بررسي كارايي حذف نيترات در آب شرب با استفاده از نانو ذره آهن و تعيين شرايط بهينه

The Efficiency of Nitrate Removal in Drinking Water Using Iron Nano-Particle:

سابقه و اهداف:يون نيترات از جمله مهم ترين آلاينده هاي منابع آبهاي سطحي و زيرزميني مي باشند كه در اثر ورود فاضلابهاي خام انساني،صنعتي و فاضلابهاي كشاورزي وارد منابع آبي مي شوند. يون نيترات شاخص وقوع آلودگي آبهاي زيرزميني است. بالا بودن غلظت اين يون در آب علاوه بر سميت آن مي تواند آلودگي ميكروبي به همراه داشته باشد. به طوري كه افزايش غلظت نيترات در آب از طريق طعم و مزه قابل تشخيص نيست. هدف از انجام كار تعيين كارايي حذف نيترات در آب شرب با استفاده از نانو ذره آهن صفر ظرفيتي و بررسي شرايط بهينه است. روش بررسي: اين مطالعه از نوع تحليلي – كاربردي است و در اين مطالعه براي تهيه نانو ذره آهن صفر ظرفيتي از بوروهيدريد سديم و كلرورفريك به نسبت 1 به 3 استفاده شد. سپس متغيرهايي از قبيل pH(4،6،8،10)و زمان تماس(5،10،15،20،25،30،35،40،45،50،55،60،65)دقيقه و غلظت نانو ذره آهنg/l(10،15،30،45،60) و غلظت نيتراتmg/l(25،35،50،75،100،200،300،400،500) مورد بررسي قرار گرفت. و طبق متداول ترين ايزوترمها و سنتيك هاي جذب ميزان جذب و ديناميك واكنش نيترات تعيين شد. يافته ها:حداكثر حذف نيترات در PH برابر 4 و زمان تماس60 دقيقه، تحت تاثير غلظت نانوذره آهن g/l15 با غلظت اوليه نيتراتmg/l50 به ترتيب برابر با 90%، 1/99%، 95% ، 70% بدست آمد. ايزوترم فروند ليخ (988/0= R2) و لانگمير نوع 2 (978/0=R2) بيشترين تطابق را با داده هاي اين مطالعه نشان داد .همچنين آناليز سينتيك نشان داد كه جذب نيترات توسط نانو ذره آهن صفر ظرفيتي مطابق سينتيك درجه 2 انجام شده است(989/0=R2). نتيجه گيري:يافته ها نشان دادند كه ميزان حذف نيترات با كاهش pH وافزايش زمان تماس افزايش مي يابد.با افزايش غلظت نانو ذره درصد حذف افزايش يافت. همچنين با افزايش غلظت نيترات درصد حذف كاهش يافت. بنابراين جهت ميزان حذف بيشتر نيترات بايستي شرايط بهينه آزمايش تعيين گردند.

Background: Nitrate ion is among the most important pollutants of surface and underground water which enters into aquatic resources through domestic, industrial and agricultural wastewater. Nitrate ion is an indicator of underground water pollution. In addition to its toxicity, high concentration of this ion in water can cause microbial contamination. High concentration of nitrate in water is not recognizable through tasting or smelling. The aim of this research was to study the efficiency of nitrate removal in drinking water using zero-valence iron nano-particle (Fe0) and also determination of the optimum conditions. Methods: In this study, the ratio of sodium boro-hydride and chloro-ferric (1: 3)w/w was used to prepare zero-valence iron nano-particle. Then, effect of factors such as pH (4, 6, 8, 10), exposure time (5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60 and 65 min), concentration of iron nano-particle (10, 15, 30, 45 and 60 g/l) and concentration of nitrate (25, 35, 50, 75, 100, 200, 300, 400 and 500 mg/l) were studied. Absorption level and nitrate reaction dynamics were determined according to the most common isotherms and absorption kinetic. Results: Nitrate removal at pH 4, exposure time of 60 min, 15 g/l of iron nano-particle and initial nitrate concentration of 50 mg/l were recorded as 90%, 99.1, 95 and 70% respectively. Freundlich isotherm (R2=0.988) and Langmuir type 2 (R2=0.978) had the highest correlation to the studied factors. Also, kinetic analysis showed that nitrate absorption by zero-valence iron nano-particle was done according to grade 2 kinetic (R2=0.989). Conclusions: Findings revealed that nitrate removal level increased as pH decreased and exposure time and concentration of zero-valence iron nano-particle increased. Also, as nitrate concentration increased, removal percentage decreased. Therefore, to remove higher levels of nitrate, optimal experimental conditions should be determined