z]Ã | s Ô yÁ Ê Ì^ µ Ô]Ä f ÂaÄ ¸Ì Â ][m yÉÁ ¥ ~uÊ » eÁ ËyÁÊ ... ·...

گروه مهندسی بهداشت محیط، دانشکده بهداشت، دانشگاه علوم پزشکی تهران، تهران، ایران.*:0918E-mail-3787258تلفن: [email protected]

وسیله پوسته بالل طبیعی و اصالح شده با ببررسی سینیتیکی وایزوترمی حذف روي از آب اسید تارتاریک

*4الدین کریمیان ، کمال3، داود بالرك2، حسینعلی اصغرنیا1سید مهدي قاسمی

گروه مهندسی بهداشت محیط، معاونت بهداشتی دانشگاه علوم پزشکی بابل، بابل، ایران.1ت محیط، دانشگاه علوم پزشکی بابل، بابل، ایرانگروه مهندسی بهداش.2

گروه مهندسی بهداشت محیط، دانشگاه علوم پزشکی مازندران، ساري، ایران.3گروه مهندسی بهداشت محیط، دانشکده بهداشت، دانشگاه علوم پزشکی تهران، تهران، ایران. .4

7/6/1395:پذیرشتاریخ ؛31/2/1395:مقالهدریافتتاریخ

چکیدههـاي زیـاد باعـث شود امـا در غلظـت فلزروي به عنوان یکی از عناصر ضروي براي انسان محسوب می زمینه و هدف:

شود که باید به طریقی حذف شود. بنابراین هدف از این تحقیق بررسی کارایی پوسته مشکالت بهداشتی براي انسان میباشد. ا اسید تارتاریک در حذف روي از آب میبالل طبیعی و اصالح شده ب

pHآزمایشگاهی و به صورت ناپیوسته و با تغییر فاکتورهاي موثر مانند -این تخقیق یک مطالعه تجربیروش بررسی:

) گرم در لیتر 6تا 1گرم در لیتر) و مقدار جاذب( میلی 150تا 10دقیقه)، غلظت اولیه روي( 180تا 5)، زمان تماس(7تا 2(گیـري وظرفیـت و درصـد لیتر آب مقطر صورت گرفت. غلظت روي با استفاده از دستگاه جذب اتمی اندازه میلی 100در

.ها استفاده شد براي تجزیه و تحلیل داده ANOVAجذب مشخص شد. از آنالیز

خواهـد یافـت. در و کاهش غلظـت اولیـه روي میـزان حـذف افـزایش pHبا افزایش زمان تماس، دوز جاذب و ها: یافته% بدسـت آمـد. ایزوتـرم 98% و 91پوسته بالل طبیعی و اصالح شده به ترتیب برابـر بـا شرایط بهینه میزان جذب براي

ANOVAجذب از مدل النگمیر نوع دو و سینتیک جذب از سینتیک درجـه دو کـاذب تبعیـت بیشـتري نشـان داد. آنـالیز ). p>05/0ی در میزان درصد حذف داشتند(نشان داد که تمامی متغیرها تاثیر قابل توجه

تواند بـه عنـوان مخصوصا پوسته بالل اصالح شده میتوان اظهار نمود که پوسته بالل براساس نتایج می گیري: نتیجههاي آبی مورد استفاده قرار گیرد. یک جاذب ارزان قیمت و مناسب در حذف روي از محلول

رم جذب، سینیتیک جذبروي، ایزوتپوسته بالل، واژگان کلیدي:

Dow

nloa

ded

from

jehe

.abz

ums.

ac.ir

at 1

0:15

+04

30 o

n S

atur

day

Aug

ust 5

th 2

017

[ D

OI:

10.1

8869

/aca

dpub

.jehe

.4.1

.58

]

http://jehe.abzums.ac.ir/article-1-289-fa.html

http://dx.doi.org/10.18869/acadpub.jehe.4.1.58

و اصالح شده با اسید تارتاریکوسیله پوسته باللببررسی سینیتیکی وایزوترمی حذف روي از آب

59♦1395پاییز، 1، شماره چهارمسال ،مجله مهندسی بهداشت محیط

همقدمهاي آلودگی منابع آب به خاطر دفع فلزات سنگین در دهه

. 1اخیر به طور گسترده اي باعث افزایش نگرانی شده استشود که داراي وزن اتمی فلزات سنگین به عناصري اطالق می

و عدد 7تا 5/3، وزن مخصوص 40یا 23یزرگتر از . روي به عنوان یک فاز 2باشند 92تا 21یا 20اتمی باالي

ین در مقادي جزئی یک عنصر ضروري براي موجودات سنگ) TLVدر نظر گرفته می شود اما وقتی از حد مجاز آستانه(

گرم در لیتر در آب آست، بیشتر شود براي انسان، میلی 3که باشد که این سمیت در حضور حیوانات و گیاهان سمی می

فلزات سنگین مثل کادمیوم که اثر سینرژیستی بر سمیت روي شود. سازمان محیط زیست آمریکا روي را در د بیشتر میدار

تواند براي انسان ها تایی فلزات سنگین که می 13لیست Metal)تب بخار فلزي مشکل آفرین باشد قرار داده است.

fume fever) و بیقراري یکی از اثرات بهداشتی فلز رويباشد. سازمان بهداشت جهانی سطح روي در اب اشامیدنی میهاي مختلفی . روش6-3گرم در لیتر ذکر کرده است میلی 5را

براي حذف فلزات سنگین از محلول هاي آبی وجود دارد که اکسیداسیون یا احیاء شیمیایی، عبارتند از: رسوب شیمیایی،

، کردن(فیلتراسیون)، تصفیه الکتروشیمیایی یونی، صاف تعویضبه دلیل گران بودن هزینه اسمز معکوس و تکنولوژي غشایی.

