بررسی امکان حذف سیانید از پساب‌های صنعتی با استفاده از رس اسمکتیتی منطقه مهرجان

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناسی، دانشکده مهندسی معدن، پردیس دانشکده های فنی، دانشگاه تهران، تهران

2 استادیار، دانشکده مهندسی معدن، پردیس دانشکده های فنی، دانشگاه تهران، تهران

3 کارشناس آزمایشگاه کانه آرایی، دانشکده مهندسی معدن، پردیس دانشکده های فنی، دانشگاه تهران، تهران

چکیده

سیانید ماده‌ای سمی است که در اغلب پساب‌های صنعتی وجود دارد و حذف آن به لحاظ مخاطرات زیست‌محیطی پراهمیت است. کانی‌های رسی با مکانیزم جذب سطحی قادر به جذب و حذف اکثر آلاینده‌ها از پساب‌هایند. هدف از انجام این تحقیق، بررسی تاثیر مقدار جاذب از نوع رس اسمکتیتی و زمان بر میزان جذب آلاینده سیانیدی در سیستم ناپیوسته و مدلسازی سینتیکی آن است. در این پژوهش از رس‌ منطقه مهرجان، استان اصفهان با ابعاد ریزتر از 53 میکرومتر برای حذف سیانید از پساب صنعتی حاوی سیانید با غلظت ppm10±500 استفاده شد. نتایج آنالیز XRF و آنالیز نیمه‌کمی XRD نشان داد، رس مورد استفاده از نوع مونت‌موریلونیت سدیک با درصد وزنی حدود 76 است. تاثیر پارامترهایی مانند زمان تماس، میزان رس مورد استفاده برای حذف سیانید در ادامه مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد با افزایش ده برابری مقدار نسبت وزنی محلول به جاذب رسی، آهنگ جذب آلاینده سیانید به مقدار 38 درصد افزایش می‌یابد. بیشترین میزان جذب (حدود 80 درصد) پس از 6 ساعت و با استفاده از 2 گرم جاذب رسی در 50 میلی‌لیتر محلول به دست آمد. نتایج مدلسازی سینتیکی جذب نشان داد که جذب آلاینده از مدل درجه دوم کاذب تبعیت می‌کند. آنالیز ایزوترم‌ها نشان داد که داده‌های حاصل بیشترین تطابق را با ایزوترم جذب فروندلیچ دارد. با توجه به نتایج به دست آمده و ملاحظات اقتصادی مانند هزینه‌های خرید رس در مقایسه با کربن فعال، آماده‌سازی سریع آن‌ و همچنین سهولت دسترسی، به نظر می‌رسد رس‌ در آینده بتواند‌ جایگزین مناسبی برای کربن فعال باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

An Investigation on the Possibility of Cyanide Removal from the Industrial Wastewaters Using the Smectite Clay Minerals from the Mehrjan Area, Iran

نویسندگان [English]

  • A. Yadollahi 1
  • G. Jozanikohan 2
  • A. Rezaei 3
1 B.Sc, Dept. of Mining, College of Engineering, University of Tehran, Tehran, Iran
2 Assistant Professor, Dept. of Mining, College of Engineering, University of Tehran, Tehran, Iran
3 Mineral Processing Specialist, Dept. of Mining, College of Engineering, University of Tehran, Tehran, Iran
چکیده [English]

The cyanide is a highly toxic compound that is normally found in industrial wastewaters. Due to its high environmental risks, its removal is of the great importance. The clay minerals are considered to be good candidates of cyanide removal from the wastewaters. In this paper, the effect of absorbent quantity and time on the cyanide absorption using smectite clay in a batch system has been studied as well as the kinetics modeling. The clay sample from Mehrjan area with the dimension of smaller than 53 μm was used to remove the cyanide from industrial wastewaters that contains cyanide content [500±10 ppm]. The result of the XRF and semi-quantitative XRD analysis showed that the clay mineral used in this study is sodium montmorillonite with a weight percentage of 76. The effect of parameters such as different contact time and the clay quantities were investigated by clay absorbent. A 10 times increase in the clay quantity within the solution results in 38% more reduction of the cyanide content. The maximum absorption (about 80%) was observed at 6 hours of contact time using 2 grams of clay in a 50mm solution. The result of kinetics modeling showed that process was a pseudo second order adsorption reaction and the isotherms could be described by the Freundlich equation. Based on the results, several advantages of clays such as fast preparation procedure, accessibility and availability, and the reasonable price makes them appropriate replacement for activated carbon for cyanide removal from the industrial wastewaters in the future.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Cyanide removal
  • Sodium montmorillonite
  • Clay absorption
  • Environmental hazards reduction

