بررسی حذف یون‌های فلزی مس و کبالت از پساب صنایع معدنی با استفاده از نانوجاذب بنتونیت مگنتیت سنتز شده

نویسندگان

1 دانشجوی دکترا گروه مهندسی معدن، دانشکده فنی و مهندسی ، دانشگاه صنعتی سهند تبریز

2 استادیار گروه مهندسی معدن، دانشکده فنی و مهندسی ، دانشگاه بین المللی امام خمینی (ره)

چکیده

حذف آلودگی فلزات سنگین از پساب یکی از نگرانی­های مهم به دلیل اثرات مضر آن­ها بر سلامت انسان و محیط زیست است. این پژوهش به بررسی جذب یون­های فلزی مس و کبالت از پساب­ با استفاده از نانوجاذب بنتونیت مگنتیت سنتزشده(20-40 nm) می­پردازد. ابتدا نانوجاذب مورد نظر به روش هم­رسوبی تولید و با روش­های میکروسکوپ الکترونی (SEM)، پراش اشعه ایکس(XRD)و طیف سنجی مادون قرمز و به کمک تبدیل فوریه (FT-IR) آنالیز و ارزیابی شد، سپس به عنوان جذب کننده در تصفیه پساب مورد استفاده قرار گرفت. برای طراحی و آنالیز نتایج آزمایشات از روش CCD استفاده شد. اثر متغیرهای مقدار جاذب، زمان تماس، غلظت یون فلزی و pH در میزان بازیافت فلز مورد بررسی قرار گرفت. در ادامه با استفاده از مدل شرایط بهینه برای حداکثر میزان جذب یون­های مس و کبالت تعیین شد. در شرایط بهینه به دست آمده، میزان جذب یون فلزی مس 94 درصد و یون کبالت 95 درصد از محلول ساخته شده آزمایشگاهی پیش­بینی می­شود. در نهایت با تعیین شرایط بهینه، بر روی پساب معدنی (معدن مس سرچشمه) آزمایشات مورد نظر انجام شد و نتیجه بیانگر جذب یون مس به میزان 30 درصد و یون کبالت 50 درصد بود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigation of Cu and Co Removal from mining industrial wastewater using synthesized Magnetite-Bentonite nano adsorbent

نویسندگان [English]

  • GH. Normohamadi 1
  • GR. Karimi 2
1 Ph.D Student, Dept. of Mining, Sahand University of Technology
2 Assistant Professor, Dept. of Mining, Imam khomeini International University
چکیده [English]

Heavy metals removal from polluted wastewater is one of the major concerns due to their harmful effectson human health and the environment. The aim of this study is to absorb Cu2+ and Co+2 ions from wastewater by means of a synthesized magnetite bentonite nono - adsorbent. Initially, nano- adsorbent was produced by coprecipitation techniques. Then, the resultant material was analyzed and evaluated by FT-IR, XRD and SEM methods, and it was used as an adsorbent in filtration stages. In this research, the central composite design was used for the design and programming of the experiments. The effects of different variables including adsorbent amount, contact time, metal ion concentration, and pH were studied on the Cu and Co ion removal. Then, optimum conditions were suggested for the highest absorption  conditions using CCD designing model. The results show 94% and 95% removal for Cu2+ and Co+2, respectively.  Finally by determining the optimum conditions, examinations were carried out on Sarcheshmeh copper mine tailings and the results show 30% and 50% removal for Cu2+ and Co+2 respectively.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Magnetite nano-particles
  • Synthesized Bentonite-Magnetite
  • Central Composite Design
  • Wastewater treatment
  • heavy metal pollutants
[1]     Shokouhi, M., Faghihian, H., and Nourmoradi, H. (2010). “A survey on efficiency of modified silica aerogel to remove of heavy metals from aqueous solutions”.  Journal subscribes to the principles of the Committee on Publication Ethics (COPE), 6: 974-982.