و به وجود آمدن لجن شیمیایی، استفاده از جاذب هاي ارزان هاي حذف فلزات به خصوص قیمت به عنوان یکی از روش

یکی از .7شود هاي در حال توسعه محسوب می در کشورموادي که در فرآیند جذب فلزات سنگین کاربرد فراوانی دارد مواد زاید کشاورزي مثل کاه برنج، کاه جو، سبوس و پوسته

باشد برنج، باگاس نیشکر، کاه جو، پوسته لوبیا و خاك اره میسلولز و لیگنین که ترکیبات اصلی آنها شامل سلولز، همی

زائدات کشاورزي به خاطر ویژگی فیبرها، . 8,9باشد میبودن و داراي وزن مولکولی کم می تواند یک جاذب متخلخل

کم هزینه براي حذف فلزات سنگین محسوب شود. ساختار کربوکسیلیک و هیدروکسیل روي سطح زایدات کشاورزي

هاي فلزات سنگین دارد. همچنین میل ترکیبی زیادي به یوناین زایدات به دلیل اینکه باعث اصالح فیزیکی شیمیایی

تواند ظرفیت جذب این شود می افزایش سطح و تخلخل میو همکاران درصد حذف Wang.10زایدات را زیاد کند

ي کاه گندم و اصالح شده با چند ) را به وسیلهVIاورانیوم (اه خام، عامل مورد بررسی قرار دادند و درصد حذف توسط ک

اصالح شده با اسید سیتریک، اصالح شده با اتانول، اصالح شده با استون، اصالح شده با اسید نیتریک و هیدروکسید

به 4/84، 61، 8/55، 4/55، 1/48، 6/32سدیم را به ترتیب و همکاران حذف مس به Marshal. 11دست آوردند

ي پوسته سویاي اصالح شده با اسید سیتریک که به وسیلهترتیب با شسته شده باباز، شسته شده با آب و بدون شستشو

و 93/1، 7/1بودند را انجام دادند و ظرفیت جذب به ترتیب mmol/g86/112به دست آمد.Wafwoyo و همکاران

) اصالح شده با اسید peanut shellپوست بادام زمینی(سیتریک و اسید فسفریک را براي حذف کادمیوم، مس، نیکل

ار دادند و به این نتیجه رسیدند که و روي مورد بررسی قرپوست بادام زمینی اصالح شده با اسید سیتریک مس را و اصالح شده با اسید فسفریک کادمیوم ،روي و نیکل را بیشتر

وم به یهمکاران جذب کادمو Romas.13کند حذف میي چوب ذرت طبیعی و اصالح شده با اسید سیتریک و وسیله

ه طرفیت نیتریک را مورد بررسی قرار دادند و پی بردند کجذب کادمیوم توسط اسید نیتریک و اسید سیتریک از چوب

. بنابراین 14برابر بیشتر است 8/10و 8/3ذرت خام به ترتیب با توجه به عدم تحقیقات گسترده در زمینه حذف فلز روي با پویته بالل، هدف از انجام این تحقیق با توجه به فراوانی بالل

وسته بالل طبیعی و اصالح شده با اسید در کشورمان، کارایی پ

Dow

nloa

ded

from

jehe

.abz

ums.

ac.ir

at 1

0:15

+04

30 o

n S

atur

day

Aug

ust 5

th 2

017

[ D

OI:

10.1

8869

/aca

dpub

.jehe

.4.1

.58

]



و همکاران سید مهدي قاسمی

1395پاییز، 1، شماره چهارمسال ،محیط مجله مهندسی بهداشت♦60

تارتاریک در حذف روي ار آب، و اثر عوامل موثر بر فرآیند ، زمان تماس، غلظت نیکل و مقدار ماده جاذب در pHشامل

هاي ها و سینتیک ) و تعیین ایزوترمBatchوضعیت ناپیوسته (باشد. جذب می

مواد و روشهامواد مورد استفاده

گرم میلی 1000ازموادي نظیر استاندارد روي در این مطالعه در لیتر، اسید کلریدریک ، نیترات پتاسیم، هیدروکسید سدیم و

اسید تارتاریک ساخت شرکت مرك آلمان استفاده شد.آماده سازي جاذب

بدین منظور پوسته بالل از شهرستان ساري تهیه گردید. سپس مش غربال 18-30با استفاده از آسیاب دستی خرد و با الک

میلی متر برسد. سپس جهت 5/0شد تا اندازه جاذب به حذف گردو غبار و خاك با آب دیونیزه شده شسته و در

ساعت خشک 24گراد به مدت درجه سانتی 50درجه حرات ها تا قبل از استفاده در دسیکاتور یا بطري هاي گردید. جاذب

م یک گرپالستیکی نگهداري شدند. براي اصالح جاذب موالر مخلوط و 2/1لیتر اسید تارتاریک میلی 7پوسته بالل با

