حذف نيترات از آب بوسيله نانوذرات آهن صفر ظرفيتي در حضور و عدم حضور اشعه فرابنفش

Nitrate Removal from Water by Nano zero Valent Iron in the Presence and Absence of Ultraviolet Light

سابقه و هدف: نيترات به دليل حلاليت بسيار بالای خود در آب، احتمالاً گسترده‌ترين آلودگی آب‌های زير زمينی در جهان محسوب می‌شود، كه تهديدات جدی برای سلامتی بشر ايجاد كرده و همچنين در پديده اتروفيكاسيون نقش دارد. هدف از اين مطالعه بررسی حذف نيترات بوسيله نانو ذرات آهن صفر و تأثير اشعۀفرابنفش و شدت يونی بر راندمان حذف می‌‌باشد. مواد و روش ها: در اين بررسی روش سطح پاسخ برای طراحی و آناليز آزمايشات مورد استفاده قرار گرفت. آزمايشات با بكارگيری روش طراحی سطحی آماری باكس بنكن، با چهار متغيير مستقل شامل دوز نانو ذرات آهن صفر (5/0 تا 2 گرم در ليتر)، غلظت اوليه نيترات ( 50 تا 150 ميلی‌گرم در ليتر)، زمان تماس (15-60 دقيقه) و شدت يونی (1000 تا 5000 ميكرومهوس بر سانتی‌متر) انجام شد. تمامی آزمايشات هم در حضور اشعۀ فرابنفش و هم در غياب آن انجام گرديد. يافته ها: حداكثر حذف نيترات در زمان تماس 60 دقيقه و غلظت نانو ذره 2 گرم در ليتر، غلظت نيترات 100 ميلی‌گرم در ليتر و شدت يونی 3000 ميكرو مهوس بر سانتی‌متر در شرايط حضور اشعۀ فرابنفش و عدم حضور آن به ترتيب برابر با 3/85 و 6/91 درصد به دست آمد. مدل پيشنهادی باضريب همبستگی R2 برابر 9992/0، 9946/0 و R2 (adj) برابر 09982 ،9884/0 ، كاملاً مطابق با آزمايشات بوده‌اند. استنتاج: نتايج نشان داد كه راندمان حذف نيترات با افزايش زمان تماس و دوز نانو ذره افزايش می‌‌يابد. در حالی‌كه با افزايش شدت يونی و غلظت اوليه نيترات كاهش می‌يابد. تابش اشعۀ فرابنفش سبب تسريع ميزان حذف نيترات می‌گردد.

Background and purpose: Nitrate is probably the most widespread groundwater contaminant in the world, due to its high water solubility. It imposes a serious threat to human health and contributes to eutrophication. The objectives of this study were set to explore how the factors of ultraviolet light and ionic strength could influence the nano zero valent iron (NZVI) system for nitrate removal. Material and methods: In this study, response surface methodology was employed for the design and analysis of experiments .Experiments were carried out as per Box–Behnken) BBD) surface statistical design with four input parameters namely NZVI dose (0.5–2g/L), initial concentration (50–150mg/L), contact time (15–60min), and ionic strength (1000-5000μmho/cm). All experiments were performed in the presence and absence of UV irradiation. Results: The Maximum reduction efficiency for experiments in the presence and absence of UV irradiation was 85.3% and 91.6% in nano zero valent iron dose 2g/L, initial concentration 100mg/L, Contact time 60, and ionic strength 3000μmho/cm. The proposed model was essentially in accordance with the experimental case with correlation coefficient R2 = 0.9992, 0.9946 and Adj-R2 = 0.9982, 0.9884, respectively. Conclusion: Removal efficiency of nitrate increased with increase in time and NZVI dosage. In contrast, it decreased when ionic strength and initial concentration increased. Also, UV irradiation accelerated the removal of nitrate.