مطالعه عوامل مؤثر بر حذف فلزات سنگین از پساب با استفاده از مواد جاذب (زیستی- طبیعی)

نوع مقاله : مقاله مروری

نویسندگان

1 دانشیار دانشکده مهندسی نساجی-دانشگاه یزد

2 دانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی نساجی، دانشگاه یزد

چکیده

پساب‌‌های صنعتی حاوی یون‌‌های فلزی و ترکیبات رنگی می‌‌باشند که می‌‌توانند برای سلامتی انسان‌‌ها و حیوانات، مضر و موجب بیماری‌‌های جدی مانند سرطان، آسیب سیستم‌‌های عصبی، اندام‌‌ها و حتی مرگ شوند. بنابراین حذف این مواد  از آب وفاضلاب بسیارمهم می‌‌باشد. روش‌‌های مختلفی شامل ته‌نشینی، تبادل یون، الکترودیالیز و اسمز معکوس جهت حذف فلزات سنگین از فاضلاب‌‌ها استفاده می‌‌شود که این روش‌‌ها ناکارآمد و گران می‌‌باشند. از میان این روش‌‌ها، جذب، روشی مؤثر در تصفیه آب و رنگ‌‌بری پساب، به‌‌علت هزینه پایین، اجرای آسان‌‌تر، دوست‌‌دار محیط‌‌زیست، بازده بالا و مصرف کم انرژی می‌‌باشد.جاذب‌‌های مورد استفاده اغلب، مواد طبیعی اصلاح‌شده، ضایعات کشاورزی و برخی از میکروارگانیسم‌ها می‌‌باشند. در این مطالعه به‌‌ معرفی برخی از جاذب‌‌های طبیعی و زیستی شامل باگاس نیشکر، پوست پیاز، جلبک‌‌ و غیره پرداخته شده است.
 

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

The Study of Effective Factors on the Removal of Heavy Metals from Wastewater by Using Adsorbents Materials (Biosorbents- Natural)

نویسندگان [English]

  • Mohammad Khajeh Mehrizi 1
  • Zahra Shahi 2
1 Textile Engineering Department, Yazd University
2 Textile Engineering Department, Yazd University
چکیده [English]

Industrial wastewater have metal ions and colour compounds which can be harmful for human and animals and causing serious diseases such as cancer, damaging of nervous system, organ damage and even death. So, the removal of these materiales from waters and wastewaters is very important. Different methods have been used to remove heavy metals from wastewater such as precipitation, ion exchange, electrodialysis and reverse osmosis, that these methods are inefficient and expensive. Among these methods, adsorption is an efficient method for water treatment and wastewater decolorization, because of its low cost, easy operation, environmental friendly, high efficiency and low energy. The adsorbents used are mostly natural modified materials, agricultural waste and many micro-organism species. In this article, some of the natural adsorbents and biosorbents including bagasse, onion skin, algae, etc. have been introduced

کلیدواژه‌ها [English]