درجه سانتی گراد به مدت یک شبانه روز خشک 50در دماي دقیقه در دماي 90گردیدند. سپس مواد خشک شده به مدت

درجه سانتی گراد در داخل فور گرما دیده و سپس براي 90 200ا حذف اسید تارتاریک اضافی هر گرم پوسته بالل ب

لیتر آب مقطر شسته شدند. در پایان هم به مدت یک میلیگراد به مواد اجازه خشک درجه سانتی 50شبانه روز در دماي

.15شدن داده شدند

pHzpcتعیین

لیتر میلی50فر)در نقطه بار صpHzpc)pHبراي تعیینمیلی لیتري 100ارلن 5موالر را به 1/0محلول نیترات پتاسیم

10و 8، 6، 4، 2ها را به ترتیب به ارلن pHانتقال داده و گرم جاذب را به هر کدام از ارلن ها 2/0رسانده و سپس

ساعت بر روي شیکر با 48اضافه میکنیم. ارلن ها را به مدت قه قرار داده و بعد از سپري شدن دور در دقی 120سرعت

ها پس از صاف سازي نهایی محتویات ارلن pHزمان فوق، جاذب از pHzpcمتر قرائت گردید. نقطه pHبا استفاده از

نهایی تعیین pHدر برابر pHرسم نمودار مقادیر اولیه .16شود می

این مطالعه به صورت آزمایشات جذب در ستون ناپیوسته: ردید. در شرایط آزمایشگاهی انجام گ و ناپیوسته تجربی

pHمهمترین متغیرهاي موثر بر جذب، شامل زمان تماس،باشد. غلظت اولیه روي محلول، دوز جاذب و غلظت روي می

در pHگرم در لیتر، اثر میلی 150تا 10در این مطالعه بین ، 120، 90، 60، 45، 30، 15، 5زمان تماس ، 7تا 2گستره

100رم در گ 6/0تا 1/0دقیقه و دوز جاذب در گستره 180سی با توجه به مطالعات قبلی انتخاب شد. براي تنظیم سیpH از محلول یک نرمالHCl یاNaOH .استفاده گردید

1000غلظت هاي روي مورد نظر طریق رقیق سازي محلول براي انجام آزمایشات ابتدا گرم در لیتر فلز روي تهیه شد. میلیpH بهینه با تغییر دادن دامنهpH نگه داشتن سایر و ثابت

متغیرها (زمان تماس، دوز جاذب و غلظت روي) تعیین بهینه، آزمایشات دیگر با ثابت نگه PHگردید. پس از تعیین

داشتن سه متغییر همرا با در نظر گرفتن شرایط بهینه به دست آمده از آزمایشات پیشین و تغییر دادن یک متغییر انجام

یتر نمونه با غلظت مشخص میلی ل 100گردید. در هر آزمایش مشخص و مقدار جاذب مشخص در pHاز محلول روي با

120دور در دقیقه در مدت 170دماي محیط بر روي شیکر با دقیقه به هم زده شد. سپس براي جداسازي جاذب از محلول

میکرون استفاده گردید. بعد از 45/0از صافی با قطر منافذ رسانده و 2یک به حدود محلول توسط اسید نیتر PHصافی،

PerkinElmer AASمدل (توسط دستگاه جذب اتمی

Dow

nloa

ded

from

jehe

.abz

ums.

ac.ir

at 1

0:15

+04

30 o

n S

atur

day

Aug

ust 5

th 2

017

[ D

OI:

10.1

8869

/aca

dpub

.jehe

.4.1

.58

]





الزم به ذکر است که تمام اندازه گیري گردید. )100 22تا 21آزمایشات در دماي محیط و در محدوده دمایی

تمام مراحل آزمایش براي پی درجه سانتی گراد انجام گردید. شد. بنابراین بردن به خطاهاي احتمالی در دو مرحله انجام

هاي مورد نظر با توجه به بهینه بودن پارامترها و تعداد نمونهباشد. بعد از نمونه می 52تکرار آزمایشات براي هر جاذب

هاي بدست آمده از اتمام آزمایشات براي کلیه دادهها براي تجزیه و تحلیل داده p>05/0با ANOVAآنالیز

.استفاده شد

ب و راندمان جذب با استفاده از روابط در نهایت میزان جذ.ظرفیت جذب qeراندمان، Rزیر تعیین شد. در این روابط

غلظت اولیه C0گرم به ازاي هر گرم جاذب، بر حسب میلی Tغلظت روي در زمان Ceگرم در لیتر، روي برحسب میلی

Vجرم جاذب برحسب گرم، Mگرم در لیتر، برحسب میلیباشد. می لیترحجم نمونه برحسب

R= (Co-Ce) × 100 / Co qe = (Co-Ce) × V / M

تعیین ایزوترم و سینیتیک واکنشهاي جذب معادالتی براي تشریح حالت تعادل بخش ایزوترم

جذب شونده بین فاز جامد و سیال است. در این تحقیق از نوع)، فرندلیچ و تمکین استفاده 4مدل هاي ایزوترمی النگمیر(

یزوترم النگمیر بیشتر براي جذب هاي تک الیه اشده است.معتبر است. در این نوع ایزوترم یک الیه از مولکول هاي ماده حل شده جذب جاذب و در تمامی سطوح جاذب، مقدار انرژي جذب یکسان و پیوند هاي جذب برگشت پذیر فرض

