حذف فلزات سنگین سرب و کادمیم از محلول های آبی با استفاده از بقایای گیاهی کلزا و خاک

آب ثروت خدادی، عامل حیات و سرچشمه شکل گیری تمدن های مهم جهان، در قرن بیست و یکم به عنوان عامل بسیاری از درگیری های منطقه ای و چالش جدی در معادلات سرزمینی شناخته می شود. مطابق اصل پنجاهم قانون اساسی، حفاظت محیط زیست که نسل امروز و نسل های بعد باید در آن حیات رو به رشدی داشته باشند، وظیفه عمومی تلقی شده و فعالیت-هایی که با آلودگی و تخریب محیط زیست ملازمه پیدا کند، ممنوع می باشد. با توجه به حجم عظیم فاضلاب تولیدی، تلاش برای دستیابی به روش های مناسب دفع فاضلاب در محیط زیست ضرورت می یابد. در نتیجه نیاز به یک روش مناسب تصفیه فاضلاب که از لحاظ اقتصادی و کارایی قابل توجیه باشد، ضرورت می-یابد. فلز سرب یکی از پرمصرف ترین فلزات غیرآهنی در جهان است و مصرف آن بالغ بر 7 میلیون تن در سال می باشد. همچنین به طور طبیعی سالانه حدود 25000 تن کادمیم وارد محیط زیست می شود. آتش سوزی جنگل ها و آتش فشان ها، فعالیت های بشری مانند تولید شیرابه، زباله های صنعتی و کودهای فسفاته مصنوعی از منابع مهم منتشر کننده کادمیم هستند. از این رو در این مطالعه بقایای گیاه کلزا که به وفور در ایران کاشت می شود و تاکنون تحقیقی در زمینه پاسخگویی آن ها به جذب فلزات سنگین صورت نگرفته به عنوان جاذبی گیاهی برای حذف سرب و کادمیم از محیط آبی مورد مطالعه قرار گرفت. همچنین مقایسه ای بین میزان حداکثر جذب این عناصر توسط خاک منطقه جار اصفهان و بقایای گیاهی کلزا صورت گرفت و قابلیت این مواد به عنوان جاذب با تغییرات غلظت اولیه سرب و کادمیم، میزان جاذب، زمان تماس و ph محلول آلاینده بررسی شد. بیشترین میزان جذب سرب و کادمیم توسط بقایای گیاهی کلزا برای محلول آلاینده با ph برابر 5/5 در زمان بهینه تماس جاذب و آلاینده 60 دقیقه به ترتیب 80/39 و 21/25 میلی گرم بر گرم به دست آمد. این میزان برای خاک در ph برابر 5 در زمان بهینه تماس جاذب و آلاینده 50 دقیقه به ترتیب 016/21 و 808/15 میلی گرم بر گرم به دست آمد. از روش هایftir ، sem و bet برای مشخصه یابی جاذب بقایای گیاهی کلزا استفاده شد. مقایسه نتایج طیف سنجی ftir خاک برای سه حالت قبل از جذب و بعد از جذب سرب و کادمیم نشان دهنده افزایش اوج های 2400 و 1150 بود که مربوط به گروه های عامل o-c وoh می باشد و نشانی از رخ دادن جذب شیمیایی این یون ها توسط خاک است. برای تکمیل مطالعات روی جاذب معرفی شده، آزمایش های ستونی در دو مرحله برای بررسی عملکرد جاذب طی دوره های متعدد ورود محلول آلاینده و خشک شدن ستون و همچنین ورود متوالی محلول آبی سرب و کادمیم به ستون جاذب، تا زمان رسیدن جاذب به حد اشباع، انجام شد. نتایج نشان داد که غلظت سرب خروجی در انتهای ده دوره اضافه کردن دو حجم تخلخل محلول آلاینده سرب و کادمیم به ستون حاوی خاک و کلزا، با دستگاه جذب اتمی قابل اندازه گیری نبود. آزمایش های ستونی با ورود پیوسته آلاینده نشان دادند که حداکثر ظرفیت جذب ستون برای حذف یون های کادمیم در 50% منحنی رخنه، برای ستون جاذب با ارتفاع 30 سانتی متر و غلظت ورودی mg/l 15 و به میزان mg/g 47/9 می باشد. این میزان برای حذف یون های سرب در 50% منحنی رخنه ، برای ارتفاع ستون 20 سانتی متر و غلظت ورودی mg/l 8، برابر mg/g 22/13 به دست آمد. با توجه به نتایج به دست آمده در این تحقیق، مشخص شد که خاک منطقه جار اصفهان قابلیت بالایی در جذب عناصر سنگین سرب و کادمیم دارد و ورود این عناصر به خاک سبب آلودگی منابع خاک خواهد شد. همچنین بقایای خرد شده گیاه کلزا می تواند جاذب مناسبی برای حذف عناصر سنگین سرب و کادمیم از محیط های آبی باشد.