حذف آرسنيك سه ظرفيتي و كروم شش ظرفيتي از محلول هاي آبي با استفاده از نانو ذرات آهن صفر ظرفيتي (nZVI) و تعيين ايزوترم هاي جذب

Removal of Arsenic (III) and Chromium (VI) from Aqueous Solutions Using Nanoscale ZeroValent Iron (nZVI) Particles and Determining Adsorption Isotherms

مقدمه: آرسنيك و كروم از جمله فلزات سنگين است كه به عنوان آلاينده هاي متداول منابع آب و فاضلاب مطرح مي باشد. نانو ذرات آهن با ظرفيت صفر Nano zero valent iron) يا (nZVI به دليل ظرفيت بالاي خود قادر به حذف اين آلاينده ها مي باشد. هدف از انجام مطالعه حاضر، بررسي حذف آرسنيك (III) و كروم (VI) از محلول هاي آبي با استفاده از nZVI و تعيين ايزوترم هاي جذب بود. روش ها: جهت تعيين و تاثير پارامترهايي مانند pH، غلظت اوليه، مقدار nZVI و زمان بر حذف آرسنيك و كروم از نرم افزار طراحي آزمايش استفاده شد. غلظت نهايي فلزات توسط دستگاه پلاسماي القايي جفت الكتروني ICP) يا (Inductively coupled plasma اندازه گيري شد. سپس، بهترين ايزوترم هاي جذب تعيين گرديد. يافته ها: نتايج نشان دهنده حذف بهينه آرسنيك در غلظت اوليه 10 ميلي گرم بر ليتر، زمان 5 دقيقه، pH=7و مقدار nZVI برابر 5 گرم بر ليتر بود. حذف آرسنيك توسط nZVI در غلظت هاي مختلف از ايزوترم هاي جذب Langmuir پيروي كرد. واكنش آرسنيك در حضور nZVI در محيط خنثي و در حضور غلظت بالاي nZVI بسيار سريع رخ داد. كارايي حذف آرسنيك با افزايش غلظت رابطه عكس داشت. كارايي حذف كروم توسط nZVI بسيار پايين بود. نتيجه گيري: نتايج نشان داد كه nZVI در حذف آرسنيك از محلول هاي آبي داراي كارايي بالايي است. بنابراين، مي توان از آن در حذف اين فلز از آب هاي آلوده و فاضلاب هاي صنعتي استفاده نمود، اما كارايي حذف كروم توسط nZVI بسيار كم مي باشد.

Background: Arsenic and chromium are heavy metals and common pollutants of water and wastewater sources. Nanoscale zerovalent iron (nZVI) can remove these pollutants due to their high potency. The aim of the present study was the removal of arsenic (III) and chromium (VI) from aqueous solutions using nZVI and determining adsorption isotherms. Methods: The Design-Expert software was used to determine the effect of different parameters such as pH, initial concentration, nZVI dosage, and contact time on arsenic and chromium removal. The final concentration of metals was measured using inductivity coupled plasma (ICP). Then, the best fitted adsorption isotherms were determined. Findings: The results showed that the optimum removal of arsenic occurred in the initial concentration of 10 mg/l, time of 5 minutes, pH of 7, and nZVI dosage of 5 g/l. Arsenic removal with nZVI in different concentrations followed the Langmuir isotherms. The arsenic response occurred rapidly with high concentration of nZVI in neutral environment. Arsenic removal efficiency had an inverse relationship with increased concentration. The chromium removal efficiency with nZVI was low. Conclusion: The results showed that nZVI had high efficiency in arsenic removal from aqueous solutions. Therefore, it can be used for the removal of this metal from polluted water and industrial wastewater. Nevertheless, chromium removal efficiency was low with nZVI.