شود مناطق موجود روي شود. در مدل فرندلیچ فرض می میواخت نبوده و قدرت جذب متفاوتی سطح جسم جاذب یکن

دارند. فرضیه اولیه ایزوترم تمکین، بر این اساس است که گرماي جذب، به دلیل اثر متقابلی که جاذب و جذب شونده روي هم دارند، در الیه هاي مختلف براي همه مولکول ها،

براي انجام آزمایشات ایزوترمی به طور خطی پایین می آید.، 25، 10هاي مختلف روي ( یتر از غلظتل میلی 100مقدار

گرم در لیتر) را در ارلن ریخته و میلی 150و 100، 75، 50گرم جاذب به هر یک از 2/0بهینه تنظیم و مقدار pHدر

ها اضافه و بر روي شیکر در مدت زمان تماتس بهینه ارلنقرار داده شد. در پایان زمان تماس بهینه هم با استفاده از

معادالت مربوط به ه جذب اتمی اندازه گیري گردید دستگانشان داده شده است. 1ها در جدول ایزوترم

هاي جذب معادالت مربوط به ایزوترم:1جدول =1النگمیر نوع

=2النگمیر نوع +

)-3النگمیر نوع )

=4النگمیر نوع -

Logفرندلیچ = 1/n log Ce + log KF

qe = B1تمکین ln (kt) + B1 ln (Ce)

مقدار جزء جذب شده در واحد جرم qeدر این رابطه ها غلظت تعادلی ماده ceجاذب بر حسب میلی گرم بر گرم،

جذب شدنی در محلول بعد از جذب بر حسب میلی گرم در KFثابت النگمیر، KLدهنده ظرفیت جذب ،نشان qmلیتر،

دهنده حداکثر انرژي جذب نشان Ktثابت هاي فرندلیچ، nو .20-17دهنده دماي جذب می باشد نشان b1و B1= RT/b1و

مطالعات سینتیک جذب، میزان جذب در زمان هاي مختلف را براي انجام آزمایشات سینتیکی، د.مورد بررسی قرار می ده

Dow

nloa

ded

from

jehe

.abz

ums.

ac.ir

at 1

0:15

+04

30 o

n S

atur

day

Aug

ust 5

th 2

017

[ D

OI:

10.1

8869

/aca

dpub

.jehe

.4.1

.58

]





لیتر میلی 100ارلن را انتخاب و در هر یک از آنها 8تعداد گرم در لیتر اضافه شد. میلی 50محلول فلز روي با غلظت

گرم جاذب به 1/0بهینه تنظیم و مقدار pHها در ارلنسپس 120، 45،60،90، 15،30، 5آنها اضافه گردید. بعد از طی زمان

ها به ترتیب از روي شیکر برداشته و بعد دقیقه محلول 180و در این از صاف سازي توسط دستگاه جذب اتمی خوانده شد

تحقیق از مدل هاي سینیتیکی درجه اول کاذب، درجه دوم کاذب و نفوذ بین ذره اي استفاده شده است.

یافته هاpHاثر

شخص م 1که در نمودار طوري همان 5تا 2از pHبا افزایش تا 2است، راندمان جذب براي پوسته بالل طبیعی و اصالح از

شود. به طوري که راندمان و جذب کم می 7تا 5زیاد و از 5 pHراندمان حذف براي پوسته بالل طبیعی و اصالح شده در

% بوده است اما میزان جذب به 70% و58به ترتیب ،5برابر ی و اصالح شده به ازاي هر گرم کاه براي پوسته بالل طبیع

آنالیز داده گرم در گرم جاذب بوده است. میلی 35و 29ترتیب ) نشان داد که با افزایش یک >05/0P(داري به طور معنی

روي براي پوسته بالل ، میزان افزایش درصد حذفpHواحد باشد. % می 37/23% و 8/28طبیعی و اصالح شده به ترتیب

)ppm50گرم در لیتر، غلظت روي 1مقدار جاذب دقیقه،120حذف و جذب روي (زمان بر میزان pHاثر:1نمودار

در نقطه بار صفر براي جاذب مورد بررسی در دو حالت طبیعی و اصالح شده pHتعیین :2نمودار

Dow

nloa

ded

from

jehe

.abz

ums.

ac.ir

at 1

0:15

+04

30 o

n S

atur

day

Aug

ust 5

th 2

017

[ D

OI:

10.1

8869

/aca

dpub

.jehe

.4.1

.58

]





اثر زمان تماسدقیقه میزان 120آزمایشات نشان داد با افزایش زمان تماس تا

دقیقه میزان حذف 120بعد از حذف روي افزایش یافت ودقیقه به عنوان زمان تماس 120ثابت گردید. بنابراین زمان

) >05/0P(داري آنالیز داده به طور معنیبهینه انتتخاب شد. نشان داد که با افزایش یک واحد زمان تماس میزان حذف

% 47/0% و 5/0براي کاه طبیعی و اصالح شده به ترتیب یابد. افزایش می

ير غلظت رواثمیلی گرم در لیتر مورد 150تا 10اثر غلظت روي در دامنه

درصد میزان حذف با افزایش غلظت بررسی قرار گرفت. اما ظرفیت جذب به ازاء هر گرم جاذب افزایش روي کم،

