جذب و واجذب کادمیم و سرب به وسیله کانی های بنتونیت و زئولیت

کادمیم و سرب از جمله مهمترین آلاینده‏های زیست محیطی محسوب می شوندکه از راههای مختلف منابع آب و خاک را آلوده می‏نمایند. این عناصر در فهرست سازمان محیط زیست آمریکا به عنوان خطرناک ترین فلزات سنگین معرفی شده اند. پالایش خاک و آبهای آلوده به این عناصر یکی از مهمترین سیاست های زیست محیطی کشورهای صنعتی و در حال توسعه می باشد. در اکثر روش های های پالایش آب و خاک از کانی های زئولیت و بنتونیت استفاده می شود. در ایران نیز به دلیل وجود ذخائر و منابع عظیم زئولیت و بنتونیت امکان استفاده از آنها را در تثبیت فلزات سنگین در خاک و تصفیه آبهای آلوده میسر می باشد. در این رساله، برهمکنش کادمیم و سرب با کانی های زئولیت و بنتونیت طبیعی ایران در قالب پنج مطالعه به صورت زیر انجام گرفت: در مطالعه اول، فاکتورهای موثر بر جذب سرب ( زمان، ph ، غلظت کانی و غلظت سرب) بوسیله کانی های زئولیت و بنتونیت مورد بررسی قرار گرفت. نتایج این بخش از تحقیق نشان داد که از مدل سینتیکی شبه رده دوم می توان در توصیف سنتیک جذب سرب بوسیله کانی های مورد مطالعه استفاده نمود. زمان رسیدن به تعادل به غلظت اولیه سرب بستگی داشت با افزایش غلظت سرب از mg l-1 75 به mg l-1 750 زمان رسیدن به تعادل از 5/0 ساعت به 12 ساعت افزایش یافت. منحنی های سینتیکی جذب سرب برای هر دو کانی از دو فازمشخص تشکیل شده بود: یک فاز اولیه که جذب سرب توسط کانی ها سریع بود و به دنبال آن فاز ثانویه ای که واکنش به حالت تعادل نزدیک شد. با توجه به مقادیر سرعت جذب اولیه، زئولیت سرب را با سرعت بیشتری از محلول نسبت به بنتونیت جذب نمود. اثر ph اولیه سوسپانسیون ها بر جذب سرب به غلظت اولیه فلزسنگین بستگی داشت. در سوسپانسیون های با غلظت اولیه mg l-1 75 در همه ph های مورد آزمایش جذب سرب غیر وابسته به ph اولیه بود. در حالیکه روند جذب برای غلظت اولیه mg l-1750 سرب از دو بخش متمایز تشکیل شده بود. با تغییر ph اولیه سوسپانسیون ها از 3 به 4 مقدار سرب جذب شده توسط زئولیت از 72 درصد به 95 درصد و به وسیله بنتونیت از 55 درصد به 75 درصد افزایش یافت. بخش دوم جذب مربوط به محدوده ph 4 تا 7 بود که میزان جذب سرب توسط زئولیت ثابت باقی ماند ولی افزایش اندکی توسط بنتونیت مشاهده گردید. با افزایش غلظت کانی، میزان جذب سرب در واحد وزن کانی کاهش یافت. مدل های لانگمویر و فروندلیخ، همدماهای جذب سرب به وسیله زئولیت و بنتونیت را به خوبی توصیف کردند ولی مدل کوبله- کوریگان بهترین برازش را بر داده های جذب داشت. به طور کلی زئولیت در شرایط شیمیایی مشابه مقادیر بیشتری سرب را نسبت به بنتونیت جذب کرد. همانند مطالعه اول در دومین بخش از تحقیق عوامل موثر بر جذب کادمیم مورد بررسی قرار گرفت ولی بر خلاف روند مشاهده شده برای جذب سرب، بنتونیت در شرایط شیمیایی مشابه مقادیر بیشتری کادمیم را نسبت به زئولیت جذب کرد. در مطالعه سوم برگشت پذیری و پسماند جذب-واجذبی کادمیم و سرب بررسی شد. شاخه های واجذب همدماها انحراف زیادی از شاخه جذب متناظر در سیستم های حاوی بنتونیت نداشتند و پسماند منفی مشاهده شده در این سیستم ها نشان دهنده برگشت پذیر بودن جذب کادمیم و سرب بر روی بنتونیت بود.در حالیکه در سیستم های حاوی زئولیت، شاخه های همدمای واجذب سرب و کادمیم بر همدمای جذب متناظر منطبق نبوده و نشان دهنده پسماند شدید بود. مقادیر تجمعی کادمیم و سرب واجذب شده از بنتونیت بیش از زئولیت در بار فلزی مشابه بود. در چهارمین بخش از تحقیق در یک مطالعه گخانه ای، نگهداشت کادمیم و سرب توسط کانی های غنی شده از این عناصر در مقابل گیاه ذرت بررسی شد. نتایج این بخش از تحقیق نشان داد که غلظت سرب و کادمیم در ساقه و ریشه گیاهان ذرت کاشته شده در بنتونیت های غنی از سرب و کادمیم بیشتر از گیاهان کاشته شده در زئولیت های غنی شده بود. در پنجمین بخش این رساله اثر سیدروفور دسفروکسامین بی (dfo-b)بر جذب سرب و کادمیم بر روی بنتونیت بررسی شد. نتایج نشان دادکه سیدروفور باعث افزایش جذب سرب روی کانی بنتونیت شد. تشکیل کمپلکس سه گانه ممکن است دلیل این افزایش جذب باشد. در حالیکه میزان جذب کادمیم در حضور سیدروفور برروی کانی بنتونیت کاهش یافت. این امر ممکن است به دلیل رقابت آنیون های این لیگاند با سطوح کانی برای جذب کادمیم باشد.