تهیۀ نانوجاذب مهندسی با قابلیت حذف مواد آلی برای فیلترهای شنی تصفیۀ آب

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری مهندسی محیط‌زیست، دانشکدۀ محیط‌زیست دانشگاه تهران

2 استاد گروه مهندسی محیط‌زیست، دانشکدۀ محیط‌زیست دانشگاه تهران

3 استادیار گروه مهندسی محیط‌زیست، دانشکدۀ محیط‌زیست دانشگاه تهران

چکیده

فیلترهای شنی بخش ضروری فرایند‌های تصفیۀ متعارف‌اند. ذرات سیلیس فیلترهای تند شنی در حذف مواد آلی محلول، پتانسیل کمی دارند. با ایجاد پوششی از نانولوله‌های کربنی روی ذرات سیلیس، نه تنها می‌توان مشکلات استفاده از نانولوله‌های کربنی در حالت دوغابی را برطرف کرد، بلکه می‌توان پتانسیل فیلتر‌ها را در حذف مواد آلی محلول افزایش داد. در این تحقیق از روش‌های فیزیکی و شیمیایی برای پوشش نانولولۀ کربنی روی سیلیس استفاده شده است. بررسی استحکام پوشش نشان می‌دهد که برخلاف پیوند فیزیکی، پیوند شیمیایی دارای استحکام قوی بین بستر و پوشش است. عکس‌های میکروسکوپ الکترونی روبشی از بستر سیلیس نشان می‌دهد نانولوله‌های کربنی به صورت غیریکنواختی روی ذرات سیلیس پوشش یافته‌اند. نتایج جذب نشان می‌دهد با ایجاد پوشش روی سیلیس، میزان حذف هیومیک اسید‌ها از 1 درصد سیلیس خام به بیش‌تر از 70 درصد رسیده است. مطالعات احیا در محیط‌های قلیایی نشان‌دهندۀ شرایط بهینۀ واجذب در مدت زمان 30 دقیقه و در pH=13 است، به طوری که ظرفیت جذب بعد از 5 سیکل متوالی احیا در مقادیر مناسبی باقی مانده و به حدود 40 میلی‌گرم به گرم رسیده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


ترابیان، ع. قدیم‌خانی، ع. ا. 1387. طراحی و راهبری جامع تأسیسات تصفیۀ آب، چاپ دوم، انتشارات دانشگاه تهران، تهران.

صبوحی، م. بغدادی، م. 1393. پایان‌‌نامۀ کارشناسی ارشد، دانشکدۀ محیط‌زیست، دانشگاه تهران.

Baglieri, A., Vindrola, D., Gennari, M and Negre, M. 2014. Chemical and spectroscopic characterization of insoluble and soluble humic acid fractions at different pH values, Chemical and Biological Technology in Agriculture, 1(1): pp.1-9.

Chopra, K.N., Maini, A.K.2010. Thin Film and Their Applications in Military and Civil Sectors, Defense Research and Development Organization.

Clark, M.D., Subramanian, S and Krishnamoorti, R. 2011. Understanding surfactant aided aqueous dispersion of multi-walled carbon nanotubes, J Colloid Interface Sci, 354 : pp. 144-151.

Crittenden, J.C., Trusell,C R.R., Hand, D.W., Howe, K. J., Tchobanoglous, G. 2012. Water treatment, principles and design.

Fujigaya, T., Yoo, J.T., Nakashima, N. 2011. A method for the coating of silica spheres with an ultrathin layer of pristine single- walled carbon nano tubes, Carbon, 49: pp. 468-476.

Gao, W., Majumder, M., Alemany, L.B., Nanyang T.N., Ibara, M.A and Paradhan, B.K. 2011. Engineered graphite oxide materials for application in water purification, ACS Applied Material & Sciences, 3: pp.  1821-1826

Jin-Gang Y.,  Xiu-Hui, Z., Hua, Y., Xiao-Hong,  C., Qiaoqin, Y., Lin-Yan, Yu.,  Jian-Hui J and  Xiao-Qing, C. 2014. Aqueous adsorption and removal of organic contaminants by carbon nanotubes, Science of the Total Environment, 482: pp. 241–251

Ji, L.L., Chen, W., Duan, L and Zhu, D.Q. 2009. Mechanisms for strong adsorption of tetracycline to carbon nanotubes: A comparative study using activated carbon and graphite as adsorbents, Environmental Science and Technology, 43(7): pp. 2322–2327

Kitamura, h., Sekido, M., Takeuchi, H and Ohno, M. 2011. The method for surface functionalization of single walled carbon nano tubes with fuming nitric acid, Carbon, 49: pp.3851-3856.

Liu, X., Wang, M., Zhang S.H and Pan Bi. 2013. Application potential of carbon nanotubes in water treatment, Journal of Environmental Science, 25(7) 1263-1280.

Montgomery, D.C., Runger, G.C., Hubele, N.F.2009. Engineering Statistic, John Wiley & Sons. 

Myers, R.H., Montgomery, D.C., Anderson-cook, C.M. 2011. Response Surface Methodology, Third Edition, Hoboken, New Jersey, John Wiley & Sons.

Nadia, F., Diego, T., Amauri, J., Jose, V., Antonia, G. 2013. Temperature effects on the nitric acid oxidation of industrial grade multiwall carbon nano tubes, Journal of Nanopart Res, 15: pp. 1761-1768.

Reynolds, T.D., and Richards, P.A.1995. Unit Operation and Processes in Environmental Engineering.

Venkata, K.K., Upadhyayul, A., Shuguang, D., Martha, C., Geoffrey, B. 2009. Application of carbon nanotube technology for removal of contaminants in drinking water, Science of the Total Environment,  408: pp.1–13

Xiaolei Qu., Pedro J.J., Alvarez, Q. 2013. Application of nanotechnology in water and wastewater treatment, Water Research, 47: pp. 3931-3946.