بررسی جذب جیوه (ii) از محلول های سنتزی و پساب صنایع کلر-آلکالی با استفاده از کربن های فعال گوگردی

در پی افزایش روزافزون نیاز به کربن فعال، و رویکرد جدید استفاده از ضایعات کشاورزی و صنعتی، این تحقیق نشان می دهد که می توان از فعال سازی شیمیایی مخلوط ضایعات کشاورزی موجود در ایران (تفاله گیاه شیرین بیان و پوست سخت پسته) با کلرید روی یا اسید فسفریک، کربن های فعالی با سطح ویژه بالا تهیه کرد. در این تحقیق، آزمایش های ساخت کربن فعال طبق روش تاگوچی طراحی شده و تأثیر پارامتر های عملیاتی چون نسبت آغشتگی، نسبت وزنی تفاله شیرین بیان به پوست پسته در مخلوط اولیه، درجه حرارت فعال سازی و مدت زمان ماند در دمای نهایی بر پاسخ سیستم - عدد یدی کربن ها- و همچنین شرایط عملیاتی بهینه تعیین شد. خواص فیزیکی، شیمیایی و جذبی کربن های فعال ساخته شده از جمله عدد یدی، سطح ویژه (bet)، حجم حفرات، دانسیته بالک، محتوای خاکستر، ph، هدایت الکتریکی و درصد ساییدگی و نیز گروه های عاملی اکسیژنی سطح آنها بررسی شد. نتایج بدست آمده حاکی از آن است که کربن های فعال تهیه شده از مخلوط این دو ماده لیگنوسلولزی دارای مزایا و نقاط مثبتی نسبت به کربن های فعالی هستند که تحت شرایط بهینه از هر یک از این مواد اولیه به طور جداگانه تهیه شده اند. ضمن اینکه تحت شرایط عملیاتی مورد بررسی، کلرید روی (سطح ویژه m2/g4/1492) از لحاظ توسعه تخلخل بسیار بهتر از اسید فسفریک (m2/g 6/1013) عمل می کند. با توجه به اینکه یکی از اهداف اصلی این تحقیق، ساخت جاذب کربنی با گزینش پذیری و قابلیت جذب سطحی بالا نسبت به جیوه است، و از آنجاییکه فلزات سنگینی چون جیوه تمایل شدیدی نسبت به گروه های گوگردی از خود نشان می دهند (قانون پیرسن)، ثابت شده است که یک روش بهبود راندمان جذب سطحی این جاذب ها می تواند بر اساس افزودن گوگرد به ساختار آنها باشد. لذا مواد مختلف گوگردی (از جمله سولفید سدیم، سولفیت سدیم و گوگرد) و روش های متنوعی جهت افزودن گوگرد به ساختار کربن و اصلاح آن به منظور افزایش قدرت جذب سطحی و گزینش پذیری آنها نسبت به جیوه مورد بررسی قرار گرفت. سر انجام مشاهده شد که افزودن گوگرد با استفاده از گوگرد پودری صنعتی به بهترین نتایج منجر می شود. نمونه های بهینه گوگردی و بدون گوگرد برای جذب جیوه از محلول های آبی مورد آزمایش قرار گرفتند. مشاهده شد که آغشته سازی با گوگرد ظرفیت جذب تعادلی hg(ii) را می افزاید. لازم بذکر است که در مورد کربن های فعال شده با اسید فسفریک - بر خلاف کربن های فعال شده با کلرید روی و اکثر موارد دیگری که عموماً افزودن گوگرد با کاهش سطح ویژه کربن ها همراه است- افزایش نسبت گوگرد به کربن باعث افزایش سطح ویژه کربن ها نیز می شود، که بسیار مطلوبست. در نهایت دو سری آزمایش بر روی 4 نمونه کربن فعال بهینه گوگردی و غیر گوگردی انجام شد، یک سری آزمایش های سینتیکی جذب جیوه و یک سری آزمایش های مربوط به ایزوترم های این جذب. با توجه به داده های آزمایشگاهی بدست آمده، تطابق این نتایج با چند نمونه از مدل های سینتیکی و ایزوترم های تعادلی متداول نیز مورد مطالعه قرار گرفت. میکروگراف های sem از نمونه جاذب های غیر گوگردی و گوگردی بهینه قبل و بعد از انجام آزمایش جذب سطحی جیوه تهیه شد. سرانجام تأثیر جاذب های تهیه شده بر جذب جیوه از پساب صنایع کلر- آلکالی پتروشیمی بندر امام بررسی شد. مشاهده شد که کربن فعال های ساخته شده - گوگردی یا غیر گوگردی- به مقدار قابل توجهی غلظت جیوه محلول پساب را کاهش می دهند، که البته مقدار این کاهش در مورد کربن فعال های گوگردی شده خیلی بیشتر است.