) نشان داد که >05/0P(داري آنالیز داده به طور معنییابد. میبراي کاه طبیعی با افزایش یک واحد غلظت روي میزان حذف

یابد. % کاهش می16/0% و 23/0و اصالح شده به ترتیب

اثر مقدار جاذب 6/0تا 1/0اثر مقدار پوسته بالل خام و اصالح شده در دامنه

طور که آمده است. همان 3سی در نمودار سی 100گرم در شود، درصد حذف پوسته بالل طبیعی و اصالح مالحظه می

درصد رسید اما 98و 91درصد به 78و 62شده به ترتیب از مقدار جذب روي به ازاي هر گرم جاذب براي پوسته بالل

گرم در گرم به میلی8/7و 2/6طبیعی و اصالح به ترتیب از معنادار p>05/0با ANOVAرسیده است. آنالیز 6/1و 5/1

دهد. بودن افزایش مقدار جاذب با درصد حذف را نشان میداده ها با استفاده از رگرسون چند جمله اي به همچنین آنالیز

گرم مقدار جاذب، 1/0داري نشان داد که با افزایش طور معنیمیزان حذف روي براي پوسته بالل طبیعی و اصالح شده به

یابد. % افزایش می 4/9% و 14/14ترتیب

)ppm10دقیقه، غلظت روي 120س، زمان تما=5pHبر میزان حذف و جذب روي (اثر مقدار جاذب:3نمودار تعیین ایزوترم جذب

(جدول ها بر اساس بررسی ضرایب همبستگی ایزوترمتوسط پوست رويتوان نتیجه گرفت که جذب )، می2شماره

پیروي 2بالل طبیعی و اصالح شده از ایزوترم النگمیر نوع کند. می

Dow

nloa

ded

from

jehe

.abz

ums.

ac.ir

at 1

0:15

+04

30 o

n S

atur

day

Aug

ust 5

th 2

017

[ D

OI:

10.1

8869

/aca

dpub

.jehe

.4.1

.58

]





جذب روي بر روي پوسته بالل طبیعی و اصالح شدهپارامتر ها و ضرایب همبستگی مدل هاي ایزوترم: 2جدول اصالح شدهطبیعی پارامتر ایزوترمنوع ایزوترم

R2989/099/0فرندلیخ

n3/137/1

Kf22/14/2

1R2922/0984/0النگمیر نوع

RL25/0-84/021/0-81/0qm5/6242/71

kL019/0024/0


RL3/0- 86/018/0-77/0qm28/585/62

kL015/003/0


RL3/0- 86/02/0- 79/0qm23/5651/65

kL015/0027/0


RL34/0-88/011/0-79/0qm84/643/69

kL013/0026/0

R2917/094/0تمکین

B157/971/11kt77/322/2

ن سینتیک واکنشیتعینشان داده شده است، بر اساس 3طوري که در جدول همان

توان نتیجه گرفت که جذب بررسی ضرایب همبستگی، میروي توسط پوسته بالل طبیعی و اصالح شده با توجه به

ضریب همبستگی باالتر از سینیتیک درجه دوم کاذب پیروي کند. می

بحث توان ظرفیت با اصالح شیمیایی مواد زاید کشاوري مثل کاه می

تواند توسط مواد جذب فلزات را افزایش دادکه این اصالح میقلیایی(هیدروکسید سدیم)، اسیدهاي آلی (اسید

Dow

nloa

ded

from

jehe

.abz

ums.

ac.ir

at 1

0:15

+04

30 o

n S

atur

day

Aug

ust 5

th 2

017

[ D

OI:

10.1

8869

/aca

dpub

.jehe

.4.1

.58

]





هیدروکلریدریک، اسید فسفریک، اسید تارتاریک، اسید آمید ، سیتریک، اسید تیوگلیکولیک) و ترکیبات آلی (اتیلن دي

. در تحقیق حاضر مشاهده شد که 21انجام شودفرمآلدید)راندمان حذف روي توسط پوسته بالل اصالح شده نسبت به طبیعی افزایش یافته است که احتماال به دلیل افزایش گروه

ه بالل در نتیجه ساختار مولکولی اسید کربوکسیل در پوست. 22همخوانی دارد Ongتارتاریک بوده است که با مطالعه

Zho ي کاه سویا ي اصالح و همکاران جذب مس به وسیلهشده با اسید سیتریک را مورد بررسی قرار دادند و ظرفیت

mg/gجذب کاه سویاي خام و اصالح شده را به ترتیب

آنها هم به این نتیجه به دست آوردند. mg/g81/48و 8/43رسیدند که گروه گربوکسیلیک اضافه شده به کاه توسط اسید سیتریک باعث افزایش بار منفی جاذب شده و در نتیجه تمایل

شود که با تحقیق حاضر به جذب کاتیون هاي فلزي بیشتر میمشخص است، 2که در نمودار طوري همان. 23مکطابقت دارد

نتایج حاصل از .وابسته است pHمیزان حذف نیکل کامال بهمحیط و افزایش آن pHدهد که تغییرات این مطالعه نشان می

براي فلز روي توسط هر دو جاذب طبیعی و اصالح 5تا 2از گردد و بعد از آن جذب شده باعث افزایش میزان جذب می