مراجع

[1]     Mudder, T. I., Botz, M., and Smith, A. (2001). “Chemistry and treatment of cyanidation wastes”. Mining Journal Books, London.
[2]     Botz, M. M. (2001). “Overview of cyanide treatment methods”. Mining Environmental Management, Mining Journal Ltd., London, UK, 28-30.
[3]     Fuller, W. H. (1984). “Cyanides in the environment with particular attention to the soil”. Proceedings of the Conference on Cyanide and the Environment, 1: 19.
[4]     Augugliaro, V., Loddo, V., Marcı̀, G., Palmisano, L., and López-Muñoz, M. J. (1997). “Photocatalytic oxidation of cyanides in aqueous titanium dioxide suspensions”.  Journal of Catalysis, 166(2): 272-283.
[5]     Aguado, J., Van Grieken, R., Lopez-Munoz, M. J., and Marugán, J. (2002). “Removal of cyanides in wastewater by supported TiO2-based photocatalysts”. Catalysis Today, 75(1-4): 95-102.
[6]     Saterlay, A. J., Hong, Q., Compton, R. G., and Clarkson, J. (2000). “Ultrasonically enhanced leaching: removal and destruction of cyanide and other ions from used carbon cathodes”. Ultrasonics Sonochemistry, 7(1): 1-6.
[7]     Alicilar, A., Komurcu, M., Ar, I., and Murathan, A. (2002). “Removal of cyanides from water by air oxidation in a cocurrent downflow fixed bed reactor”. Chemical Engineering & Technology, 25(3): 283-286.
[8]     Mapstone, G. E., and Thorn, B. R. (1978). “Hypochlorite oxidation of cyanide and cyanate”. Journal of Chemical Technology & Biotechnology, 28(2): 135-143.
[9]     Alıcılar, A., Kömürcü, M., and Gürü, M. (2002). “The removal of cyanides from water by catalytic air oxidation in a fixed bed reactor”. Chemical Engineering and Processing: Process Intensification, 41(6): 525-529.
[10]  Adams, M. D. (1990). “The mechanism of adsorption of aurocyanide onto activated carbon, 1. Relation between the effects of oxygen and ionic strength”. Hydrometallurgy, 25(2): 171-184.
[11]  خردپیشه، ز.، موحدیان عطار، ح.، صالحی نجف آبادی، م.؛ 1391؛"مقایسه کارآیی  حذف سیانید از فاضلاب صنعتی با فرآیند ترسیب شیمیایی و الکتروشیمیایی". افقدانش،فصلنامه‌یدانشگاهعلومپزشکیوخدماتبهداشتیدرمانیگناباد، دوره 18، شماره 2، ص 77-71.
[12]  نوروزی، ر.، نوری سپهر، م.، ضرابی، م.؛، 1393؛"جذب سیانید از محیط‌های آبی با استفاده از نانو ذرات هیدروکسی آپاتیت مغناطیسی شده سنتز شده به روش هیدروترمال: مطالعه سینتیک و ثابت‌های تعادل". مجله سلامت و بهداشت، دوره 5، شماره 4، ص 288-275.
[13]  فتحی، م. ر.، مقدمیان پور، ف.؛ 1395؛ "حذف تیوسیانات از محلول های آبی با استفاده از نانو ذرات Fe3O4 اصلاح شده با کمپلکس کیتوسان-آهن "(III). مجله علمی- پژوهشی شیمی کاربردی، سال یازدهم، شماره 39، ص 64-47.
[14]  خدادی، ا.، عبدالهی، م.، تیموری، پ.، سمیعی، ع.؛، 1385؛"حذف سیانید از آب سد باطله کارخانه فرآوری طلای موته با استفاده از محلول های هیپوکلریت کلسیم و هیپو کلریت سدیم". نشریه دانشکده فنی دانشگاه تهران، جلد 40، شماره 2، ص 235-227.
[15]  جنیدی جعفری، ا.، گل باز، س.، رضائی کلانتری، ر.؛ 1392؛"حذف همزمان سیانیدوکروم (VI) ازمحلول‌هایآبیبااستفادهازفرآیندهایانعقاد و لخته سازی". مجله سلامت و بهداشت، دوره 4، شماره 4، ص 320-312.
