پسماندهای کشاورزی در صنایع چوب و کاغذ

برترین پایگاه اینترنتی علمی- تخصصی پسماند کشاورزی در صنایع چوب

تهیه کربن فعال از پسماندهای مختلف کشاورزی

بکارگیری پسماندهای مختلف کشاورزی برای تهیه کربن فعال و کاربرد آن

در حذف رنگها و یونهای فلزی از محلول آبی

 

زهرا ضمیرایی*1، سمیه باقی پور2، زهرا جمالی3

1 کارشناس ارشد شیمی آلی، zamiraei@gmail.com

2 کارشناس ارشد شیمی تجزیه، s.baghipour@gmail.com

3کارشناس ارشد شیمی تجزیه، z.jamali.87@gmail.com

رشت، خیابان ملت، کوچه شهید سیادتی، پژوهشکده محیط زیست جهاد دانشگاهی،صندوق پستی  3114-41635

 

 

چکیده

کربن فعال حاصل از پسماندهای جامد کشاورزی مانند خاک اره، ساقه ذرت و پوسته برنج را می توان برای حذف فلزات سنگین و رنگها از محلول آبی بکار برد. در یک بررسی انجام شده، جذب همه رنگها و یونهای فلزی در زمان های کوتاه صورت گرفته و مقادیر کمی حذف بدست آمده است. نتایج تجربی نشان می دهد همه کربن در حذف آلاینده ها از آب موثر بودند. از آنجا که همه پسماندهای جامد کشاورزی معمولا به صورت آزاد، فراوان و به صورت محلی در دسترس می باشند، در نتیجه انتظار می رود که کربن ها برای تصفیه پساب ها به لحاظ اقتصادی مناسب باشند.

 

کلمات کلیدی: پسماندهای جامد کشاورزی- کربن فعال – رنگها – فلزات سنگین.

 

1- مقدمه

فاضلاب های صنعتی از علل عمده آلودگی محیط زیست به شمار می روند. فاضلاب تخلیه شده از صنایع رنگرزی به شدت رنگی بوده و دارای BOD کم و COD بالا می باشد. دفع این آبهای رنگی به آبهای دیگر می تواند محیط را برای زندگی آبزیان سمی کند (لی و همکاران ، 1999). رنگها فعالیت بیولوژیکی در آب را دچار اختلال می کند. همچنین در مورد آنها مشکل ایجاد جهش زا و سرطان زا بودن نیز مطرح است (پاپیک و همکاران، 2000؛ راجسواری و همکاران، 2001) که می تواند صدمه شدیدی به انسان، مانند اختلال در عملکرد کلیه، دستگاه تناسلی، کبد، مغز و سیستم عصب مرکزی وارد کند (ماناهان، 1994).

بسیاری از روش های مرسوم مانند رسوب شیمیایی، انعقاد شیمیایی، اکسیداسیون شیمیایی و تکنیک های بیولوژیکی می تواند برای حذف رنگ و یون های فلزی استفاده شود. در میان بسیاری از تکنولوژی های جدید، استفاده از بقایای گیاهی به عنوان جاذب در حذف رنگ و یونهای فلزی از فاضلاب یک فن آوری برجسته است (مک کی و همکاران ، 1987؛ کانچانا، 1991). طیف گسترده ای از کربن های حاصل از پسماندهای کشاورزی مانند پوست بادام زمینی (پریاسامی و نماسیوایام، 1996)، مغز میوه (مک کی و همکاران، 1987) ، گرد برگ چای (بالاسوبرامانیان و مورالیسانکار، 1987)، برنج (نامیلا و مانگور، 1993)، محصولات چوبی (فانگ و میلر، 1993) و الیاف پوست نارگیل (کادیرولو و همکاران، 2001) تهیه شده اند. هر کدام از اینها دارای معایب و مزایای مربوط به خود می باشد. کربن فعال تجاری موجود، گران هستند. در کشوری که در آن اقتصاد نقش بسیار بزرگی دارد، بهتر است که جاذب های کم هزینه ای را در این زمینه بکار برد. بنابراین، نیاز است که به جستجوی جاذب موثر برای تصفیه اقتصادی فاضلاب بپردازد. مقاله حاضر، گزارش امکان سنجی استفاده از الیاف کتان، خاک اره، کربن ذرت و  گیاهان مشابه به عنوان مواد جاذب ارزان قیمت برای حذف رنگ و یونهای فلزی از فاضلاب را ارائه می دهد.

