ارزیابی عملکرد جاذب طبیعی ریشۀ زرشک در حذف کروم از محیط آبی (مطالعۀ موردی: منابع آب زیرزمینی بیرجند)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار گروه مهندسی آب، دانشگاه بیرجند

2 استادیار گروه مهندسی آب، دانشگاه بیرجند

3 کارشناس ارشد مهندسی منابع آب، دانشگاه بیرجند

چکیده

از مهم‌ترین نگرانی‌‌های اخیر در خصوص فاضلاب‌‌های صنعتی، ورود فلزات سنگین به منابع آب و محیط‌‌زیست است. با توجه به خصوصیات سمی و خطرناک کروم شش‌‌ظرفیتی، حذف آن از طریق روش کارآمد و اقتصادی، امری ضروری به نظر می‌‌رسد. هدف از این مطالعه بررسی کاربرد پودر ریشۀ زرشک در حذف کروم شش‌ظرفیتی از پساب است‌‌. پس از آماده‌سازی جاذب، اثر متغیرهای مختلفی از قبیل pH اولیۀ محلول، زمان واکنش، وزن جاذب، غلظت اولیۀ کروم و دما بررسی شد. نتایج نشان داد که کارایی حذف کروم شش‌‌ظرفیتی با افزایش pH و غلظت اولیۀ کروم کاهش، در صورتی که با افزایش مقدار جاذب و مدت زمان تماس ذرات جاذب با محلول حاوی یون کروم، درصد حذف افزایش یافته است که در مدت زمان 90 دقیقه به حالت تعادل می‌‌رسد. حداکثر میزان ظرفیت جذب پودر ریشۀ زرشک برابر 92/23 میلی‌‌گرم بر گرم و بیشترین بازده جذب برای ریشۀ زرشک در دمای 50 درجه برابر 85/97 درصد به دست آمد. نتایج مطالعات تعادلی مشخص کرد که فرایند جذب از مدل سینتیکی شبه درجۀ اول اصلاح‌شده و مدل ایزوترمی لانگمیر (R2=0.99) پیروی می‌‌کند. بنابراین، می‌‌توان نتیجه گرفت که ریشۀ زرشک به‌منزلۀ یک جاذب زیستی تجزیه‌‌پذیر و ارزان‌قیمت، عملکرد مناسبی برای حذف کروم از محلول‌‌های آبی دارد. 

کلیدواژه‌ها

موضوعات


پرویزی مساعد، ح.، سبحان اردکانی، س.، حمیدیان، ا. م. 1391. «حذف فلزات سنگین Cr(VІ) و Zn(ІІ) از پساب توسط پوستۀ برنج»، نشریۀ محیط‌زیست طبیعی، مجلۀ منابع طبیعی ایران، دورۀ 65، شمارۀ 3، 315-327.

تقی‌زاده، ع.ا.، خدادادی، م.، شهریاری، ط.، دری، ح.، زعفرانیه، م.، خسروی، ر. 1391. مجلۀ علمی دانشگاه علوم پزشکی بیرجند، شمارۀ 2، صص 173 تا 180.

سمرقندی، م. ر.، عزیزیان، س.، شیرزاد سیبنی، م.، 1388. «حذف کروم شش‌ظرفیتی از محیط‌های آبی با استفاده از خاک ارۀ اصلاح‌شدۀ درخت راجی»، مطالعۀ تعادلی و سینتیکی، مجلۀ علمی دانشگاه علوم پزشکی و خدمات بهداشتی درمانی همدان، دورۀ شانزدهم، شمارۀ 4، صص 61- 67.

شهریاری، ط.، معاشری، ن.، شریف‌‌زاده، غ. 1389. «غلظت کروم و مس در آب‌‌های زیرزمینی و شبکۀ توزیع آب آشامیدنی شهر بیرجند در سال‌‌ 1388-1389»، مجلۀ علمی دانشگاه علوم پزشکی بیرجند، صص 62- 67.

غنی‌زاده، ق.، قانعیان، م. ت.، عسگری، ق. 1392. «کاربرد جاذب خاکستر استخوان در تصفیۀ آب‌های آلوده با کروم شش‌ظرفیتی»، مجلۀ دانشگاه علوم پزشکی قم، شمارۀ 2، صص 7- 16.

فدایی، ا.، پورخباز، ع. ر.، نبی بیدهندی، غ. ر.، امیری، م. ج.، جمشیدی، ا.، و الهی، ه. 1390. «حذف کروم شش‌ظرفیتی از محلول‌های آبی به وسیلۀ کربن هستۀ سنجد و عناب و مقایسۀ آن با کربن فعال گرانولی»، فصلنامۀ محیط‌شناسی، شمارۀ 67: 49- 54.