  • Adsorption
  • Wastewater
  • Natural adsorbents
  • Agricultural waste
  • Biosorbents
ت. ابراهیمی سالاری، م. عطاریان شاندیز، م. صادق ادیبیان، "مرور و بررسی مراحل مختلف و روش تصفیه پساب"، همایش ملی پژوهش‌‌های محیط زیست ایران، همدان، دانشگاه شهید مفتح، 1392.
س. خلقی، خ. بدیعی، س. ح. احمدی، "رنگبری پساب با استفاده از جاذب های زیستی"، نشریه علمی ترویجی مطالعات در دنیای رنگ، 3، 50-41، 1390.
ف. مهدوی زفرقندی، م. ع. آموزگار، ص. اسد، م. سیروسی، " بررسی رنگبری زیستی مواد رنگزای آزو توسط اکتینومیست های نمک دوست و تحمل پذیر نمک"، نشریه علمی پژوهشی علوم و فناوری رنگ، 11، 152-145، 1396.
ع. ا. نجف پور، م. داوودی، ع. ا. دهقان، س. بختی، ش. قادری فر، ا. احمدی، "بررسی کارایی جاذب هسته و میوه زیتون تلخ در حذف رنگ متیلن بلو از فاضلاب سنتتیک"، طنین سلامت، 4، 16-8، 1395.
W. A. Karim Ghani, A. Mohd, D. K. Mahmoud, N. Z. Rebitanim, L. Sanyang, R. B. Zainudin, "Adsorption of methylene blue on sawdust-derived biochar and its adsorption isotherms",  J. Purity. Utility. Reac. Envir. 2, 34-50, 2013.
ف. والی نیا، ن. رسولی، م. یوسفی فرد، "بررسی ویژگی جذبی جاذب طبیعی خاک رس سپیولایت اصلاح‌شده مغناطیسی (Ni0.5Zn0.5 Fe2O4 /Sepiolite) در حذف رنگ کاتیونی متیلن بلو از محلول آبی"، مجله علمی پژوهشی شیمی کاربردی، 13، 47، 1397.
ب. شیرود حیدری، و. چراغچی، آ. مرفع، "بررسی روش های حذف فلزات سنگین از پساب‌های صنعتی"، ششمین همایش ملی مهندسی محیط زیست، 2012.
ج. کاظم زاده خویی، ا. نوری، ن. پورنگ، م. علیزاده، ح. قریشی، ا. پاداش، "بررسی و اندازه گیری نیکل، سرب، منگنز، روی، کادمیم و وانادیوم در سبزی های خوراکی جنوب پالایشگاه تهران"، پژوهش های محیط زیست، 3، 6، 1391.
Y. Jiang, H. Pang, B. Liao, "Removal of copper (II) ions from aqueous solution by modified bagasse", J. Hazar,Mat. 164. 1-9, 2009.
س. هاشمیان، " اصول تصفیه آب و پساب‌‌های صنعتی"، جلد اول، انتشارات جنگل، 1382.
م. ح. فاتحی، ج. شایگان، م. ذبیحی، "مروری بر روش های حذف فلزات سنگین از محیط های آبی"، اکوهیدرولوژی، 5، 3، 874-855، 1397.
A. Kaur, S. Sharma, "Removal of heavy metals from waste water by using various adsorbents- a review", Ind. J. Sci. Techno. 10, 1-14, 2017.
M. A.  Barakat, "New trends in removing heavy metals from industrial wastewater", Arabian. J. Chem. 4, 361–377,  2011.
H. Guo, Sh.  Luo, L. Chen, X. Xiao, Q. Xi, W. Wei, G.  Zeng, Ch. Liu, Y. Wan, J. Chen, Y. He, " Bioremediation of heavy metals by growing hyperaccumulaor endophytic bacterium Bacillus sp. L14", Bio. Techno. 10, 8599–8605, 2010.
 Z.  Zhang, I. M. O’Hara, G. A. Kent, W. O.S. Doherty, " Comparative study on adsorption of two cationic dyes by milled sugarcane bagasse", Indust. Crops. Pro. 42, 41-49, 2013.
س. ع. موسوی، م. خشیج، پ. شهبازی، "مطالعه ایزوترم و عوامل مؤثر بر رنگ‌‌بری متیلن بلو با استفاده از پودر کربن فعال تهیه شده از برگ درخت انگور"، ارتقای ایمنی و پیشگیری از مصدومیت‌‌ها، 3، 256-249، 1394.
م. هاشمی، ع. ع. ناصری، ا. تکدستان، "بررسی کارایی جاذب باگاس نیشکر در حذف نیترات از زهاب خروجی کشاورزی"، علوم و مهندسی آبیاری، 40، 3، 10-1، 1396.
R. Djeribi, O. Hamdaoui, "Sorption of copper (II) from aqueous solutions by cedar sawdust and crushed brick", Desa. 225, 95-112, 2008.
B. M. W. P. K. Amarasinghe, R. A. Williams, " Tea waste as a low cost adsorbent for the removal of Cu and Pb from wastewater",  Chem. Eng. J. 132, 299-309, 2007