معادل pHدهد در ها نشان می کند. بررسی شروع به کاهش میاي الکتریکی موجود در سطح جاذب داراي بار هpHzpcبا

بار pHzpcباالتر و پایین تر از pHتعادل بوده اما درالکتریکی سطحی غالب در سطح جاذب ها به ترتیب به صورت منفی یا مثبت است که این شرایط به همراه شرایط آنیونی یا کاتیونی آالینده مورد نظر راندمان حذف را تحت

براي کاه pHzpc. بر اساس نتایج این مطالعه دهد تاثیر قرار میبه دست آمد. این 9/3و 9/4طبیعی و اصالح شده به ترتیب

بار سطحی غالب 9/4باالتر از pHبدین معنی است که در بار سطحی 9/4پوسته بالل طبیعی منفی و در پایین تر از

غالب مثبت است. اما بار منفی سطح براي پوسته بالل اصالح دهد. به دلیل اینکه فلز روي رخ می 9/3باالتر از pHدر

هاي پایین که سطح جاذب هم pHماهیت کاتیونی دارد در شوند و راندمان داراي بار مثبت است، خوب جذب نمی

به دلیل pHzpcهاي باالتر از pHجذب کم است اما درنیروي الکترواستاتیکی، فلز با بار مثبت، جذب سطح منفی

،pHبا افزایش مقدار معینی شود. به خاطر همین یجاذب مهاي خیلی زیاد به دلیل اینکه pHشود. در راندمان بیشتر می

راندمان حذف کم ،کند هاي فلزي رسوب می محلولاي که بروي حذف و همکاران در مطالعه Naiyaشود. می

بهینه بر اي حذف روي pHتوسط خاك اره انجام دادند روي. با 24آورند که با مطالعه حاضر مطابقت دارد به دست 5را

هاي فلزي با جاذب افزایش زمان تماس شانس برخورد یونشود. در دقایق ابتدایی، رود و مقدار جذب بیشتر می باال می

جاذب خالی ظرفیت جذب، به دلیل اینکه تمامی فضاهاي هاي جذب در است باال است اما با افزایش زمان تماس، مکان

شود و دسترس براي روي کاهش یافته و به تدریج پر میشود و در یک زمانی به مقدار بنابراین سرعت جذب کم می

. با بررسی تاثیر غلظت اولیه روي در این 25ثابت می رسدمطالعه مشخص شد که میزان درصد حذف با افزایش غلظت

م می شود. این کاهش درصد به خاطر فقدان سطح روي کتواند باشد. به عبارت کافی براي غلظت هاي زیاد روي می

توان گفت در غلظت هاي خیلی زیاد به دلیل اینکه دیگر مینسبت سطح فعال جذب به یون فلزي محلول کم است میزان

. بررسی اثر مقدار جاذب بر فرآیند 26درصد حذف کم است

Dow

nloa

ded

from

jehe

.abz

ums.

ac.ir

at 1

0:15

+04

30 o

n S

atur

day

Aug

ust 5

th 2

017

[ D

OI:

10.1

8869

/aca

dpub

.jehe

.4.1

.58

]





جذب نشان داد که با افزایش مقدار جاذب درصد حذف نیز هاي فعال جذب بر روي جاذب شود زیرا تعداد سایت زیاد مییابد اما تواند در اختیار روي قرار گیرد، افزایش می که می

مقدار روي جذب شده در واحد جرم جاذب (بر حسب یابد. این روند کاهشی به خاطر گرم در گرم) کاهش می میلی

هاي غیر اشباع جذب است. در واقع با تعداد زیاد سایتهاي جذبی که افزایش مقدار جاذب تعداد زیادي از سایت

تواند در عمل جذب شرکت نماید به دلیل محدود بودن می. 26هاي روي به صورت آزاد باقی خواهد ماند تعداد یون

تم ایزوترم جذب یکی از فاکتور هاي مهم در طراحی سیسهاي جذب است لذا همواره به عنوان یک فاکتور اساسی جهت تعیین ظرفیت یک جاذب و بهینه نمودن مصرف جاذب مد نظر است. با توجه به ضرایب همبستگی ارائه شده در

توان نتیجه گرفت که جذب روي توسط می2جدول شمارهپوسته بالل طبیعی و اصالح شده از مدل جذب النگمیر نوع

یکی از پارامترهاي مهمی که در معادالت کند. می دو پیرويبینی مناسب بودن یا نبودن جذب کاربرد جذب براي پیش

)RL=1/ (1+klc0)فاکتور جداسازيدارد، ضریب بدون بعد آید و نشان دهنده باشد که از معادله النگمیر بدست می می

بزرگتر از RLشرایط جذب آالینده در سطح جاذب است. اگربرابر با یک RLدهنده نامناسب بودن جذب, اگر نشان باشد 1

قابل برابر با صفر باشدجذب غیر RLباشد جذب خطی, اگر دهنده جذب بین صفر و یک باشد نشان RLبرگشت و اگر

با توجه به اینکه مقدار در تحقیق حاضر .27باشد مناسب میبه دست 1تا 0) در هر دو جاذب بین RLفاکتور جداسازي(

آمد نشان دهنده این است که جذب روي بر روي پوسته بالل باشد. به منظور دست یافتن به اطالعاتی در مورد مطلوب می

تیک ضروري عوامل موثر بر سرعت واکنش، ارزیابی سینی 3ها در جدول است. با مقایسه ضرایب همبستگی بین سینیتیک

توان نتیجه گرفت که میزان تبعیت تعادل جذب از سینیتیک میدرجه دو بیشتر است.