قانعیان، م. ت.، احرامپوش م. ح.، دهواری، م.، جمشیدی، ب.، امراللهی، م. 1391. فصلنامۀ علمی پژوهشی دانشکدۀ بهداشت یزد، شمارۀ 2، صص 19- 28.

Agarwal, GS., Bhuptawat, HK. and Chaudhari, S. 2006. Biosorption of aqueous chromium(VI) by Tamarindus indica seeds, Bioresource Technology, 97: 949-56.

Azizian, S. 2004. Kinetics models of sorption: a theoretical study, Journal of Colloid and Interface Science, 276: 47-52.

Alvarez, P., Blanco, C. and Granda, M. 2006. The adsorption of Chromium (VI) from industrial wastewater by acid and base-activated lignocellulosic residues, Journal of Hazardous Materials, 144: 400-405.

Argun, M.E., Dursun, S., Ozdemir, C. and Karatas, M. 2006. Heavy metal adsorption by modified oak sawdust:Thermodynamics and kinetics, Journal of Hazardous Materials, 141:77-85.

Bansal, M., Singh, D. and Garg, VK. 2009. A comparative study for the removal of hexavalent chromium from aqueous solution by agriculture wastes carbons, Journal of Hazardous Materials,171: 83-92.

Babel, S., and Agustiono Kurniawan, T., 2004. Cr(VI) removal from Synthetic Waste Water using coconut shell Charcoal and commercial activated carbon modifiled. Chemosphere. 54: 951-967.

Choi, HD., Cho, JM., Baek, K., Yang, JS. and Lee, JY. 2009. Influence of Cationic Surfactant on Adsorption of Cr (VI) Onto Activated Carbon. Journal of Hazardous Materials,161(2-3):1565-1568.

Dakiky, M., Khamis, M., Manassra, A. and Mer'eb, M. 2002. Selective adsorption of chromium (VI) in industrial wastewater using low-cost abundantly available adsorbents, Advances in Environmental Research, 6: 533-40.

Di Natale, F., Lancia, A., Molino, A. and Musmarra, D. 2007. Removal of chromium ions form aqueous solutions by adsorption on activated carbon and char, Journal of Hazardous Materials,145: 381-90.

Dubey, SP., and Gopal, K. 2007. Adsorption of chromium (VI) on low cost adsorbents derived from agricultural waste material: A comparative study, Journal of Hazardous Materials,145: 465-70.

Gao, H., Liu, Y., Zeng, G., Xu, W., Xia, W., 2008. Characterization of Cr (VI) removal from aqueous solutions by a surplus agricultural waste-Rice straw, Journal of Hazardous Materials, 150:446–452.

Guo. Y., Qi, J., Yang, Sh, K.,Wang, Z., and Xu, H., 2002. Adsorption of Cr (VI) on micro- and mesoporous rice husk-based active carbon, Materials Chemistry and Physics, 78: 132-137

Gupta, VK., Rastogi, A. and Nayak, A. 2010. Adsorption studies on the removal of hexavalent chromium from aqueous solution using a low cost fertilizer industry waste material, Journal of Colloid and Interface Science, 342:135-41.

Gupta, R., and Mohapatra, H. 2003. Microbial biomass: An economical alternative for removal of heavy metals from waste water, Indian Journal of Experimental Biology, 41: 945-966.

Gupta, S. & Babu, BV. 2008. Removal of toxic metal Cr (VI) from aque­ous solutions using sawdust as adsorbent: equilibrium, ki­netics and regeneration studies. Chemical Engineering Journal, 150:352- 365.

Granados-Correa, F., and Jimenez-Becerril, J. 2009. Chromium (VI) adsorption on boehmite, Journal of Hazardous Materials, 162:1178-84.

Karthikeyan, T., Rajgopal, S. and Miranda, LR. 2005. Chromium (VI) adsorption from aqueous solution by Hevea Brasilinesis sawdust activated carbon, Journal of Hazardous Materials, 124: 192-9.

Klimaviciute, R., Bendoraitiene, J., Rutkaite, R. and Zemaitaitis, A. 2010. Adsorption of hexavalent chromium on cationic cross-linked starches of different botanic origins, Journal of Hazardous Materials, 181: 624-32.

