مدل‌سازی حذف مس از محیط آبی توسط خاک اره صنوبر (Populus nigra) با استفاده از طرح مرکب مرکزی

سابقه و هدف : آزاد شدن فلزات سنگین در محیط زیست و به ویژه به منابع آب از نگرانی‌های مهم زیست‌محیطی در سال‌های اخیر است. مس به عنوان یکی از فلزات سنگین پرکاربرد در فعالیت‌های صنعتی و کشاورزی، سهم مهمی در آلودگی منابع آب سطحی و زیززمینی دارد. از این رو حذف مس از محیط آبی به عنوان یک چالش مهم در پالایش منابع آب محسوب می‌شود. خاک اره به عنوان یک جاذب طبیعی ارزان و در دسترس برای فلزات سنگین محسوب می‌شود، که می‌تواند فلزات سنگین از جمله مس را از محیط‌های آبی حذف نماید. بنابراین هدف از مطالعه‌ی حاضر مدل‌سازی کمی حذف مس از محیط آبی و تعیین نقش پارامترهای تاثیر‌گذار بر کارایی حذف مس شامل pH، غلظت مس، مقدار خاک اره و زمان تماس بود.مواد و روش‌ها: در این پژوهش از خاک اره صنوبر با دامنه‌ی اندازه‌ی 600-250 میکرومتر به عنوان یک جاذب طبیعی در دسترس استفاده شد. قبل از انجام آزمایش‌ها، خاک اره با استفاده از آب مقطر شسته شده و در دمای آزمایشگاه خشک شد. آزمایش‌های جذب مس در شرایط بسته براساس طرح مرکب مرکزی و با دامنه‌ای از غلظت‌های اولیه مس برابر با 25-1 میلی‌گرم بر لیتر انجام شد. دامنه‌ی تغییرات برای سایر متغیر‌ها شامل pH، زمان تماس، مقدار خاک اره به ترتیب برابر 10-2، 185-5 دقیقه و 25-5 گرم بر لیتر بود. پس از اتمام هر آزمایش، غلظت مس باقیمانده در محلول با استفاده از دستگاه جذب اتمی اندازه‌گیری شده و درصد مس حذف شده از اختلاف بین غلظت اولیه و نهایی تعیین شد. یافته‌ها: نتایج نشان داد که مدل طرح مرکب مرکزی توانایی مطلوبی (907/0 = R2و %34/3 = RMSE) در پیش‌بینی حذف مس از محیط آبی را دارد. براساس تحلیل پارتو زمان تماس، مقدار خاک اره، pH و همچنین غلظت مس محیط به ترتیب بیشترین تاثیر را در قابلیت حذف مس از محیط آبی دارند. افزایش pH در محدوده‌ی 2 تا 7 سبب افزایش کارایی حذف مس شد. همچنین افزایش مقدار خاک اره و زمان تماس نیز نسبت مستقیم با مقدار جذب مس از محیط آبی داشت. در حالی که کارایی حذف با افزایش غلظت مس در محیط آبی کاهش یافت.نتیجه‌گیری: خاک اره صنوبر به عنوان یک جاذب طبیعی مطلوب بوده و کارایی حذف آن به ویژه در غلظت‌های کم مس به بیش از 94 درصد(mgg-133/0) می-رسد. تغییر شرایط محیط از جمله تنظیم pH در محدوده‌ی 6 تا 7 سبب بهبود کارایی حذف مس می‌شود. با توجه به قیمت ارزان و در دسترس بودن خاک اره، استفاده از آن در فرآیند پالایش آب از فلزات سنگین به ویژه مس توصیه می‌شود.