[2]     Meena, A. K. (2005). “Studies on treatment of conta- minated water containing heavy metals in Jaipur and Pali”. Doctoral dissertation, Ph D Thesis, University of Rajasthan, Jaipur.

[3]     Li, N., and Bai, R. (2005). “Copper adsorption on chito- san–cellulose hydrogel beads: behaviors and mechanisms”.JournalSeparation Purification Technolo- gy, 42: 237–247.

[4]     Appel, C., and Mae, L. (2002). “Concentration, pH, and surface charge effects on cadmium and lead sorption in three tropical soil”. Journal of Environmental Quality, 31: 581-589.

[5]     Liu, X., Hu, Q., Fang, Z.,  Zhang, X., and Zhang, B. (2009). “Magnetic chitosan nanocomposites: a useful recyclable tool for heavy metal ion removal”. Langmuir, 25: 3–8.

[6]     Guilherme, M. R.,  Reis, A. V., Paulino, A. T., Fajardo, A. R., Muniz, E. C., and Tambourgi, E. B. (2007). “Superabsorbent hydrogel based on modified polysaccharide for removal of Pb2þ and Cu2þ from water with excellent performance”. Journal Appllied Polymer Science, 105: 2903–2909.

[7]     Vinodhini, R., and Narayanan, M. (2008). “Bioaccumu- lation of heavy metals in organs of fresh water fishCyprinuscarpio (Common carp)”. International Journal of Environmental Science & Technology, 5: 179-182.

[8]     Kurniawan, T. A., Chan, G. Y., and Babel, S. (2006). “comparison of low cost adsorbents for treating waste water laden with heavy metals: a review”. Journal Science of the Total Environment, 1: 409-26.

[9]     Crini, G. (2005). “Recent developments in polysac- charide-based materials used as adsorbents in wastewater treatment”. Progress in polymer science, 30: 38-70.

[10]  Huang, G. L., Yang, C., Zhang, K., and Shi, J. (2009). “aqueous solution using cross-linked magnetic chitosan bead”. Chinese Journal of Chemical Engineering, 17: 960–966.

[11]  Shahwan, T., Üzüm, Ç., and Eroğlu, A. E. (2010). “Lieberwirth Synthesis and characterization of bentonite/iron nanoparticles and their application as adsorbent of cobalt ions”. Journal Applied Clay Science, 47: 257–262.

[12]  Panneerselvam, P., and Norhashimah, M. (2006). “Magnetic nanoparticle (Fe3O4) impregnated onto tea waste for the removal of nickel(II) from aqueous solution”. Materials, 186: 160–168.

[13]  Li-na, S., Zhang, X., and Zu-liang, Ch. ( 2011). “Removal of Chromium (VI) from wastewater using bentonite-supported nanoscale zero-valent iron”. Water Research, 45: 886-892.

[14]  مرندی، رضا؛ ابراهیمی زرندی، محمدجواد؛ کوشش، محمد؛ 1389؛ "بررسیتصفیهبیولوژیکی حذف فلزاتسنگین از آب زهکشاسیدی معدن مس سرچشمه بر پایه عملکرد راکتورهای ناپیوسته با عملیات متوالی"، فصلنامه علوم و تکنولوژی محیط زیست، دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات، دوره 12، شماره 3، ص 43-35.

[15]  کریم­پور، محمدحسن؛ 1384؛ کتاب:"زمین شناسی اقتصادی کاربر- دی"، انتشارات ارسلان، ص 536.

[16]  ونیتر، مارک؛ ترجمه: بهشتی، علی؛ 1378؛ کتاب:"شیمی عناصر دسته d"، انتشارات دانشگاه شهید چمران  اهواز، ص 224.

[17]  آقابزرگ، حسن؛ 1383؛ کتاب:"شیمی معدنی 2"، انتشارات جهاد دانشگاهی تربیت معلم، ص 516.