حذف سرب و كادميوم از محلول‌‌هاي آبي با استفاده از كاني‌‌هاي سپيوليت و زيوليت طبيعي ايران

Removal of Cd2+ and Pb2+ Ions from Aqueous Solutions Using Iranian Natural Zeolite and Sepiolite

در سال‌هاي اخير سعي شده است كه از مواد ارزان‌قيمت مختلف از جمله زيوليت و سپيوليت به منظور حذف عناصر سنگين از پساب‌ها و فاضلاب‌هاي صنعتي استفاده شود. روش جذب سطحي در مقايسه با ساير روش‌ها ارزان، سريع و ساده است. در اين مطالعه توانايي 2 كاني سپيوليت يزد و زيوليت سمنان براي حذف كادميوم و سرب از محلول‌هاي آبي بررسي شد. براي اين منظور محلول‌هاي حاوي غلظت‌هاي 0، 50، 100، 200 ، 400 و 600 ميلي‌گرم بر ليتر عناصر سنگين كادميوم و سرب (به صورت تك‌عنصري) با pH اوليه برابر 5 به كار برده شد. نمونه‌ها، به مدت 24 ساعت و با شدت 150 دور در دقيقه از طريق دستگاه همزن برقي تكان داده شدند. سپس، به مدت 10 دقيقه در دور 3000 سانتريفيوژشده غلظت باقيمانده فلزات در محلول‌ها از طريق دستگاه جذب اتمي قرايت شد. مدل‌هاي جذب لانگموير و فروندليش بر داده‌ها برازش يافت و تاثير نوع كاني و غلظت اوليه محلول با استفاده از آزمايش‌هاي جذب تعيين شد‌‌. نتايج نشان دادند كه ظرفيت جذب زيوليت و سپيوليت با افزايش غلظت اوليه محلول كادميوم و سرب افزايش مي‌‌يابد، اما سرعت جذب كادميوم از سرب كمتر است. نتايج همچنين نشان دادند كه هر دو مدل‌‌ جذب لانگموير و فروندليش به خوبي مي‌‌توانند جذب عناصر سرب و كادميوم را روي كاني‌‌هاي زيوليت و سپيوليت توجيه كنند، اما مدل لانگموير (99/0 > r2 > 98/0)در مقايسه با فروندليش (97/0 > r2 > 91/0) برازش بهتري با داده‌‌هاي جذب كادميوم و سرب نشان مي‌‌دهد. حداكثر سرب جذب‌شده (b) به وسيله كاني‌‌هاي زيوليت و سپيوليت به ترتيب 63/52 و 50 ميلي‌‌گرم بر گرم و حداكثر كادميوم جذب‌شده به وسيله كاني‌‌هاي زيوليت و سپيوليت به ترتيب 4/29 و 2/19 ميلي‌گرم بر گرم تعيين شد. در مجموع به نظر مي‌‌رسد كه هر دو كاني زيوليت و سپيوليت طبيعي ايران قادرند در پالايش پساب‌‌هاي صنعتي آلوده به عناصر سنگين استفاده شوند.

Natural substances such as zeolite and sepiolite have recently been widely used to remove heavy metals from industrial wastewaters. Adsorption is easier, faster and cheaper compared to other techniques. In this study, Iranian natural zeolite and sepiolite samples were used to study and compare the removal efficiency of Cd (II) and Pb (II) ions from aqueous solutions. The study was carried out using a 24-h batch experiment and six different concentrations of Cd and Pb solutions (0, 50, 100, 200, 400, and 600 mg l-1) and at pH = 5. The tubes were centrifuged at 3000 rpm for 10 min and the metal concentrations in the supernatant solutions were measured using an atomic absorption spectrophotometer. The sorption isotherm parameters were determined for Pb and Cd using the Freundlich and Langmuir isotherm equations. Results showed that the adsorption capacity of the minerals increased with the initial concentration of Cd and Pb solutions. However, the rate of increase was slower for Cd as compared to that of Pb. Results also implied that the Langmuir equation model could better describe the sorption processes (0.98 < r2 < 0.99) than the Freundlich (0.91 < r2 < 0.97) . The maximum sorption capacities of Cd and Pb onto the sepiolite and zeolite samples were found to be 50 and 52.6, and 19.2 and 29.4 mg g-1, respectively. Results illustrate that both adsorption and cation exchange reactions are responsible for the sorption of Cd and Pb ions by sepiolite and zeolite. It seems that both sepiolite and zeolite minerals have a very good potential to remove Cd and Pb from aqueous solutions.