 

2- مواد و روش ها

2-1- آماده سازی جاذب ها

کربن فعال تهیه شده از پسماند جامد کشاورزی به عنوان جاذب و جذب شونده ها (آلاینده های عمده صنایع) برای این کار انتخاب شدند. برای تهیه کربن فعال از این مواد از اسید سولفوریک غلیظ استفاده شد.

 

2-2- مطالعات جذب شونده ها و جذب سیستم بسته

در یک مطالعه موردی از رنگهای  رودامین-بی، قرمز کنگو، متیلن بلو، بنفش متیل، سبز مالاکیت، جیوه (HgCl2) و نیکل (NiSO4) در سیستم تصفیه بسته استفاده شد. در این روش به بررسی اثر زمان تلاطم در سرعت و میزان جذب بر جاذب پرداخته شده است. آزمایش در دمای اتاق C˚ 2±31 انجام شد. پنجاه میلی لیتر رنگ یا محلول یون فلز (mg/L 25) و 250 میلی گرم جاذب (اندازه ذرات <125 میکرومتر) در فلاسک مخروطی شکل 100 میلی لیتری ریخته شد و در 160 دور در دقیقه در تلاطم قرار گرفت. فلاسک مخروطی در زمان های 1 ، 3 و 24 ساعت برداشته و لایه رویی توسط سانتریفوژ در 6000 دور در دقیقه از هم جدا شد و برای آنالیز اسپکتروفتومتری آماده شد.

 

2-3- آنالیز

حذف رنگ ها و یونهای فلزی با روش اسپکتروفتومتری اندازه گیری شد. مقدار جذب رنگ یا فلز موجود در محلول، قبل و  بعد از تصفیه در ماکسیمم طول موج های مربوطه بررسی شد. مقادیر طول موج ماکسیمم برای مواد بکار رفته به صورت زیر است:

565 نانومتر برای رودامین-بی، 500 نانومتر برای قرمز کنگو، 660 نانومتر برای متیلن بلو، 560 نانومتر برای بنفش متیل، 617 نانومتر برای مالاکیت سبز 565 نانومتر برای جیوه با استفاده از رودامین 6G و طول موج 420 نانومتر برای نیکل با استفاده از دی متیل گلی اکسامین (کادیرولو، 1998).

آزمایش دوبار انجام شد و مقدار میانگین گزارش شد. انحراف حداکثر %0/3 بود.

 

3- بحث و نتیجه گیری

جداول 1-3 حذف رنگ و فلزات سنگین توسط کربن های مختلف را نشان می دهد. حذف کمی بیشتر رنگها، Hg(II) و Ni(II) در مدت زمانی بسیار کوتاه به دست آمد. این نتیجه بسیار جالب است زیرا زمان تعادل، پارامتر بسیار مهمی برای کاربردهای تصفیه ای فاضلاب می باشد. ثابت های سرعت و ظرفیت جذب در مقایسه با سایر روشهای حذف مواد آلاینده از محلول آبی خیلی سریع و بالا بوده است (کادیرولو و همکاران، 2003).

 

 

جدول 1- حذف رنگها و فلزات سنگین از محلول آبی با استفاده از کربن الیاف کتان

% Removal

pH

Dyes/metals

24h

3 h

1 h

Final

Initial

28.00

-

4.10

6.11

3.65

Rhodamine-B

100.00

-

93.00

6.65

5.76

Congo red

48.00

4.70

3.00

5.07

4.27

Methylene blue

90.00

-

72.2

4.99

4.68

Methyl violet

89.00

-

64.00

4.92

4.70

Malachite green

100

100

100

5.25

5.00

Mercury (II)

64.00

-

58.00

5.10

5.00

Nickel (II)

 

 

 

جدول 2- حذف رنگها و فلزات سنگین از محلول آبی با استفاده از کربن خاک اره

% Removal

pH

Dyes/metals

24h

3 h

1 h

Final

Initial

57.50

18.00

5.00

5.32

3.65

Rhodamine-B

70.00

28.00

4.70

5.91

5.76

Congo red

93.40

93.00

94.00

4.95

4.27

Methylene blue

94.40

-

93.00

4.78

4.68

Methyl violet

96.00

94.00

91.20

4.86

4.70

Malachite green

100.00

100.00

100.00

5.78

5.00

Mercury (II)

84.30

83.50

81.00

5.10

5.00

Nickel (II)

 

 

