تهیه بایوچار و استفاده از آن برای حذف نیتروفنول از محیط آبی به روش جذب سطحی

مقدمه: استفاده از جاذب­های طبیعی در تصفیه پساب یکی از روش­ های کارآمد بوده که با توجه به در دسترس بودن مواد اولیه، هزینه فرآیند نیز به مقدار قابل توجهی کاهش می ­یابد. ترکیبات مختلف آلی و معدنی طبیعی می­ تواند به عنوان جاذب در این زمینه مورد استفاده قرار گیرد. آلودگی منابع آبی با ترکیبات آروماتیک یکی از مشکلات محیط ­زیستی می ­باشد که امروزه مورد توجه محققین قرار گرفته است. به طور کلی ترکیبات فنولی و مشتقات آن به دلیل ماهیت سمی و جهش زا، اثرات مضری بر موجودات زنده حتی در غلظت­ های پایین دارند. با توجه به مطالعات انجام شده در این حوزه روش جذب سطحی با استفاده از بایوچار می ­تواند گزینه مناسبی برای حذف ترکیبات آروماتیک از محیط آبی باشد.مواد و روش ها: در این مطالعه، با توجه به تولید مقدار زیاد زیست توده در کشور ایران، استفاده از این ترکیبات در تهیه بایوچار به عنوان جاذب و کاربرد آن برای حذف نیتروفنول از آب مورد بررسی قرار گرفته است. به این منظور کاه و کلش فضای سبز شهری به عنوان زیست توده مورد استفاده قرار گرفته است. برای تهیه بایوچار از یک سیستم آزمایشگاهی که برای این کار طراحی و ساخته شده است، استفاده شد. بایوچار توسط در دمای °C ۳۵۰ تهیه شده و بعد از شستشو و خشک کردن به عنوان جاذب مورد استفاده قرار گرفت. برای بررسی خصوصیات کلی بایوچار تهیه شده، آنالیزهای بررسی مورفولوژی سطح توسط آنالیز SEM، ویژگی شیمیایی سطح توسط آنالیز FTIR، مقدار فلزات سنگین روش MOOPAM با استفاده از اسپکتروسکوپی جذب اتمی و برای بررسی مساحت سطح ویژه، آنالیز BET انجام شد. همچنین فرآیند به روش آماری با استفاده از روش CCD مدل و بهینه سازی شده است.نتایج: بررسی مشخصات بایوچار تهیه شده نشان داد که بایوچار تهیه شده دارای ساختارهای با ابعاد نانو بوده که منجر به افزایش سطح تماس خواهد شد. بر اساس نتایج آنالیز سطح ویژه بایوچار، مقدار m۲/g ۴۲/۰، حجم تخلخل cm۳/g ۰۴/۰ متوسط قطر حفره­ ها nm ۷۶/۳۶۱ به دست آمد. همچنین آنالیز فلزات سنگین در بایوچار تولیدی، نشان داد که مقادیر فلزات اندازه­ گیری شده در کمتر از محدوده مجاز حضور فلزات سنگین در بایوچار بر اساس استاندارد IBI می­ باشد. بعد از طراحی آزمایش و انجام آزمایش ­های مربوطه، تحلیل آماری روی نتایج انجام شد. نتایج تحلیل آماری نشان داد که فرآیند با یک مدل درجه دوم به خوبی برازش شده و از دقت خوبی برخوردار می ­باشد. بر اساس پیش ­بینی مدل، این جاذب بعد از ۶۰ دقیقه از انجام فرآیند توانایی حذف حدود ۸/۸۴ درصد از نیتروفنول با غلظت اولیه ppm ۲/۱۶، در ۲/۴ pH= با استفاده از ۱۲/۴۷ میلی گرم از جاذب در ۱۰۰ میلی لیتر محلول را دارد. برای تایید عملکرد صحیح مدل، فرآیند در شرایط بهینه به صورت تجربی بررسی شد که بازده حذف میانگین، مقدار ۷/۸۲% به دست آمد.بحث: با توجه به نتایج به دست آمده بایوچار به عنوان یک ماده طبیعی قابلیت استفاده به عنوان جاذب برای حذف ترکیبات نیتروآروماتیک را دارد. استفاده از بایوچار در تصفیه پساب، از یک سو هدف تصفیه پساب را فرآهم کرده و از طرف دیگر منجر به مدیریت و استفاده بهینه از پسماندهای گیاهی شده است.

کلیدواژه ها:

بایوچار ، پسماند فضای سبز ، شهری ، تصفیه آب ، جذب سطحی ، ترکیبات آروماتیک