[16]  عسکری،ق.،صیدمحمدی،ع.،شعبانلو،ا.،مهرعلیپور،ج.؛ 1392؛"حذفسیانیدبهوسیلهپوستهتخم‌مرغبهعنوانجاذبارزانقیمت". مجله علمی پژوهان، دوره 11، شماره 3، ص 59-52.
[17]  Marsden, J., and House, I. (2006). “The chemistry of gold extraction”. SME Inc. Littleton, Colorado, USA.
[18]  Sagar, S. D. V., Singh, D. P., Mondal, P., Majumdar, C. B., and Mohanty, B. (2004). “Effluent treatment by simultaneous biodegradation and adsorption technique”. Indian Pulp and Paper Technical Association, 16: 105-110.
[19]  سمیعی،ع.،خدادادی، ا.؛ 1387؛"بررسیپارامترهایموثردرجذبسیانیدبهوسیلهکربنفعالازپسابکارخانهفرآوریطلایآقدرهتکاب". نشریه علمی-پژوهشی امیرکبیر، دوره 39، شماره 1، ص 114-107.
[20]  Say, R., Ersöz, A., Türk, H., and Denizli, A. (2004). “Selective separation and preconcentration of cyanide by a column packed with cyanide-imprinted polymeric microbeads”. Separation and Purification Technology, 40(1): 9-14.
[21]  Depci, T. (2012). “Comparison of activated carbon and iron impregnated activated carbon derived from Gölbaşı lignite to remove cyanide from water”. Chemical Engineering Journal, 181: 467-478.
[22]  Wang, S., and Peng, Y. (2010). “Natural zeolites as effective adsorbents in water and wastewater treatment”. Chemical Engineering Journal, 156(1): 11-24.
[23]  Azarkan, S., Peña, A., Draoui, K., and Sainz-Díaz, C. I. (2016). “Adsorption of two fungicides on natural clays of Morocco”. Applied Clay Science, 123: 37-46.
[24]  Abidi, N., Errais, E., Duplay, J., Berez, A., Jrad, A., Schäfer, G. , Ghazi, M., Semhi, K., and Trabelsi-Ayadi, M. (2015). “Treatment of dye-containing effluent by natural clay”. Journal of Cleaner Production, 86: 432-440.
[25]  Lin, S. H., and Juang, R. S. (2002). “Heavy metal removal from water by sorption using surfactant-modified montmorillonite”. Journal of Hazardous Materials, 92(3): 315-326.
[26]  Wu, X. L., Zhao, D., & Yang, S. T. (2011). “Impact of solution chemistry conditions on the sorption behavior of Cu (II) on Lin’an montmorillonite”. Desalination, 269(1-3), 84-91.
[27]  dos Santos, V. C. G., Grassi, M. T., and Abate, G. (2015). “Sorption of Hg (II) by modified K10 montmorillonite: influence of pH, ionic strength and the treatment with different cations”. Geoderma, 237: 129-136.
[28]  Errais, E., Duplay, J., Elhabiri, M., Khodja, M., Ocampo, R., Baltenweck-Guyot, R., and Darragi, F. (2012). “Anionic RR120 dye adsorption onto raw clay: Surface properties and adsorption mechanism”. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 403: 69-78.
[29]  Oubagaranadin, J. U. K., and Murthy, Z. V. P. (2009). “Adsorption of divalent lead on a montmorillonite− illite type of clay”. Industrial & Engineering Chemistry Research, 48(23): 10627-10636.
[30]  Ghorbel-Abid, I., and Trabelsi-Ayadi, M. (2015). “Competitive adsorption of heavy metals on local landfill clay”. Arabian Journal of Chemistry, 8(1): 25-31.
[31]  Cantuaria, M. L., de Almeida Neto, A. F., Nascimento, E. S., and Vieira, M. G. (2016). “Adsorption of silver from aqueous solution onto pre-treated bentonite clay: complete batch system evaluation”. Journal of Cleaner Production, 112: 1112-1121.
