بررسی حذف فلزات سرب و مس از پساب شبیه سازی شده کارخانه مس سونگون با جاذب هماتیت

نوبری, صیام; خدادادی دربان, احمد; جمشیدی زنجانی, احمد

doi:10.30479/jmre.2019.9757.1205

بررسی حذف فلزات سرب و مس از پساب شبیه سازی شده کارخانه مس سونگون با جاذب هماتیت

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

¹ کارشناسی ارشد، مهندسی معدن، گرایش محیط‌ زیست، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران

² استاد، گروه فرآوری مواد معدنی، عضو پژوهشکده محیط زیست، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران

³ استادیار، گروه فرآوری مواد معدنی، عضو پژوهشکده محیط‌زیست، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران

10.30479/jmre.2019.9757.1205

چکیده

روش‌های مختلف فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی برای حذف فلزات سمی و سنگین از پساب وجود دارد. حذف فلزات با استفاده از فرآیند جذب از جمله روش‌های نسبتا ارزان قیمت با راندمان حذف بالا محسوب می‌شود که در سالیان اخیر با استفاده از جاذب‌های متنوع مورد توجه محققان بوده است. در این تحقیق امکان‌پذیری حذف و کاهش غلظت فلزات سرب و مس از پساب شبیه‌سازی شده کارخانه فرآوری مس سونگون به روش جذب مورد بررسی قرار گرفت. همچنین تاثیر پارامتر‌هایی مانند pH، میزان جاذب، میزان جذب ‌شونده و زمان بر روی فرآیند جذب مورد مطالعه قرار گرفت. در مطالعه حاضر هماتیت به عنوان جاذب با استفاده از روش رسوب‌دهی شیمیایی سولفات آهن تهیه شد. ویژگی‌های جاذب تشکیل داده شده با استفاده از آنالیز XRD تعیین شد. جاذب‌ تهیه شده برای حذف دو عنصر سرب و مس در پساب شبیه‌سازی شده حاوی عناصر سرب و مس و در انتها روی پساب واقعی کارخانه‌ مس سونگون مورد سنجش قرار گرفت. نتایج حذف عناصر سرب و مس از محلول آبی نشان داد که حذف بهینه این عناصر در pH حدود 6 انجام می‌شود. بازدهی حذف دو عنصر سرب و مس تا غلظت 100 ppm در حضور جاذب‌ هماتیت به ترتیب به 94 و 90 درصد رسید. همچنین در مطالعات سینتیکی مشخص شد که حذف دو آلاینده سرب و مس با جاذب هماتیت از مدل سینتیکی شبه مرتبه‌ دوم تبعیت می‌کند. مطالعات ایزوترمی هم بیانگر آن بود که فرآیند حذف دو عنصر سرب و مس با استفاده از هماتیت با مدل لانگمویر مطابقت دارد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

محیط زیست

عنوان مقاله [English]

Investigation of Lead and Copper Removal from Synthetic Sewage Sludge of Sungun Copper Plant Using Hematite Adsorbent

نویسندگان [English]

S. Nobari ¹
A. Khodadadi Darban ²
A. Jamshidi-Zanjani ³

¹ M.Sc Student, Dept. of Mining, Faculty of Engineering, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran

² Professor, Dept. of Mining, Faculty of Engineering, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran

³ Assistant Professor, Dept. of Mining, Faculty of Engineering, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran

چکیده [English]

There are several methods including physical, biological, and chemical procedures to remove heavy metals from water and wastewater. Adsorption is recognized as low cost and simple method with the high performance of heavy metals elimination from aqueous solution. Heavy metals removal by adsorption using iron oxides has always been a matter of interest due to the availability and low cost. In the present study, the feasibility of Pb and Cu removal from synthetic wastewater using hematite were investigated. Moreover, the effects of parameters including pH, dosage of adsorbent, dosage of contaminates, and removal time were studied. In this study, hematite was prepared using chemical precipitation method. The properties of the adsorbed compounds were determined using XRD analysis. Firstly, the adsorption process was investigated to remove lead and copper from simulated wastewater, then the attempt was to remove the mentioned metals from the original sewage sludge of Sungun factory. The optimal pH for the Pb and Cu removal was around 6. The maximum removal percent of Pb and Cu using hematite was determined as 94% and 90%, respectively. The adsorption process of Pb and Cu was in accordance with the pseudo-second order model. Further, the results revealed that the removal process of both cations were in accordance with the Langmuir isotherm model.

کلیدواژه‌ها [English]

Adsorption
Heavy metals
Hematite
Cu
Pb

مراجع

[1] نصرتی، ن.؛ 1391؛"جذب سطحی آنتیموان از پساب کارخانه‌ زرشوران روی نانو ذرات آهن صفر ظرفیتی پوشش داده شده بر روی کانی‌های صنعتی". پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشکده‌ فنی و مهندسی، دانشگاه تربیت مدرس، ص 11-10.

