افسانه میرزاخانی؛ مرتضی غلامی؛ آرش امینی؛ مهدی برقعی
دوره 16، شماره 4 ، دی 1397، ، صفحه 249-270
چکیده
سابقه و هدف:
وجود آهن در آب‌های زیرزمینی، حتی در غلظت‌های کم برای استفاده شرب مشکل های بسیاری را بوجود می‌آورد. آهن رشد انواع میکروارگانیسم‌های مقاوم به کلر را در شبکه توزیع افزایش می‌دهد که سبب افزایش هزینه‌های گندزدایی، افزون بر مشکلات بو و طعم می‌شود. روش‌های متنوعی برای حذف آهن بکار گرفته می‌شود که شامل اکسیداسیون و ...
بیشتر
سابقه و هدف:
وجود آهن در آب‌های زیرزمینی، حتی در غلظت‌های کم برای استفاده شرب مشکل های بسیاری را بوجود می‌آورد. آهن رشد انواع میکروارگانیسم‌های مقاوم به کلر را در شبکه توزیع افزایش می‌دهد که سبب افزایش هزینه‌های گندزدایی، افزون بر مشکلات بو و طعم می‌شود. روش‌های متنوعی برای حذف آهن بکار گرفته می‌شود که شامل اکسیداسیون و فیلتراسیون، فیلتراسیون با بستر جذبی یا کاتالیزوری، تبادل یونی، نرم‌سازی (سختی‌زدایی)، بیوفیلتراسیون و جذب سطحی است. یکی از ارزانترین روش‌های حذف آهن از آب آشامیدنی جذب سطحی با استفاده از کانی‌های ارزان معدنی همانند گلوکونیت است. در این تحقیق حذف آهن از آب آشامیدنی از طریق دو جاذب معدنی گلوکونیت سرخس و مراوه‌تپه مورد بررسی قرار گرفت.
مواد و روش‌ها:
نمونه‌های گلوکونیت طبیعی از ماسه سنگ‌های گلوکونیت‌دار سازند نیزار در مقطع سرخس و ماسه سنگ گلوکونیت‌دار سازند آتامیر در مقطع مراوه‌تپه جمع‌آوری شد و در آزمایشگاه فرآوری شده و با قطر ذرات mm 0/1-5/0 دانه‌بندی شد. سطح ویژه و حجم حفرههای دو نمونه با استفاده از آنالیز BET به روش جذب نیتروژن بدست آمد. بررسی رفتار سینتیکی و تعادلی فرآیند جذب، منحنی‌های سینتیکی و ایزوترمی جذب آهن بر جاذب‌های گلوکونیت، از طریق آزمایش تعیین شد. این آزمایش‌ها در سه pH معادل 5، 7 و 9 انجام شد. محلول‌های آبی حاوی آهن در بالن ژوژه‌هایی در تماس با میزانهای مختلف جاذب قرار گرفت و دما در °C 20 تنظیم شد.
نتایج و بحث:
انجام آنالیز BET به روش جذب نیتروژن بر نمونه‌های گلوکونیت نشان داد که سطح ویژه دو نمونه گلوکونیت نیزار سرخس و آتامیر مراوه‌تپه به ترتیب معادل 999/0 و m2/g 833/2 است. همچنین حجم حفره های گلوکونیت سرخس و مراوه‌تپه به‌ترتیب 006/0 و cm3/g 0123/0 و قطر متوسط حفره ها نیز به ترتیب 07/24 و nm 31/17 تعیین شد. نتایج آزمایشات نشان داد که با افزایش pH، ظرفیت و سرعت جذب آهن بر گلوکونیت سرخس و مراوه‌تپه به‌طور چشمگیری افزایش می‌یابد. مقایسه نتایج جذب آهن بر گلوکونیت سرخس و مراوه‌تپه میزان جذب بیشتر آهن بر گلوکونیت مراوه‌تپه است که با سطح ویژه بیشتر این جاذب نسبت به گلوکونیت سرخس متناظر است. ظرفیت جذب نهایی جاذب گلوکونیت مراوه‌تپه در pHهای 5، 7 و 9 به ترتیب 3/17، 7/11 و 9/13 درصد بیشتر از ظرفیت جذب گلوکونیت سرخس بدست آمد. نتایج رگرسیون مدل‌های سینتیکی گویای رفتار کاملاً مشابه مدل‌های ریچی و هو برای توصیف منحنی‌های سینتیک جذب آهن بر جاذب‌های گلوکونیت بود. درنهایت با توجه به انطباق مدل‌های سینتیکی گفته شده بر داده‌های تجربی، می‌توان گفت که در فرآیند جذب آهن بر گلوکونیت، جذب از سینتیک درجه دوم پیروی می‌کند. بهترین مدل ایزوترم توصیف داده‌های تعادلی جذب آهن بر گلوکونیت مدل‌های تمکین و داوودی‌نژاد تعیین شدند. تبعیت از مدل داوودی‌نژاد نشان‌دهنده وجود جذب سطحی تک‌لایه به همراه ناهمگنی سطح جاذب و وجود ممانعت‌های فضایی بر سر راه جذب بوده و تبعیت از مدل تمکین آن است که آنتالپی جذب تابعی خطی از بارگیری سطح جاذب است.
نتیجه‌گیری:
جاذب‌های معدنی گلوکونیت سرخس و مراوه‌تپه کارایی بهتری از زئولیت و کائولن داشته و توانایی مشابهی با زئولیت منگنز، پیرولوزیت و پامیس در حذف آهن از آب دارند و با توجه به وفور آن‌ها در ایران می‌توانند بعنوان روشی ارزان قیمت برای حل مشکل آهن در آب‌های آشامیدنی کشور مورد بهره برداری قرار گیرند.