Y. Bulut, N.  G¨oz¨ubenli, H. Aydın, " Equilibrium and kinetics studies for adsorption of direct blue 71 from aqueous solution by wheat shells", J. Hazar. Mat. 144, 300-306, 2007.
ر. فروتن، ح. اسماعیلی، م. کوثری فرد، " بررسی رفتار سینتیکی جذب یون سرب از محلول های آبی با استفاده از برگ درخت کنار زغالی شده"، محیط زیست طبیعی، منابع طبیعی ایران، 69، 1075-1061، 1395.
م. ح. نوری شمسی، م. جعفری، م. شاهین، "مروری بر جاذب‌‌ها و نانو جاذب های طبیعی کیتوسان مورد استفاده در حذف آلاینده های فلزی آب"، 3، 44-60، 1397.
D. R. Mulinari, M. L. C. P.  Silva, "Adsorption of sulphate ions by modification of sugarcane bagasse cellulose", Carbo. Poly. 74, 617–620, 2008.
A. M. A. Nada, M. L.  Hassan, "Ion exchange properties of carboxylated bagasse", 8th Arab International Conferenceon Polymer Science & Technology, Cairo-Sharm El-Shiekh, Egypt, 2005.
W. S. Wan Ngah, M. A. K. M. Hanafiah, " Removal of heavy metal ions from wastewater by chemically modified plant wastes as adsorbents: A review", Bio. Techno. 99, 3935–3948, 2008.
A. Kumar, O. Sahu, "Sugar industry waste as removal of toxic metals from waste water", World. J. Chem. Edu. 1, 17-20, 2013.
 B. W. Waweru, I. W. Mwangi, J. Murungi, R. N. Wanjau, T. A. M. Msagati, R.  Manohah, "Remediation of lead, cadmium and copper polluted waters by onion skins (Allium Cepa)", Int. J. Agri. Inno. Res. 4, 2319-1473, 2016.
 S. Rungrodnimitchai, "Modification of rice straw for heavy metal ion adsorbents by microwave heating", Macro. Symp.295, 100-106, 2010
G. O. El-Sayed, H. A. Dessouki, S. S. Ibrahim, "Biosorption Of Ni (II) and Cd (II) ions from aqueous solutions onto rice straw",Chem. Sci. J. 1-11, 2010.
S. T. Ong, C. K. Lee, Z. Zainal, "Removal of basic and reactive dyes using ethylenediamine modified rice hull", Bio. Techno. 98, 2792–2799, 2007.
M. Zhang, B. Gao, "Removal of arsenic, methylene blue, and phosphate by biochar/AlOOH nanocomposite", Chem. Engi. J. 226, 286–292, 2013.
J. Komkiene1, E. Baltrenaite, "Biochar as adsorbent for removal of heavy metal ions [Cadmium(II), Copper(II), Lead(II), Zinc(II)] from aqueous phase", Int. J. Environ. Sci. Technol. 13, 471–482, 2016.
ل. زارع، ر. قاسمی فسایی، " تاثیر دمای پیرولیز و بی کربنات سدیم بر کارایی بقایاس برگ نخل در حذف کادمیم و روی از محیط آبی"،  مجله منابع طبیعی ایران، 70،1، 98-87، 1396.
B. S.Thaçi, S. T. Gashi, " Reverse osmosis removal of heavy metals from wastewater effluents using biowaste materials pretreatment", Pol. J. Environ. Stud.   28, 1, 337-341, 2019.
K. Kaya, E. Pehlivan , C. Schmidt, M. Bahadir, "Use of modified wheat bran for the removal of chromium (VI) from", Food. Chem. 158 , 112–117, 2014.
L. Klapiszewski, P. Bartczak, T. Szatkowski, T. Jesionowski, "Removal of lead (II) ions by an adsorption process with the use of an advanced SiO2/lignin biosorbent", Polish. J. Chem. Techno. 19, 1, 48-53, 2017.
D. Suteu, C.  Zaharia, "Application of lignin materials for dye removal by sorption processes", In book: Lignin: Properties and Applications in Biotechnology and Bioenergy, Nova Science Publishers Inc., New York. 2012.
P. E. Aikpokpodion, R. R. Ipinmoroti, S. M. Omotoso, "Biosorption of nickel (II) from aqueous solution using waste tea (Camella cinencis) materials", J. Toxi. Sci. 2, 72-82, 2010.