[2] شهبازی، ا.؛ 1392؛"حذف و بازیابی توریم و اورانیم از محلول‌های آبی با استفاده از نانو ذرات مغناطیسی پوشش‌دار". پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشکده‌ فنی و مهندسی، دانشگاه تربیت مدرس، ص 16-15.

[3] Tan, Y., Chen, M., and Hao, Y. (2012). “High efficient removal of Pb (II) by amino-functionalized Fe3O4 magnetic nano-particles”. Chemical Engineering Journal, 191: 104-111.

[4] Chitpong, N., and Husson, S. M. (2017). “High-capacity, nanofiber-based ion-exchange membranes for the selective recovery of heavy metals from impaired waters”. Separation and Purification Technology, 179: 94-103.

[5] Derikvandi, H., and Nezamzadeh-Ejhieh, A. (2017). “Designing of experiments for evaluating the interactions of influencing factors on the photocatalytic activity of NiS and SnS2: Focus on coupling, supporting and nanoparticles”. Journal of Colloid and Interface Science, 490: 628-641.

[6] Zhao, P., Gao, B., Yue, Q., Liu, S., and Shon, H. K. (2016). “The performance of forward osmosis in treating high-salinity wastewater containing heavy metal Ni2+”. Chemical Engineering Journal, 288: 569-576.

[7] Carolin, C. F., Kumar, P. S., Saravanan, A., Joshiba, G. J., and Naushad, M. (2017). “Efficient techniques for the removal of toxic heavy metals from aquatic environment: A review”. Journal of Environmental Chemical Engineering, 5(3): 2782-2799.

[8] Thong, Z., Han, G., Cui, Y., Gao, J., Chung, T. S., Chan, S. Y., and Wei, S., (2014). “Novel nanofiltration membranes consisting of a sulfonated pentablock copolymer rejection layer for heavy metal removal”. Environmental Science & Technology, 48(23): 13880-13887.

[9] Oguntimein, G. B. (2015). “Biosorption of dye from textile wastewater effluent onto alkali treated dried sunflower seed hull and design of a batch adsorber”. Journal of Environmental Chemical Engineering, 3(4): 2647-2661.

[10] Li, H., Wang, X., Cao, L., Zhang, X., and Yang, C. (2015). “Gold-recovery PVDF membrane functionalized with thiosemicarbazide”. Chemical Engineering Journal, 280: 399-408.

[11] Teoh, Y. P., Khan, M. A., and Choong, T. S. (2013). “Kinetic and isotherm studies for lead adsorption from aqueous phase on carbon coated monolith”. Chemical Engineering Journal, 217: 248-255.

[12] Shrestha, S., Son, G., Lee, S. H., and Lee, T. G. (2013). “Isotherm and thermodynamic studies of Zn (II) adsorption on lignite and coconut shell-based activated carbon fiber”. Chemosphere, 92(8): 1053-1061.

[13] Xi, Y., Mallavarapu, M., and Naidu, R. (2010). “Reduction and adsorption of Pb2+ in aqueous solution by nano-zero-valent iron—a SEM, TEM and XPS study”. Materials Research Bulletin, 45(10): 1361-1367.

[14] Boparai, H. K., Joseph, M., and O’Carroll, D. M. (2011). “Kinetics and thermodynamics of cadmium ion removal by adsorption onto nano zerovalent iron particles”. Journal of Hazardous Materials, 186(1): 458-465.

[15] WHO, (1984). “Guidelines for drinking-water quality”. Recommendations, Volume 1, Geneva: World Health Organization.

[16] dos Santos, R., Patel, M., Cuadros, J., and Martins, Z. (2016). “Influence of mineralogy on the preservation of amino acids under simulated Mars conditions”. Icarus, 277: 342-353.

[17] Chingombe, P., Saha, B., and Wakeman, R. J. (2006). “Sorption of atrazine on conventional and surface modified activated carbons”. Journal of Colloid and Interface Science, 302(2): 408-416.

[18] Kavitha, D., and Namasivayam, C. (2007). “Experimental and kinetic studies on methylene blue adsorption by coir pith carbon”. Bioresource Technology, 98(1): 14-21.

[19] Barkat, M., Nibou, D., Chegrouche, S., and Mellah, A. (2009). “Kinetics and thermodynamics studies of chromium (VI) ions adsorption onto activated carbon from aqueous solutions”. Chemical Engineering and Processing: Process Intensification, 48(1): 38-47.

[20] Yang, C. h. (1998). “Statistical mechanical study on the Freundlich isotherm equation”. Journal of Colloid and Interface Science, 208(2): 379-387.

[21] Freundlich, H. M. F. (1906). “Over the Adsorption in Solution”. The Journal of Physical Chemistry, 57: 385-471.