعه، با توجه به توليد مقدار زياد زيست‌توده در كشور ايران، استفاده از اين تركيبات در تهيه بايوچار به عنوان جاذب و كاربرد آن براي حذف نيتروفنول از آب مورد بررسي قرار گرفته است. به اين منظور كاه و كلش فضاي سبز شهري به عنوان زيست‌توده مورد استفاده قرار گرفته است. براي تهيه بايوچار از يك سيستم آزمايشگاهي كه براي اين كار طراحي و ساخته شده است، استفاده شد. بايوچار توسط در دماي °C 350 تهيه شده و بعد از شستشو و خشك كردن به عنوان جاذب مورد استفاده قرار گرفت. براي بررسي خصوصيات كلي بايوچار تهيه شده، آناليزهاي بررسي مورفولوژي سطح توسط آناليز SEM، ويژگي شيميايي سطح توسط آناليز FTIR، مقدار فلزات سنگين روش MOOPAM با استفاده از اسپكتروسكوپي جذب اتمي و براي بررسي مساحت سطح ويژه، آناليز BET انجام شد. همچنين فرآيند به روش آماري با استفاده از روش CCD مدل و بهينه‌سازي شده است.نتايج: بررسي مشخصات بايوچار تهيه شده نشان داد كه بايوچار تهيه شده داراي ساختارهاي با ابعاد نانو بوده كه منجر به افزايش سطح تماس خواهد شد. بر اساس نتايج آناليز سطح ويژه بايوچار، مقدار m2/g 0.42، حجم تخلخل cm3/g 0.04 متوسط قطر حفره ها nm 361.76 به دست آمد. همچنين آناليز فلزات سنگين در بايوچار توليدي، نشان داد كه مقادير فلزات اندازه گيري شده در كمتر از محدوده مجاز حضور فلزات سنگين در بايوچار بر اساس استاندارد IBI مي باشد. بعد از طراحي آزمايش و انجام آزمايش‌ هاي مربوطه، تحليل آماري روي نتايج انجام شد. نتايج تحليل آماري نشان داد كه فرآيند با يك مدل درجه دوم به خوبي برازش شده و از دقت خوبي برخوردار مي‌ باشد. بر اساس پيش‌ بيني مدل، اين جاذب بعد از 60 دقيقه از انجام فرآيند توانايي حذف حدود 84.8 درصد از نيتروفنول با غلظت اوليه ppm 16.2، در 4.2 pH= با استفاده از 47.12 ميلي گرم از جاذب در 100 ميلي‌ليتر محلول را دارد. براي تأييد عملكرد صحيح مدل، فرآيند در شرايط بهينه به صورت تجربي بررسي شد كه بازده حذف ميانگين، مقدار 82.7% به‌ دست‌ آمد.بحث: با توجه به نتايج به دست آمده بايوچار به عنوان يك ماده طبيعي قابليت استفاده به عنوان جاذب براي حذف تركيبات نيتروآروماتيك را دارد. استفاده از بايوچار در تصفيه پساب، از يك‌سو هدف تصفيه پساب را فرآهم كرده و از طرف ديگر منجر به مديريت و استفاده بهينه از پسماندهاي گياهي شده است.