ارزيابي توانايي دياتوميت در حذف سرب و كادميوم از محلول هاي آبي با استفاده از سيستم ناپيوسته (Batch)

Study of diatomite efficiency in removing of lead and cadmium from aqueous solutions in batch system

حضور فلزات سنگين در محيط مخصوصا در آب مشكلات زيست محيطي زيادي به­ وجود مي­آورد. از فناوري­هاي موثر بر حذف آن­ها استفاده از جاذب­ها است و برخي از اين جاذب­ها از نظر اقتصادي، قابليت در دسترس بودن و قدرت حذف زياد بر ساير آن­ها مزيت دارد. در اين مطالعه جذب يون­هاي فلزي سرب و كادميوم در غلظت­هاي (0 تا mg L-1200) به وسيله دياتوميت ايران و دياتوميت فرانسه به عنوان جاذب از محلول­هاي آبي به صورت تك عنصري در سيستم ناپيوسته (Bach) بررسي شد. براي تعيين ويژگي­هاي دياتوميت­ از ميكروسكوب الكتروني روبشي (SEM)، دستگاه پراش نگار X (XRD) و طيف نگاري فلوئورسانس پرتو X ­(XRF)، استفاده شد. ظرفيت تبادل كاتيوني (CEC) دياتوميت­ ايران و دياتوميت فرانسه به ترتيب 80 و (cmol kg-1) 15 و مساحت سطح جاذب­هاي ذكر شده به ترتيب 55 و (m2­g-1) 23 به­دست آمد. مدل­هاي جذب لانگموير (99/0­–89/0=R2)، فروندليچ (98/0­–81/0=R2)، تمكين (98/0­–80/0=R2)، دوبينين–رادشكويچ (97/0­–83/0=R2) و ايلوويچ (90/0­–26/0=R2) بر داده­ها برازش يافت. نتايج نشان داد دياتوميت ايراني قابليت بيشتري براي جذب سرب و كادميوم از محلول­هاي آبي در مقايسه با دياتوميت فرانسه دارد و ميزان جذب فلز سرب در حضور هر دو جاذب بيشتر از كادميوم مي­باشد. بطوريكه حداكثر سرب جذب شده (qmax) به وسيله دياتوميت­ ايراني و فرانسوي به ترتيب 8/65 و (mg g-1) 2/41 و حداكثر كادميوم جذب شده به وسيله جاذب­هاي ذكر شده به ترتيب 3/47 و (mg g-1) 5/35 تعيين شد. با توجه به نتايج آزمايش­هاي بدست آمده و در دسترس بودن دياتوميت ايراني و ارزاني آن مي­توان از اين ماده به عنوان يك ماده كاربردي براي حذف فلزات سنگين از جمله سرب و كادميوم از منابع آب آلوده استفاده نمود.

The presence of heavy metals in the environment, especially in water creates environmental problems. Effective technology to remove metals are using of adsorbents and some of adsorbents that economically, availability and high power to extract heavy metals better than others. In this study, sorption of Cd and Pb by diatomite (Iranian diatomite and French diatomite) from aqueous solutions, a batch experiment were conducted with various metal concentration (0 to 200 mg L-1) and 0.03M NaNO3 were applied as a background solution. Scanning electron microscope (SEM), X-ray diffraction (XRD) and X-ray Fluorescence (XRF) were used to characterize the adsorbents. The cation exchange capacity (CEC) values for Iranian diatomite and French diatomite were 80 and 15 cmol kg-1, respectively and surface area of diatomites were calculated as 55 and 23 (m2 g-1) , respectively. Adsorption data were fitted to Langmuir (R2=0.89-0.99), Freundlich (R2=0.81-0.98), Temkin (R2=0.80-0.98), Dubinin-Radushkevich (R2=0.83-0.97) and Elovich (R2=0.26-0.90) isotherm models. The results showed that the sorption affinity of Pb onto both adsorbents was greater than that of Cd. Also Iranian diatomite can adsorb more Pb and Cd than French diatomite. The maximum adsorption capacity (qmax) of Pb was 65.8 and 41.23 (mg g-1) for Iranian diatomite and French diatomite, respectively, and the maximum adsorption capacity (qmax) of Cd was 47.30 and 35.56 (mg g-1) for adsorbents, respectively. According to the results, abundant, locally available cheap minerals of Iranian diatomite showed a greater efficiency for removal of Cd and Pb from the aqueous solution, also can be used for water pollutants.