نوع مقاله: مقاله پژوهشی
نویسندگان
1 دانشیار گروه محیطزیست، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد همدان
2 دانشگاه آزاد اسلامی، واحد همدان، باشگاه پژوهشگران جوان و نخبگان*(مسئول مکاتبات).
3 دانشگاه آزاد اسلامی، واحد همدان، باشگاه پژوهشگران جوان و نخبگان
چکیده
کلیدواژهها
موضوعات
علوم و تکنولوژی محیط زیست، دورهشانزدهم، شماره ویژه 93
ارزیابی کارایی سبوس برنج در تصفیه پسابهای حاوی فلزات سنگین
سهیل سبحان اردکانی[1]
حسن پرویزی مساعد2*
راضیه زندی پاک2
تاریخ دریافت:15/7/90 |
تاریخ پذیرش:21/10/90 |
چکیده
زمینه و هدف: سبوس برنج بهعنوان یک ماده زاید جامد آلی از توانایی بالایی در حذف فلزات سنگین از پساب برخوردار است و میتواند در تصفیه پسابهای صنعتی که از مهمترین منابع آلاینده آب و خاک به فلزات سنگین هستند، بسیار مفید و کارآمد باشد. این مطالعه با هدف بررسی حذف فلزات سنگین کروم سه ظرفیتی و مس دو ظرفیتی از محلولهای حاوی این فلزات انجام یافت.
روش برسی: با اضافه کردن سبوس برنج به محیط واکنش، مقدار حذف یونهای فلزی توسط جاذب در اسیدیتهها، مقادیر مختلف جاذب، زمانهای تماس مختلف و غلظتهای اولیه متفاوت از یونها در پساب مورد بررسی قرار گرفت.
یافتهها: با افزایش pH محلول ساختگی، درصد جذب یونها توسط ذرات سبوس برنج افزایش پیدا کرد بهطوریکه در 5pH= به حداکثر مقدار خود رسید. همچنین درصد جذب به نوع فلز بستگی داشت، بهطوری که درصد جذب فلزات مس و کروم از پسابهای ساختگی در pH بهینه بهترتیب 5/89 و 2/84% محاسبه شد. با افزایش غلظت اولیه پساب، درصد جذب کاهش پیدا کرد. از طرفی ظرفیت اشباع جاذب برای فلزات مس و کروم بهترتیب 78 و 71 میلیگرم بر گرم میباشد و با افزایش زمان تماس، درصد جذب افزایش یافت. همچنین با توجه به بالا بودن سرعت واکنش، پس از گذشت 5 دقیقه از شروع واکنش، 50 تا 60% از یونهای فلزی حذف شد. نتایج بررسی دادههای تجربی تعادل جذب با مدلهای ایزوترم جذب لانگمویر و فروندلیخ نشان داد که جذب عناصر مس و کروم توسط جاذب از ایزوترم جذب لانگمویر تبعیت میکند.
نتیجهگیری: با استناد به نتایج میتوان از سبوس برنج که به مقدار فراوان و ارزان در دسترس است و بهدلیل ساختار و ترکیبات آلی خود از توانایی بالایی در جذب فلزات سنگین برخوردار است، بهعنوان جاذبی طبیعی در تصفیه پسابهای حاوی فلزات سنگین استفاده کرد.
واژههای کلیدی: سبوس برنج، کروم، مس، پساب ساختگی، ایزوترم جذب.
مقدمه
آلودگی آب بهدلیل تخلیه فاضلابهای شهری و صنعتی، وجود فلزات سنگین سمی و مدیریت نامناسب زبالهها، سلامتی بشر را بهگونهای خطرناک تحت تاثیر قرار میدهد (1). متداولترین فلزات یافت شده در فاضلابها، فلزات سرب، مس، روی، کادمیوم، کروم و نیکل هستند (2). استفاده وسیع از فلز کروم در صنایع گوناگون مانند صنایع دباغی و چرمسازی، نساجی، ذوب، فلزکاری، رنگ سازی، معدن، و صنایع هستهای و بسیاری دیگر باعث شده است که مقدار زیادی از این فلز به محیطزیست وارد شده و سبب آلودگی خاک و آب شود. فلز کروم بیشتر بهصورت 3 و 6 ظرفیتی در آب و خاکهای آلوده یافت میشود و این دو شکل کروم میتواند اثرات شیمیایی، زیستی و محیطزیستی متفاوتی داشته باشند (3). فلز مس یک عنصر کمیاب ضروری برای سلامت انسان محسوب میشود و نقش مهمی را در سوخت و ساز چربیها و کربوهیدراتها و حفاظت از فعالیتهای قلبی و عروقی بر عهده دارد. غلظت فلز مس در بدن افراد بزرگسال بین100-150 میلیگرم میباشد، اما مقدار بیش از حد آن برای بدن سمی است (4). فلز مس در زمره فلزات خطرناکی است که بهطور عادی در فاضلابهای صنعتی یافت میشود. بنابراین، حذف آن میتواند یک ضرورت محسوب شود (5). امروزه روشهای زیادی برای حذف یونهای فلزی از فاضلابها مورد استفاده قرار میگیرد. ولی بیشتر آنها بهدلیل