[32]  Volzone, C., and Ortiga, J. (2011). “SO2 gas adsorption by modified kaolin clays: Influence of previous heating and time acid treatments”. Journal of Environmental Management, 92(10): 2590-2595.
[33]  Wilson, I. (2007). “Applied clay mineralogy. Occurrences, processing and application of kaolins, bentonite, palygorskite-sepiolite, and common clays”. Haydn H. Murray, Developments in Clay Science, Elsevier Science, Amsterdam, 2: 644-645.
[34]  Thomas, J. M. (2009). “Handbook Of Heterogeneous Catalysis”. Second Completely Revised and Enlarged Edition, Vol. 1–8, Edited by Ertl, G., Knözinger,  H., Schüth, F., and Weitkamp, J., Angewandte Chemie International Edition, 48(19): 3390-3391.
[35]  Thomas, J. M., Bell, R. G., and Catlow, C. R. A. (1997). “Handbook of Heterogeneous Catalysis, Vol. 1”. In Ertl, G., Knozinger, H., and Weitkamp, J. (Eds.), Wiley-VCH, Weinheim, pp. 286.
[36]  Van Olphen, H., Parfitt, G. D., and Sing, K. S. W. (1976). “Characterization Of Powder Surfaces”. Academic Press, London, pp. 428.
[37]  Alshameri, A., He, H., Zhu, J., Xi, Y., Zhu, R., Ma, L., and Tao, Q. (2018). “Adsorption of ammonium by different natural clay minerals: characterization, kinetics and adsorption isotherms”. Applied Clay Science, 159: 83-93.
[38]  Vinati, A., Mahanty, B., and Behera, S. K. (2015). “Clay and clay minerals for fluoride removal from water: a state-of-the-art review”. Applied Clay Science, 114: 340-348.
[39]  Noroozifar, M., Khorasani-Motlagh, M., and Fard, P. A. (2009). “Cyanide uptake from wastewater by modified natrolite zeolite–iron oxyhydroxide system: Application of isotherm and kinetic models”. Journal of Hazardous Materials, 166(2-3): 1060-1066.
[40]  Kazembeigi, F., Arezoomand, S., Faraji, H., Mazloomi, S., Mohammadi Moghadam, F., and Nourmoradi, H. (2014). “Removal of methylene blue from aqueous solutions using raw and modified rice husk”. The Veliger, pp. 53.
[41]  Faghihian, H., Nourmoradi, H., and Shokouhi, M. (2014). “Removal of copper (II) and nickel (II) from aqueous media using silica aerogel modified with amino propyl triethoxysilane as an adsorbent: equilibrium, kinetic, and isotherms study”. Desalination and Water Treatment, 52(1-3): 305-313.
[42]  Nourmoradi, H., Zabihollahi, S., and Pourzamani, H. R. (2016). “Removal of a common textile dye, navy blue (NB), from aqueous solutions by combined process of coagulation–flocculation followed by adsorption”. Desalination and Water Treatment, 57(11): 5200-5211.
[43] Wong, Y. C., Szeto, Y. S., Cheung, W., and McKay, G. (2004). “Adsorption of acid dyes on chitosan—equilibrium isotherm analyses”. Process Biochemistry, 39(6): 695-704.
[44] Kul, A. R., and Koyuncu, H. (2010). “Adsorption of Pb (II) ions from aqueous solution by native and activated bentonite: kinetic, equilibrium and thermodynamic study”. Journal of Hazardous Materials, 179(1-3): 332-339.

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 17 شهریور 1397
  • تاریخ بازنگری: 07 آبان 1398
  • تاریخ پذیرش: 08 آبان 1398

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار