حذف آرسنیک از پساب های صنعتی با استفاده نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم (tio2)

آرسنیک یکی از سمی ترین آلاینده های زیست محیطی است. این عنصر از طرق مختلف مانند هوازدگی سنگ ها و یا تخلیه مستقیم پساب حاصل از صنایع از جمله معدنکاری، ذوب فلزات، شیشه سازی و سرامیک، ساخت رنگ و آفت کش، پالایشگاه های نفت و صنایع شیمیایی و آلی وارد منابع آب می شود و تهدیدی جدی برای سلامتی انسان در سراسر جهان به ویژه در کشورهای درحال توسعه که درصد بالایی از جمعیت برای آشامیدن به آب های زیرزمینی وابسته اند، محسوب می گردد. روش های مختلفی مانند ترسیب، تبادل یون، اکسیداسیون شیمیایی، جذب و ... برای حذف آرسنیک از محلول های آبی مورد استفاده قرار گرفته است. به نظر می رسد که جذب توسط مواد معدنی و بیولوژیکی فرایندی موثر برای حذف آرسنیک از محلول های آبی به ویژه در غلظت های پایین باشد. طراحی ساده، عدم تولید لجن و هزینه نسبتا کم، از مزایای پروسه جذب نسبت به سایر روش هاست. انتخاب جاذب مناسب یکی از مهمترین اصول فرآیند جذب است. در این مطالعه، از نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم – آناتاز (anatase- 2tio) و نانو ذرات هیبرید آناتاز با نانولوله های کربنی تک دیواره (swnt) برای جذب آرسنیک سه ظرفیتی (آرسنیت) و پنج ظرفیتی (آرسنات) از آب و پساب های صنعتی به دو روش تعادلی و ستونی استفاده شد. برخی از ویژگی های فیزیکی، شیمیایی و مورفولوژیکی جاذب ها به کمک پراش پرتو ایکس(xrd)، طیف سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه (ftir) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) تعیین شدند. پارامترهای مختلف موثر بر میزان جذب مانند زمان تعادل، ph، غلظت اولیه آرسنیک، میزان جاذب و اثر یون مزاحم مورد بررسی قرار گرفت. ایزوترم های جذب توسط مدل های لانگمویر و فروندلیچ توضیح داده شد. سنتیک جذب نشان داد جذب آرسنیت و آرسنات روی هر دو نانو جاذب سریع می باشد. جذب آرسنیک به ph اولیه محلول وابسته بود به طوری که ph بهینه برای جذب آرسنیت توسط هر دو نانو جاذب در محدوده 5/9-0/7 و برای آرسنات 0/8-0/3 بود. جذب آرسنات توسط نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم و هیبرید همچنین جذب آرسنیت توسط نانو دی اکسید تیتانیوم از مدل لانگمویر تبعیت کرد (r2=0/95) در حالی که جذب آرسنیت بر روی نانو جاذب هیبرید با هیچ کدام از دو مدل همخوانی نداشت. حداکثر میزان جذب آرسنیت روی آناتاز و هیبرید 6/79 و 8/75 و حداکثر میزان آرسنات جذب شده بر روی این دو نانو جاذب به ترتیب 0/113 و 4/92 میلی گرم بر گرم جاذب بود. افزایش میزان جاذب نیز بر میزان جذب آرسنیت و آرسنات تأثیر قابل ملاحظه ایی نداشت. حضور کاتیون های مس، سرب، روی، کروم، کادمیوم و نیکل (در غلظت صد برابر آرسنیک) تأثیر قابل ملاحظه ایی بر جذب آرسنیت و آرسنات نداشت. واجذب آرسنات توسط سود با غلظت 1/0، 2/0 و 4/0 مولار نسبت به اسید کلریدریک بیشتر بوده و حداکثر واجذب (4/0 مولار سود) برای نانو جاذب آناتاز و هیبرید به ترتیب 5/69% و 9/87% به دست آمد که نشان می دهد آرسنات جذب شده بر روی نانو جاذب ها به طور کامل برگشت پذیر نبود. واجذب آرسنیت بر روی هر دو نانو جاذب توسط اسید و باز تقریباً مشابه (نزدیک به 100%) بود. حذف آرسنیک از دو پساب صنعتی(کارخانه باطری سازی و آبکاری) نشان داد که این نانو مواد کارایی بالایی داشته و می توانند برای تصفیه پساب به کار روند.