علیرضا صلابت

ریختن فاضلابهای رنگی به اکوسیستم و منابع آبی اعم از آب های سطحی و زیرزمینی، تهدیدی جدی برای سلامتی انسان ها و محیط زیست به شمار می رود. بنابراین امروزه نیازی مبرم به تصفیه ی فاضلابهای رنگی بااستفاده از متدهای کاربردی و اقتصادی می باشد. در میان روشهای مختلف تصفیه پساب، فرآیند جذب سطحی با استفاده از نانو جاذب ها، به عنوان یکی از تکنولوژی های کارآمد برای تصفیه ی پساب های رنگی شناخته شده است. براین اساس در این کار تحقیقاتی، از جاذب کربن فعال برای تصفیه پساب ملاس مرحله دوم سپراتور استخراج شده از کارخانه خمیرمایه واقع در اسلام آباد غرب،استفاده شد و در گام بعدی اثر متغیرهای فرآیندی (pH،مقدار جاذب،زمان تماس) به منظور رسیدن به شرایط بهینه عملیاتی مورد مطالعه قرار گرفت. بر اساس نتایج آزمایشگاهی بدست آمده در مطالعه ی حاضر، حداکثر راندمان حذف پساب ملاس در 2= pH و زمان تماس 60 دقیقه با مقدار جاذب 0.5 گرم در دمای محیط گزارش شد. در پارت دوم کار، اثر استفاده از نانو جاذب نانو لوله کربنی در شرایط بهینه عملیاتی برای تصفیه پساب ملاس مورد استفاده قرار گرفت. نتایج این مطالعه راندمان و ظرفیت جذب بالاتری را برای نانو جاذب نانو لوله کربنی در مقایسه با جاذب کربن فعال نشان داد.از آنجایی که با وجود راندمان بالا بدلیل مقرون به صرفه نبودن استفاده از نانو جاذب نانو لوله کربنی در مقیاس صنعتی برای تصفیه پساب ملاس عملیاتی نمی باشد، لذا در پارت بعدی کار هدف ما تهیه یک نانو جاذب با سطح ویژه بالا، مقرون به صرفه با حداقل میزان نانولوله کربنی بود، که دارای قابلیت پایداری طولانی مدت ضمن داشتن عملکرد بالا و ظرفیت جذب بالا در تصفیه پساب ملاس باشد. به همین منظور از دو جاذب کربن فعال و زئولیت برای تهیه نمونه نانو جاذب ترکیبی با ترکیب درصد وزنی های متفاوت از نانو لوله کربنی استفاده شد. عملکرد نانو جاذب های تهیه شده در ترم های حذف رنگ، ظرفیت جذب و پایداری طولانی مدت( 5 سیکل) مورد بررسی قرار گرفت.بهترین عملکرد در ترم های ذکر شده برای نانو جاذب تهیه شده از نانو لوله کربنی بر پایه کربن فعال با نسبت 1 به 50 مشاهده شد. خصوصیات و ساختار نانو جاذب منتخب بوسیله تست های شناساییBET،FTIR،XRD، AFM مورد مطالعه قرار گرفت. براساس نتایج گزارش شده، نانو جاذب منتخب دارای مساحت سطح ویژه:621.51 مترمربع بر گرم، حجم کل حفرات: 0.6206سانتیمترمکعب بر گرم، درصد حجم مزوحفره : 94.6 بود. آنالیز AFM برای نانو جاذب منتخب، مورفولوژی منظم با توزیع ذرات یکنواخت(در محدوده 65-100 نانومتر )، سطح هموار و شکل تقریبا کروی را نشان داد. ایزوترم جذب ملانوئیدین توسط نانو جاذب منتخب، در شرایط بهینه و غلظت های اولیه ی گوناگون با سه مدل پرکاربرد لانگمویر،فروندلیچ و تمکین ارزیابی شد.نتایج حاصل از این مطالعه نشان داد که فرآیند جذب سطحی ملانوئیدین با مدل فروندلیچ با ضریب همبستگی 0.9968 بیشترین مطابقت را دارد. بر این اساس جذب سطحی ملانوئیدین روی سطح نانو جاذب منتخب بصورت غیر یکنواخت و چند لایه اتفاق می افتد.همچنین به منظور بررسی سنتیک جذب ملانوئیدین بر روی سطح نانو جاذب منتخب، دادههای به دست آمده در شرایط بهینه جذب در زمان تماسهای مختلف با سه مدل سنتیکی شبه درجه اول، شبه درجه دوم و نفوذ درون ذره ای مطالعه شد. نتایج بدست آمده در این مطالعه با مدل شبه درجه دوم بیشترین میزان مطابقت را نشان داد. (0.9931= R2) همچنین مقدار qe(ظرفیت جذب تعادلی) بدست آمده در مدل شبه مرتبه دوم مشابه مقدار qeبدست آمده از آزمایشات جذب میباشد. این یافته ها نشان میدهد که جذب سطحی شیمیایی اتفاق افتاده است. این فرآیند جذب سطحی شامل تبادل الکترون بین جذب شونده ها و جاذب است به بیان دیگر غلظت هر دو جزء یعنی جاذب و جذب شونده در سرعت فرآیند جذب نقش دارد. براساس مطالعات سینیتیکی، با توجه به اینکه پارامتر C مربوط به مدل نفوذ درون ذرهای بزرگتر از صفر بوده و نمودار آن در کل بازه زمانی نیز غیر خطی میباشد میتوان نتیجه گرفت که علاوه بر جذب شیمیایی، فرآیند جذب فیزیکی هم در جذب ملانوئیدین بر روی سطح نانو جاذب منتخب دخیل است. درانتها، راندمان حذف COD پساب ملاس توسط نانو جاذب منتخب در ترکیب درصد وزنی های متفاوت مطالعه شد . نتایج حاصل از این مطالعه نشان داد راندمان حذف COD با گرم جاذب رابطه ی مستقیم دارد و با افزایش درصد جاذب استفاده شده راندمان حذف COD نیز افزایش می یابد. بهترین راندمان حذف COD با استفاده از 0.5 گرم جاذب در شرایط بهینه عملیاتی حاصل شد و COD پساب از 48800 به 6400 رسید.