پارامتر نوع سینیتیکسینیتیک

اصالح شدهطبیعی

درجه اول کاذب

R2969/0995/0K1029/0029/0qe14/1722/17

درجه دوم کاذب

R2999/0999/0K20034/00039/0qe3137

نفوذ بین ذره اي

R2816/0858/0ki18/1302/20

R2968/0977/0الویچa59/1404/70b203/022/0

پارامتر ها و ضرایب همبستگی سینیتیک هاي جذب :3جدولروي بر روي پوسته بالل طبیعی و اصالح شده

نتیجه گیريگیري نمود که توان نتیجه هاي پژوهش می با توجه به یافته

راندمان پوسته بالل اصالح نشده براي جذب روي از آب در % و براي پوسته بالل اصالح شده 91شرایط بهینه در حدود

% بدست آمد که نشان دهنده این است که 98در حدود تواند جاذب پوسته بالل مخصوصا شکل اصالح شده آن، می

هاي آبی باشد. ناسبی براي حذف روي از محلولم

Dow

nloa

ded

from

jehe

.abz

ums.

ac.ir

at 1

0:15

+04

30 o

n S

atur

day

Aug

ust 5

th 2

017

[ D

OI:

10.1

8869

/aca

dpub

.jehe

.4.1

.58

]





تشکر و قدردانی از معاونت تحقیقات و فناوري و مرکز تحقیقات دانشگاه

هاي مادي و معنوي از این به خاطر حمایت علوم پزشکی بابلتحقیق و همچنین از گروه مهندسی بهداشت محیط دانشکده

را داشته و پیراپزشکی دانشگاه علوم پزشکی بابل، کمال تشکرگردد. قدردانی می

منابع1. Dada AO, Ojediran J O, Olalekan AP. Sorption of

Pb 2 + from Aqueous Solution unto Modified Rice Husk: Isotherms Studies. Adv. Phys. Org. Chem. 2013; 2013: 1-6.

2. Duffus JH. "Heavy metal" a meaningless term?. Pure Appl Chem. 2002; 74: 793–807 .

3. Bhattacharya AK MS, Das SK. Adsorption of Zn (II) from aqueous solution by using different adsorbents. Chem. Eng. J. 2006; 123(1): 43-51.

4. Cesur H BN. Zinc removal from aqueous solution using an industrial by-product phosphogypsum. Chem. Eng. J. 2007; 131(1): 203-8 .

5. Salim R A-SM, Abu-Shqair I, Braik H. Removal Of Zinc From Aqueous Solutions By Dry Plant Leaves. J. Inst. Chem. 2003; 81: 236-42.

6. Sud D MG, Kaur MP. Agricultural waste material as potential adsorbent for sequestering heavy metal ions from aqueous solutions A review. Bioresour. Technol. 2008; 99(14): 6017-27 .

7. Mousa WM SS, El-Bialy AB, Shier HA. Removal of some Heavy Metals from Aqueous Solution Using Rice Straw . J. APPL. POLYM SCI. 2013; 9(3): 1696-701 .

8. Sciban M KD, Prodanovic J. Potential Of Agro-Based Waste Materials As Adsorbents Of Heavy Metal Ions From Water. Rep. Sustain. 2013; 12: 325-9.

9. Pehlivan E AT, Parlayici S. Modified barley straw as a potential biosorbent for removal of copper ions from aqueous solution. Food Chem. 2012; 135: 2229-34.

10. Johnson A JN, Joshi H, Prasad S. Agricultural and agro-processing wastes as low cost adsorbents for metal removal from wastewater: A review. J Sci

Ind Res. 2008; 67: 647-58.11. Wang X XL, Tan K, Zheng W. Studies on

adsorption of uranium (VI) from aqueous solution by wheat straw. Environ Prog Sustain Energy. 2012; 31(4): 566-576.

12. Marshall WE CA, Wartelle LH, McAloon A. Optimization and estimated production cost of a citric acid-modified soybean hull ion exchanger. Ind Crop Prod. 2001; 14(3): 191-9.

13. Wafwoyo W SC, Marshall WE. Utilization of peanut shells as adsorbents for selected metals. J. Chem. Technol. Biotechnol. 1999; 74(11): 1117-21.

14. Ramos R.L JLAB IAR. Adsorption of cadmium(II) from aqueous solution on natural and oxidized corncob. Puri Technol. 2005; 4: 41-9 .

15. Gao H LY, Zeng G, Xu W, Li T, Xia W. Characterization of Cr (VI) removal from aqueous solutions by a surplus agricultural waste--Rice straw. J. Hazard. Mater. 2008; 150(2): 446-52 .

16. Hasan S RD, Talat M. Water hyacinth biomath for the biosorption of hexavalent chromium :optimization of process parameters. Bioresour. Technol. 2010; 5(2): 563-75 .

17. Mahmoud DK SM, Karim WAWA. Langmuir model application on solid-liquid adsorption using agricultural wastes: Environmental application review. J Pur Uti Environ. 2012; 1(4): 200-29.

