سنتز، اصلاح توسط نانو ذرات آهن مغناطیسی و مقایسه کارایی بیوچارهای حاصل از ضایعات کشاورزی و حیوانی در حذف فسفات از محیط های آبی

آلودگی منابع آبی ناشی از ورود ترکیبات فسفاته موجود در فاضلاب های شهری و صنعتی به عنوان یکی از مهم ترین چالش های زیست محیطی، اثرات مخربی از جمله پدیده یوتریفیکاسیون، رشد بی رویه جلبک ها، کاهش اکسیژن محلول، اختلال در تعادل اکوسیستم های آبی و تهدید سلامت انسان را به همراه دارد. از این رو، توسعه روش های کارآمد، اقتصادی و سازگار با محیط زیست برای حذف فسفات از پساب ها ضرورتی انکارناپذیر به شمار می رود. پژوهش حاضر با هدف سنتز، اصلاح توسط نانوذرات آهن مغناطیسی و مقایسه کارایی بیوچارهای حاصل از ضایعات کشاورزی و حیوانی در حذف فسفات از محیط های آبی انجام شد. در این مطالعه بیوچار از ضایعات ساقه گیاهان تزئینی و استخوان کتف مرغ تهیه و به منظور افزایش ظرفیت جذب با نانوذرات آهن مغناطیسی اصلاح گردید. فرآیند تهیه بیوچار شامل آماده سازی مواد اولیه، شستشو، خشکسازی و پیرولیز در دمای ۴۰۰ درجه سانتی گراد در شرایط محدود اکسیژن بود. در ادامه، اصلاح سطح جاذب ها با استفاده از کلرید آهن دو و سه ظرفیتی و هیدروکسید سدیم صورت گرفت تا گروه های فعال آهن بر سطح جاذب ایجاد شود و ظرفیت جذب فسفات افزایش یابد. به منظور ارزیابی ویژگی های ساختاری و مورفولوژیکی جاذب های سنتز شده از آزمون بررسی ریز ساختارهای سطحی از جمله SEM استفاده شد. نتایج حاصل از تصاویر میکروسکوپی نشان داد که بیوچار حاصل از ضایعات کشاورزی دارای ساختار متخلخل، حفرات مناسب و سطح فعال مطلوب تری برای جذب فسفات است در حالی که بیوچار حاصل از ضایعات حیوانی به دلیل برخورداری از حفرات کوچک و نامناسب کارایی مطلوبی در جذب فسفات نداشته و از ادامه فرآیند بررسی کنار گذاشته شد. به منظور بررسی عملکرد جاذب محلول های سدیم فسفات با غلظت های ۴، ۶، ۸ و ۱۰ میلی گرم بر لیتر تهیه و تاثیر پارامترهای موثر شامل زمان تماس، غلظت اولیه فسفات و میزان جاذب مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد زمان تماس بهینه برای حذف فسفات ۳۰ دقیقه، غلظت بهینه ۴ میلی گرم بر لیتر و مقدار بهینه جاذب ۱ گرم است. همچنین بیوچار اصلاح شده حاصل از ضایعات گیاهی در شرایط بهینه توانست راندمان حذف بسیار بالایی در مواردی نزدیک به ۱۰۰ درصد از خود نشان دهد. نتایج حاصل از سنجش عملی با کیت اندازه گیری فسفات نیز کاهش چشمگیر غلظت فسفات پس از فرآیند جذب را تایید نمود. بر اساس یافته های پژوهش بیوچار اصلاح شده با آهن مغناطیسی حاصل از ضایعات کشاورزی، به دلیل در دسترس بودن مواد اولیه، هزینه پایین، قابلیت زیست تخریب پذیری، سهولت جداسازی و کارایی بالا در حذف فسفات می تواند به عنوان جانبی موثر، بومی و سازگار با محیط زیست در فرآیندهای تصفیه فاضلاب شهری و صنعتی مورد استفاده قرار گیرد.

کلیدواژه ها:

بیوچار ، فرومغناطیس ، ضایعات کشاورزی ، حیوانی ، حذف فسفات ، تصفیه پساب ، نانوذرات آهن ، بیوفیلتر بازیافتی