جذب و واجذب نیکل و کادمیوم روی کانی های بنتونیت، زئولیت و سپیولیت ایران در حضور کلسیت

با توجه به آلودگی روزافزون محیط زیست به فلزات سنگین در اثر کاربرد انواع فاضلاب و پسماند صنعتی، بررسی راه های مختلف برای حذف و کاهش اثرات زیان بار این عناصر مورد توجه محققان قرار گرفته است. جذب و نگهداشت این فلزات توسط مواد طبیعی نظیر کانی ها یکی از بهترین راه های کنترل آن ها محسوب می شود. فهم بهتر واکنش های جذب و واجذب و سینتیک جذب فلزات سنگین اطلاعات مهمی در اختیار محققین علوم زیست محیطی قرار می دهد تا راهکارهای بهتری برای پالایش محیط خاکی یا آبی آلوده به این فلزات به کار برند. در این پژوهش کانی های بنتونیت، زئولیت و سپیولیت طبیعی ایران در حضور مقادیر مختلف کلسیت به عنوان جاذب نیکل و کادمیوم که از فلزات سنگین مهم و خطرناک در محیط زیست به شمار می آیند، مورد استفاده قرار گرفت. نمونه های کانی سپیولیت و بنتونیت مورد استفاده در این تحقیق از معادن یزد و زئولیت مورد استفاده از معدن سیاه زاغ سمنان تهیه شدند. الگوی پراش پرتو ایکس، تجزیه عنصری و ظرفیت تبادل کاتیونی نمونه ها تعیین گردید. نمونه ها پس از خالص سازی با نسبت های وزنی 0، 5، 10 و 20 درصد کلسیت مخلوط شد. آزمایشات همدمای جذب به روش پیمانه ای در محلول زمینه نیترات کلسیم 01/0 مولار در دمای آزمایشگاه در سه تکرار و به نسبت 100:1 جاذب به محلول فلز انجام شد. مقدار 30 میلی لیتر از محلول های نیکل وکادمیوم با 3/0 گرم از مخلوط جاذب در ظروف پلی اتیلنی ریخته شد. غلظت اولیه نیکل بین 5 تا mg l-1250 و برای کادمیوم بین 5 تا mg l-1180 برای همه جاذب ها بود. در این آزمایشات پس از مخلوط شدن به مدت 24 ساعت با شیکر دورانی، به وسیله سانتریفیوژ با شتاب g 10000 در مدت 10 دقیقه بخش محلول تعادلی از بخش جامد جدا و غلظت نیکل یا کادمیوم آن ها با دستگاه جذب اتمی اندازه گیری گردید. ph محلول های تعادلی به طور تصادفی قرائت شد. مدل های همدمای جذب فروندلیخ، لانگمویر و کوبله- کوریگان به خوبی بر داده های جذب نیکل و کادمیوم برازش یافت. بیشترین مقدار جذب نیکل روی بنتونیت و بیشترین مقدار جذب کادمیوم روی سپیولیت مشاهده شد. حضور کلسیت در همه تیمارها باعث افزایش تمایل و ظرفیت جذب برای نیکل و کادمیوم گردید که احتمالاً از طریق افزایش ph و ایجاد گونه های جدیدی از فلز و نیز رسوب آن صورت گرفته است. آزمایشات سینتیک جذب دو عنصر در شرایط مشابه آزمایشات همدمای جذب، با غلظت های اولیه 250 و mg l-1180 به ترتیب برای نیکل وکادمیوم و در زمان های 25/0 تا 24 ساعت انجام شد. نتایج این بخش نشان داد که از مدل های سینیتک جذب الوویچ، تابع توانی و پخشیدگی پارابولیک می توان در توصیف سینتیک جذب دو عنصر روی جاذب ها استفاده کرد. زمان رسیدن به تعادل به نوع کانی و مقدار کلسیت بستگی داشت و با افزایش کلسیت افزایش سرعت جذب نیکل و کادمیوم روی جاذب ها مشاهده شد و در زمان مشابه مقدار جذب نیکل روی بنتونیت و کادمیوم روی سپیولیت بیشتر از سایر سیستم های جذب بود.آزمایشات واجذب ازنمونه های غنی شده با استفاده از محلول250 و mg l-1180 به ترتیب برای نیکل و کادمیوم با محلول الکترولیت 01/0 مولار نیترات کلسیم انجام شد و تا رسیدن نیکل یا کادمیوم محلول تعادلی به زیر حد تشخیص دستگاه ادامه یافت. نتایج همدمای واجذب نشان داد که بخش عمده نیکل و کادمیوم جذب شده روی بنتونیت، آزاد شده و احتمالاً جذب بر این کانی برگشت پذیر و غیر اختصاصی بوده است. حضور کلسیت واجذب نیکل از بنتونیت را کاهش داده ولی در مورد کادمیوم موفق نبوده است. واجذب نیکل وکادمیوم از زئولیت کمتر از بنتونیت بوده و با افزایش کلسیت در سیستم، کاهش یافته است. مقدار نیکل و کادمیوم آزادشده از سپیولیت نسبت به دوکانی دیگر کمتر است و بیانگر جذب برگشت ناپذیر و اختصاصی این فلزات روی سپیولیت می باشد. در مجموع به نظر می رسد در بین این سه کانی سپیولیت همراه با 20 درصد کلسیت بهترین جاذب برای جذب و نگهداشت دو فلز به ویژه کادمیوم است.