تهیه جاذب های کربنی از شلتوک برنج و ساقه کلزا و بررسی کاربرد آنها در شوری زدایی آب

افزایش جمعیت و کاهش میزان منابع آب قابل استفاده انسان را به استفاده از منابع آب با کیفیت نامطلوب از جمله منابع آب شور سوق داده است. اخیراً استفاده از جاذب های متخلخل کربنی به دلیل سطح ویژه زیاد، ساختار میکروپوری و گروه‎های عاملی فعال، کاربرد وسیعی در حفظ محیط زیست پیدا کرده است. هدف تحقیق حاضر تبدیل بقایای کم ارزش محصولات کشاورزی به جاذب های متخلخل کربنی و بررسی کاربرد جاذب های تهیه شده در حذف یون های اصلی ایجاد کننده شوری آب می باشد. در بخش اول، از شلتوک برنج برای تهیه زغال زیستی، کربن فعال شده با بخار آب، کربن فعال شده با هیدروکسید پتاسیم (koh) و کربن فعال شده با بخار آب و koh استفاده شد. خصوصیات جاذب های تهیه شده به وسیله ایزوترم جذب و واجذب نیتروژن در دمای 196- درجه سلسیوس، پ- هاش بار صفر، تیتراسیون بوهم و ftir تعیین گردید. با افزایش دمای کربن سازی، سطح ویژه افزایش و گروه های اسیدی سطح کاهش یافت. فعال سازی شیمیایی موثرترین روش برای تولید کربن فعال با سطح ویژه و تخلخل زیاد بود. بیشترین سطح ویژه (2201 متر مربع بر گرم) و حجم حفره ها (96/0 سانتی متر مکعب بر گرم) متعلق به کربن فعال شده شیمیایی با نسبت koh به زغال زیستی برابر 3 (ak3) بود. میزان زیاد خاکستر شلتوک برنج، واکنش بخار آب با محتوای کربنی را کاهش داد که سبب توسعه نسبتاً ضعیف ساختار حفره های کربن فعال شده فیزیکی گردید. فعال سازی فیزیکی- شیمیایی در غلظت های کم koh باعث توسعه مزوپورها در ساختار داخلی کربن فعال شد. بیشترین میزان جذب سدیم متعلق به جاذب ak3 و برابر با 2/134 میلی گرم بر گرم به دست آمد. با افزایش پ- هاش اولیه از 2 به 10، میزان جذب سدیم توسط جاذب ak3 از 1/12 میلی گرم بر گرم به 8/147 میلی گرم بر گرم افزایش یافت. دو مدل سینتیک شبه رده اول و پخشیدگی درون ذره ای از توانایی بسیار خوبی برای پیش بینی میزان سدیم جذب شده توسط جاذب ak3 برخوردار بودند. ظرفیت شوری زدایی جاذب های تهیه شده، از منابع آب با tdsهای 15179، 11149 و 5113 میلی گرم بر لیتر به ترتیب در محدوده 2/383- 5/88، 5/315 -8/72 و 5/112 -7/32 میلی گرم بر گرم به دست آمد. در بخش دوم، از ساقه کلزا برای تهیه کربن فعال شده با بخار آب استفاده گردید. کربن فعال تهیه شده در دمای کربن سازی 485 درجه سلسیوس، دمای فعال سازی 825 درجه سلسیوس و زمان فعال سازی 55 دقیقه (acs-o) بیشترین ظرفیت شوری زدایی (1/292 میلی گرم بر گرم) از منبع آب با tds حدود 15179 میلی گرم بر لیتر را به خود اختصاص داد. معادلات فروندلیخ و لانگمویر از توانایی خوبی برای پیش بینی میزان کلسیم و منیزیم جذب شده توسط جاذب acs-o برخوردار بودند. این جاذب از تمایل بیشتری برای جذب کلسیم در مقایسه با جذب منیزیم برخوردار بود. همچنین، استفاده از نانوذرات مغناطیسی fe3o4 برای مغناطیسه کردن کربن فعال به منظور سهولت جداسازی آن از محلول آبی مورد بررسی قرار گرفت. جاذب acs-f5 که با اضافه کردن 5% وزنی نانوذرات آهن به جاذب acs-o به دست آمد، به علت ظرفیت شوری زدایی و خصوصیات مغناطیسی خوبی که داشت جاذب مغناطیسی مناسبی به نظر می رسد.