جدول 3- حذف رنگها و فلزات سنگین از محلول آبی با استفاده از کربن کربن ساقه ذرت

% Removal

pH

Dyes/metals

24h

3 h

1 h

Final

Initial

75.40

55.50

25.30

3.26

3.65

Rhodamine-B

28.75

20.75

11.00

3.76

5.76

Congo red

100

100

100

4.12

4.27

Methylene blue

100

100

100

4.16

4.68

Methyl violet

85.00

87.60

71.00

3.92

4.70

Malachite green

100

100

100

4.20

5.00

Mercury (II)

100

100

100

4.29

5.00

Nickel (II)

 

4- نتیجه گیری

مطالعات نشان می دهد که کربن فعال تهیه شده از پسماند کشاورزی می تواند به طور موثر در تصفیه رنگ و یونهای فلز از محلول آبی استفاده شود. از نظر هزینه، مواد خام به دست آمده از پسماند کشاورزی آزادانه و فراوان در دسترس هستند که انتظار می رود، هزینه برای تهیه کربن پایین باشد، و روشی مقتصدانه برای تصفیه باشد.

 

منابع

Balasubramanian, M.R., and Muralisankar, I. 1987. Tea dust leaves have been tired as decolorizing agent in the treatment of dye effluents. Indian J. Technol. 29, 471–474.

 

Fung, D.Y.C., and Miller, R.D. 1993. Effect of dyes on bacterial growth. Appl. Microbiol. 25, 739–799.

 

Kadirvelu, K. 1998. Preparation and characterization of coir pith carbon and it_s application in the treatment of metal bearing wastewater. Ph.D. Thesis, Bharathiar University, Coimbatore, India.

 

Kadirvelu, K., Kavipriya, M., Karthika, C., Radhika, M., Vennilamani, N., and Pattabhi, S. 2003. Utilization of various agricultural wastes for activated carbon preparation and application for the removal of dyes and metal ions from aqueous solutions. Bioresour. Technol. 87, 129–132.

 

Kadirvelu, K. Thamaraiselvi, K., and Namasivayam, C. 2001. Adsorption of Nickel(II) from aqueous solution onto activated carbon prepared from coir pith. Sep. Purif. Technol. 24, 497–505.

 

Kanchana, N. 1991. Removal of dyes from aqueous solution onto banana pith. M.Phil. Thesis, Bharathiar University, Coimbatore, India.

 

Lee, C.K., Low, K.S., and Gan, P.Y. 1999. Removal of some organic dyes by acid treat spent bleaching earth. Environ. Technol. 20, 99–104.

 

Manahan, S.E. 1994. Environmental Chemistry. Lewis, Boca Raton, FL.

 

McKay, G., Geundi, M.E., and Nassar, M.M. 1987. Equilibrium studies during the removal of dyestuffs from aqueous solutions using biogases pith. Water Res. 21, 1513–1520.

 

Namila, D., and Mungoor, A. 1993. Dye adsorption by a new low cost material Congo red-1. Indian J. Environ. 13, 496–503.

 

Papic, S., Koprivanac, N., and Metes, A. 2000. Optimizing polymer induced flocculation process to remove the active dyes from wastewater. Environ. Technol. 21, 97–105.

 

Periasamy, K., and Namasivayam, C. 1996. Removal of copper(II) by adsorption onto peanut hull carbon from water and copper plating industry wastewater. Chemosphere 32, 769–789.

 

Rajeswari, S., Namasivayam, C., and Kadirvelu, K. 2001. Orange peel as an adsorbent in the removal of acid violet 17 (acid dye) from aqueous solutions. Waste Manage. 21, 105–110.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Use of various agricultural wastes for activated carbon preparation and

 application to remove dyes and metal ions from aqueous solution

 

 

Zahra Zamiraei1, Somayeh Baghipour2, Zahra Jamali3

1MSc of organic chemistry, zamiraei@gmail.com

2MSc of analytical chemistry, s.baghipour@gmail.com

3MSc of analytical chemistry, z.jamali.87@gmail.com

Rasht, Environmental research institute of jahad daneshgahi, P.B. 41635-3114

 

 

 

Abstract

Activated carbons were prepared from the agricultural solid wastes, such as sawdust, maize cob and rice husk can be used to eliminate heavy metals and dyes from aqueous solution. In a done survey,

 adsorption of all dyes and metal ions required a very short time and gave quantitative removal. Experimental results show all carbons were effective for the removal of pollutants from water. Since all agricultural solid wastes are freely, abundantly and locally available, the resulting carbons are expected to be economically viable for wastewater treatment.

 

Keyword: agricultural solid wastes, activated carbons, dyes, heavy metals.

 

+ نوشته شده در  پنجشنبه 1390/08/19ساعت 13  توسط مصطفی برزگر  |