Levankumar, L., Muthukumaran, V. and Gobinath, MB. 2009. Batch adsorption and kinetics of chromium (VI) removal from aqueous solutions by Ocimum americanum L, seed pods, Journal of Hazardous Materials, 161: 709-13.

Liu, Y.-g., Fan, T., Zeng, G.-m., Li, X., Tong, Q., Ye, F., Zhou, M., Xu, W.-h. and Huang, Y.-e. 2006. Removal of Cadmium and Zinc ions from aqueous solution by living Aspergillus niger. Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 16(3): 681-686.

Malkoc, E., Nuhoglu, Y. and Dundar, M. 2006. Adsorption of chromium (VI) on pomace-An olive oil industry waste: Batch and column studies, Journal of Hazardous Materials,138: 142-51.

Mohan, D., and Pittman, Jr CU. 2006. Activated carbons and low cost adsorbents for remediation of tri- and hexavalent chromium from water, Journal of Hazardous Materials,137: 762-811.

Mohan, D., Rajput, S., Singh, VK., Steele, PH. and Pittman, Jr CU. 2011. Modeling and evaluation of chromium remediation from water using low cost bio-char, a green adsorbent, Journal of Hazardous Materials,188: 319-33.

Moussavi, G., and Khosravi, R. 2010 Removal of cyanide from wastewater by adsorption onto pistachio hull wastes: parametric experiments, kinetics and equilibrium analysis, Journal of Hazardous Materials, 183:724–730.

Pehlivan, E., Altun, T., 2008. Biosorption of chromium ion from aqueous solutions using Walnutm Hzalnut and Almond shell. Journal or Hazardous Materials, 155:378-384.

Park, D., Yun, Y.S. and Park, J.M. 2005. Studies on hexavalent chromium biosorption by chemically treated biomass of Ecklonia sp., Chemosphere, 60:1356–1364.

Pillay, K., Cukrowska, EM. and Coville, NJ. 2009. Multi-walled carbon nanotubes as adsorbents for the removal of parts per billion levels of hexavalent chromium from aqueous solution, Journal of Hazardous Materials, 166:1067-75.

Raji, C., Manju, G.N. and Anirudhan, T.S. 1997. Removal of heavy metals ions from water saw dust based activated carbon, Indian Journal of Engineering and Material Sciences, 4:254-260.

Rao, M., Pavwate, A.V. and Bhole, A.G. 2002. Removal of Cr and Ni from aqueous solution using bagasse and fly ash. Waste Management, 22:821-830.

Rodrigues, LA., Maschio, LJ., da Silva, RE. and da Silva, ML. 2010. Adsorption of Cr (VI) from Aqueous Solution by Hydrous Zirconium Oxide. Journal or Hazardous Materials, 173(1-3):630-636.

Schneider, RM., Cavalin, CF., Barros, MASD. and Tavares, CRG. 2007. Adsorption of chromium ions in activated carbon, Chemical Engineering, 132:355-62.

Sharma, DC., and Forster, CF. 1994. A preliminary examination into the adsorption of hexavalent chromium using low-cost adsorbents, Bioresource Technology,47: 257-64.

Sumathi, KMS., Mahimairaja, S. and Naidu, R. 2005. Use of low-cost biological wastes and vermiculite for removal of chromium from tannery effluent, Bioresource Technology, 96: 309-16.

Selvi, K., Pattabhi, S. and Kadirvelu, K. 2001. Removal of Cr(VI) from Aqueous Solution by Adsorption onto Activated Carbon. Bioresource Technology, 80(1):87-89.

Umpuch, C., Bunmanan, N., Kueasing, U. and Kaewsan, P. 2011. Adsorption of Lead from synthetic solution using Luffa Charcoal. World Academy of Science, Engineering and Technology, 5(9): 11-15.

Vivek Narayanan, N., and Ganesan, M. 2009. Use of adsorption using granular activated carbon (GAC) for the enhancement of removal of chromium from synthetic wastewater by electrocoagulation, Journal of Hazardous Materials, 161: 575-80.

Weber, W.J. 1972. Physicochemical Processes for Water Quality control, John Wiley and Sons Inc., New York.

Yu, LJ., Shukla, SS., Dorris, KL., Shukla, A. and Margrave, JL. 2003. Adsorption of chromium from aqueous solutions by maple sawdust., Journal of Hazardous Materials, 100: 53-63.

Zimmermann, AC., Mecabô, A. and Fagundes, T. 2010. Rodrigues CA. Adsorption of Cr(VI) Using Fe-Crosslinked Chitosan Complex (Ch-Fe). Journal of Hazardous Materials,179(1-3):192-196.