بررسی کاربرد زائدات کشاورزی برنج در حذف کادمیم و نیکل از محلول های آبی

کاهش سطح غلظت کادمیم و نیکل در منابع آب به دلیل خاصیت تجزیه ناپذیری و زیست تجمع پذیری آن ها امری ضروری می باشد. روش های تصفیه متعددی مانند ترسیب شیمیایی، الکترولیز، فیلتراسیون غشایی، اسمز معکوس، تقطیر، تبادل یونی، تبخیر، شناورسازی و جذب به منظور تصفیه منابع آبی آلوده به این دو فلز سنگین مورد استفاده قرار می گیرد که انتخاب بهترین گزینه به غلظت فلز در آب و هزینه های مربوط به تصفیه بستگی دارد. استفاده از جاذب ها، به دلایل اقتصادی و سهولت در بهره برداری، از گزینه های مناسب برای کاهش غلظت فلزات سنگین در آب می باشد. امروزه برای اقتصادی شدن فرآیند جذب، توجه به گزینه های طبیعی ارزان قیمت معطوف شده است. این جاذب ها به طور کلی شامل زائدات صنایع، مواد طبیعی و نیز جاذب هایی با منشأ کشاورزی می باشند. هدف اصلی این تحقیق مطالعه عملکرد زائدات کشاورزی به عنوان جاذب طبیعی برای فلزات سنگین می باشد. بدین منظور شلتوک برنج ناشی از زائدات کشاورزی برنج به عنوان یک جاذب ارزان قیمت، جهت حذف کادمیم و نیکل استفاده شد. در این تحقیق اثر دو عامل اصلی (متغیر) و دو عامل ثابت: غلظت یون کادمیم و نیکل (در محدوده 2 تا 20 میلی گرم بر لیتر)، ph اولیه محلول (در محدوده 3 تا 9) و دز جاذب مصرفی (به میزان 5/7 گرم بر لیتر) و سرعت اختلاط(با سرعت 150 دور در دقیقه) در راکتور ناپیوسته مورد بررسی قرار گرفتند. برای انجام آزمایش های سینتیک جذب، ph محلول ها در سطح خنثی یعنی 7 = ph تنظیم شد و مقدار 5/7 گرم بر لیتر از جاذب به محلول اضافه شد. محلول ها با سرعت 150 دور در دقیقه بر روی شیکر قرار داده شد و از 5 تا360 دقیقه نمونه برداری صورت گرفت، که زمان تعادل برای کادمیم حدود 90 دقیقه و برای نیکل حدود 120 دقیقه بدست آمد. ضمناً در بررسی مدل های سینتیک جذب، مدل شبه مرتبه اول بر داده ها منطبق نشد ولی مدل شبه مرتبه دوم با ضریب همبستگی 99/0 برای کادمیم و 94/0 برای نیکل توصیف بسیار مناسبی از نتایج بدست آمده داشت. با توجه به نتایج آنالیز واریانس، تمام عوامل مورد مطالعه دارای اثر معنادار در حذف کادمیم و نیکل از محلول های آبی هستند. در میان این عوامل به ترتیب برای کادمیم ph با 61/51% و برای نیکل نیز ph با 77/56% بیشترین تأثیر را بر پاسخ دارند. حداکثر حذف کادمیم و نیکل به ترتیب در شرایط بهینه یعنی زمانی که غلظت اولیه برای کادمیم و نیکل به ترتیب 5 و 10 میلی گرم بر لیتر، دز جاذب مصرفی 5/7 گرم بر لیتر و ph اولیه محلول معادل 7 بود بیش از 80% و 87% بدست آمد. در پایان این تحقیق هم آزمایش های ایزوترم جذب در راکتور ناپیوسته، در غلظت های 2، 5، 10 و 20 میلی گرم بر لیتر و به ازای مقدار بهینه دز جاذب و در یک سطح مشخص ph انجام شد و میزان جذب کادمیم و نیکل بر واحد جرم جاذب(q) به دست آمد که از نتایج این آزمایشات به این نتیجه دست یافتیم که مدل لانگمایر و فرندلیچ برای توصیف جذب کادمیم و نیکل توسط جاذب نمی تواند مدل مناسبی باشد در صورتیکه مدل bet این فرآیند را به خوبی توصیف می کند. به عنوان نتیجه کلی تحقیق، می توان چنین اظهار داشت که جاذب مورد استفاده در این تحقیق قادر به حذف و یا کاهش غلظت کادمیم و نیکل از محیط های آبی می باشد و می تواند به عنوان گزینه ای ارزان، جایگزین جاذب های متداول در تصفیه منابع آلوده به کادمیم و نیکل مورد استفاده قرار گیرد.