M. Cheraghi, S.  Sobhanardakani, R. Zandipak, B. Lorestani, H.  Merrikhpour,  "Removal of Pb (II) from aqueous solutions using waste tea leaves", Iranian. J. Toxicolo. 9, 28, 2015
E. Khosla, S. Kaur, P. N. Dave, "Tea waste as adsorbent for ionic dyes", Desalin. Water. Treat. 51 , 6552–6561, 2013.
M. Sciban, M. Klasnja, B. Skrbic, " Modified hardwood sawdust as adsorbent of heavy metal ions from water", Wood. Sci. Techno. 40, 217–227, 2006.
T. A. KHan, S. Dahiya , I. Ali, "Removal of Direct Red 81 dye from aqueous solution by native and citric acid modified bamboo sawdust - kinetic Study and equilibrium isotherm analyses", G. U. J. Sci. 25, 1, 59-87, 2012.
S. I, A. Eishah, "Removal of Zn, Cd, and Pb ions from water by sarooj clay", Appli. Clay. Sci. 42, 201–205, 2008.
H. H. El-Maghrabi, S. Mikhail, "Removal of heavy metals via adsorption using natural clay material", J. Enviro. Earth. Sci.4, 38-46, 2014.
S. Pandey, J. Ramontja, "Natural bentonite clay and its composites for dye removal: current state and future potential", Ameri. J. Chem. Appli. 3, 2, 8-19, 2016.
A. Kuleyin, F. Aydin, "Removal of reactive textile dyes (remazol brillant Blue R and remazol yellow) by surfactant-modified natural zeolite", Enviro. Progress. Sustainable Energy. 30, 141-151, 2011.
ک. ندافی، م. غلامی، "حذف رنگ راکتیو قرمز 120 از محلول های آبی بوسیله زئولیت طبیعی اصلاح شده با فعال کننده سطحی"، فصلنامه علمی پژوهشی انجمن علمی بهداشت محیط ایران، 3، 288-277، 1393.
م. ج. احمدی، س. جرفی، ا. تکدستان، ن.جعفر زاده حقیقی فرد، "بررسی کارایی زئولیت طبیعی کلینوپتیلولیت در حذف فلز کادمیم از محلول‌های ابی و تعیین ایزوترم های جذب"، 23، 2، 8-1، 1394.
E. Erdem, N. Karapinar, R. Donat, " The removal of heavy metal cations by natural zeolites", J. Colloid. Interface. Sci. 280, 309–314, 2004.
 G. Annadurai, R. S. Juang, D. J.  Lee, " Adsorption of heavy metals from water using banana and orange peels", Water. Sci. Techno. 185-190, 2003.
 E. W. Wilde, J. R.  Benemann, "Bioremoval of heavy metals by the use of microalgae", Biotechno. Advances.11, 781-812, 1993.
 W. B. Lu, J. J.  Shi, Ch. H. Wang, J. Sh.  Chang, "Biosorption of lead, copper and cadmium by an indigenous isolate Enterobacter sp. J1 possessing high heavy-metal resistance", J. Hazar. Mat. 134, 80–86, 2006.
 F. Fu, Q. Wang,  "Removal of heavy metal ions from wastewaters: A review", J. Enviro. Manag. 92, 407-418, 2011
 V. K. Gupta, A. Rastogi, "Biosorption of lead from aqueous solutions by green algae Spirogyra species: Kinetics and equilibrium studies", J. Hazar. Mat.152, 407–414, 2008.
L. S. E. Putri, E. Syafiqa, "The adsorption of heavy metals from industrial wastewater using sargassum crassifolium", Int. J. Geomate. 17, 59,  21-27, 2019
ا. جلیل نژاد، م. علیزاده، س. فخر الدین فخری آذر، "کاربرد روش‌‌های زیستی در رنگبری پساب‌‌های حاوی مواد رنگزای آزو"، نشریه علمی ترویجی مطالعات در دنیای رنگ، 8، 3، 40-27، 1397.
A. Ozer, D.  Ozer, "Comparative study of the biosorption of Pb(II), Ni(II) and Cr(VI) ions onto S. cerevisiae: determination of biosorption heats",27,J. Hazar. Mat. 219–229, 2003.
C. Quintelas, Z. Rocha, B.  Silva, B. Fonseca, H. Figueiredo, T. Tavares, "Removal of Cd(II), Cr(VI), Fe(III) and Ni(II) from aqueous solutions by an E. coli biofilm supported on kaolin", Chem. Eng. J. 149, 319–324, 2009.