18. Tian Y WM, Lin X, Huang P, Huang Y. Synthesis of magnetic wheat straw for arsenic adsorption. J. Hazard. Mater. 2012; 193: 10-6.

19. Dada AO OA, Olatunya AM, DADA O. Langmuir, Freundlich, Temkin and Dubinin–Radushkevich Isotherms Studies of Equilibrium

Dow

nloa

ded

from

jehe

.abz

ums.

ac.ir

at 1

0:15

+04

30 o

n S

atur

day

Aug

ust 5

th 2

017

[ D

OI:

10.1

8869

/aca

dpub

.jehe

.4.1

.58

]





Sorption of Zn 2+ Unto Phosphoric Acid Modified Rice Husk. J. Appl. Chem. 2012; 3(1): 38-45 .

20. Farooq U KM, Athar M, Kozinski JA. Effect of modification of environmentally friendly biosorbent wheat (Triticum aestivum) on the biosorptive removal of cadmium (II) ions from aqueous solution. Chem. Eng. J. 2011; 171(2): 400-10.

21. Han R ZL, Song C, Zhang M, Zhu H, LJ. Z. Characterization of modified wheat straw, kinetic and equilibrium study about copper ion and methylene blue adsorption in batch mode. Carbohydr. Polym. 2010; 79(4): 1140-9.

22. Ong S-T KP-S, Chong A-W, Lee S-L, Hung Y-T. Tartaric Acid Modified Rice Hull as a Sorbent for Methylene Blue Removal . Am. J. Environ Sci. 2010; 6(2): 244-8.

23. Zhu B FT, Zhang D. Adsorption of copper ions from aqueous solution by citric acid modified soybean straw. J. Hazard. Mater. 2008; 153: 300-8.

24. Naiya TK CP, Bhattacharya AK, Das SK. Saw

dust and neem bark as low-cost natural biosorbent for adsorptive removal of Zn(II) and Cd(II) ions from aqueous solutions. Chem. Engin J. 2009; 148: 68-79.

25. Mishra PC PR. Removal of lead and zinc ions from water by low cost adsorbents. J. Hazard. Mater. 2009; 168: 319-25.

26. Bhattacharya AK MS, Das SK. Adsorption of Zn(II) from aqueous solution by using different adsorbents. Chem. Engin J. 2006; 123: 43-51.

27. Bayramoglu G AY. Removal of heavy mercury(II), cadmium(II) and zinc(II) metal ions by live and heat inactivated Lentinus edodes pellets. Chem. Engin J. 2008; 143: 133-40.

Dow

nloa

ded

from

jehe

.abz

ums.

ac.ir

at 1

0:15

+04

30 o

n S

atur

day

Aug

ust 5

th 2

017

[ D

OI:

10.1

8869

/aca

dpub

.jehe

.4.1

.58

]





Kinetic and Isotherm Study for Removal of Zn (II) From Aqueous Solutions by Natural and tartaric acid Modified Maize

Hull

Seyed Mehdi Ghasemi1, Hosein Ali Asgharnia2, Davoud Balarak3, Kamaleddin Karimian4*

1. Vice-Chancellary for Health, Babol Univesity of Medical Sciences, Babol, Iran 2. Department of Environmental Health Engineering, Babol Univesity of Medical Sciences, Babol,Iran

3. Department of Environmental Health Engineering, Mazandaran Univesity of Medical Sciences, Sari, Iran4. Department of Environmental Health Engineering, Health Faculty, Tehran univesity of Medical Sciences,

Tehran, Iran

*E-mail: [email protected]

Received: 20 May 2016 ; Accepted: 28 Aug 2016

ABSTRACTBackground and objective: Zinc is one of trace elements essential for human but too much zinc can cause eminent health problems that must be removed. The purpose of this study was to determine the

removal zinc from water by natural and modified maize hull.Material and Methods: This stady was non-continuous experiment which was implemented in lab scale conditions by changing effective factors such as pH(2 to 7), contact time(5 to 180 minutes), adsorbent concentration(10 to 150 ppm) and adsorbent dosage(1 to 6 g/l) in 100 ml deionized water. The concentration of zinc was measured by atomic adsorbtion in accordance with standard method and removal percentage of zn deteminated.Results: Removal rate of zinc increased with increasing the contact time, dose of adsorbent, pH and decreasing by initial concentration of zinc. Efficiency of natural and modified maize hull in the optimum state was 91% and 98% respectively. The kinetic and isotherm was pseudo second order and Langmuir(II) respectively. ANOVA analysis showed that all of the variables in the process have been statistically significant effect (p < 0.05).Conclution: According to the results obtained maize hull appears to be suitable, low cost and efficient adsorbent for removing zn(II) from aqueous solutions.Keywords: Maize hull, Zinc, Adsorbtion kinetic, Adsorption isotherm

Dow

nloa

ded

from

jehe

.abz

ums.

ac.ir

at 1

0:15

+04

30 o

n S

atur

day

Aug

ust 5

th 2

017

[ D

OI:

10.1

8869

/aca

dpub

.jehe

.4.1

.58

]



z]Ã | s Ô yÁ Ê Ì^ µ Ô]Ä f ÂaÄ ¸Ì Â ][m yÉÁ ¥ ~uÊ » eÁ ËyÁÊ ... ·...

Documents