هزینه زیاد یا حذف ناقص فلزات سنگین و تولید لجنهای سمی دارای کاستیهایی میباشد (6). همچنین این روشها بر اساس سادگی، انعطافپذیری، موثر بودن فرآیندها، قیمت، مشکلات فنی و نگهداری دارای مزایا و معایبی میباشند (7 و 1). شیوههای اصلی که برای کاهش مقدار یونهای فلزی از فاضلاب ها مفید میباشند شامل: رسوب، تبخیر، آهکدهی، شناورسازی و انعقاد، سیمانی شدن و کمپلکس شدن، تبادل یونی، عصارهگیری حلال، اسمز معکوس، جذب، روشهای الکتروشیمیایی و فرآیندهای فیلتراسیون است (1). فرآیندهای معمول برای حذف این عناصر از پسابهای صنعتی نظیر اسمز معکوس، رزینهای تعویض یون، تهنشینی شیمیایی و غیره بسیار هزینهبر هستند، بنابراین، در سالهای اخیر کاربرد محصولات جانبی و زایدات کشاورزی مانند پوست درختان، خاک اره، پوستههای بادام زمینی، پسته کوهی، سبوس برنج و چوبهای ذرت بهمنظور حذف فلزات سنگین از پساب ها مورد توجه قرار گرفته است. این مواد زاید زیستی از یکسو بسیار فراوان و در دسترس میباشند و از سوی دیگر استفاده خاصی از آنها نمیشود. امروزه با حذف فلزات سنگین موجود در پسابها علاوه بر این که میتوان به بازیافت این عناصر و کاهش مصرف مواد خام اولیه کمک کرد، میتوان با توجه به اینکه تقریباً 99% از فاضلاب را آب تشکیل میدهد، از پساب برای آبیاری زمینهای کشاورزی نیز استفاده کرد (8). این مساله به خصوص در کشور ما که در منطقه خشک و نیمهخشک واقع شده است، میتواند تا حد چشمگیری بحران کمبود آب را جیران کند.
مونتاهر و همکاران (2005) با انجام تحقیقی عنوان کردند که سبوس برنج از کارایی بالایی در حذف فلزات سنگین روی، مس، سرب و کادمیوم دو ظرفیتی از پساب برخوردار است (10). دافولاه و همکاران (2003) نیز با انجام مطالعهای عنوان کردند که مواد جاذب تهیهشده از سبوس برنج توانایی حذف تقریباً 100% فلزات سنگین نظیر سرب، کادمیوم، مس، روی، منگنز و آهن از فاضلابها را دارد (11). نتایج تحقیق انجام شده توسط اسراری و همکاران (2010) بیانگر آن است که سبوس برنج بهعنوان جاذبی مناسب برای فلزات سنگین سرب و روی بهشمار میرود که در این رابطه میزان جـــذب به طور معنیداری با پیراسنجههای pH، مقدار ماده جاذب و زمان تماس مرتبط میباشد (12). شهبازی و همکاران (1384) با انجام مطالعهای عنوان کردند که خاک اره بهعنوان ضایعات صنایع چوب از کارایی بالایی در جذب فلزات سنگین مس و نیکل دو ظرفیتی و کروم سه ظرفیتی از پساب برخوردار است (13).
انصاری (2006) در مطالعات خود به این نتیجه رسید که سبوس برنج جاذب بسیار مناسبی برای حذف کروم شش ظرفیتی است و کارایی جذب عنصر توسط این ماده آلی 70% میباشد (14). گائو و همکاران (2008) و محمدی و همکاران (1388) با انجام مطالعاتی گزارش کردند که سبوس برنج بهعنوان یک ماده جاذب کمهزینه میتواند برای حذف فلز کروم شش ظرفیتی از پساب با کارایی بالا مورد استفاده قرار گیرد (16و 15). محمدی و همکاران (1387) در مطالعه خود گزارش کردند که سبوس برنج از طریق فرآیند جذب و تبادل یونی، توانایی حذف فلز کروم و از طــریق فرآینــد جــذب و برهم کنش یونهای مس با گروههای فنل موجود در ترکیبات لیگنینی توانایی حذف فلز مس از فاضلاب را دارد (17). علاوه بر این، مطالعات انجام شده توسط نامنی و همکاران (1387) مشخص کرد که سبوس برنج از کارایی بالایی در حذف فلز کروم شش ظرفیتی از محلول آبی برخوردار است (18). لذا، این پژوهش با هدف بررسی کارایی سبوس برنج بهعنوان یک ماده زاید جاذب با ویژگیهایی نظیر ساختار دانهمانند و حلالناپذیری در آب، پایداری شیمیایی و دسترسی محلی (9) در حذف فلزات سنگین کروم سه ظرفیتی و مس دو ظرفیتی از پساب ساختگی انجام یافت.
مواد و روش ها
ابتدا آزمایشهایی بهمنظور تعیین خواص فیزیکی و شیمیایی جاذب انجام شد که نتایج حاصل در جدول 1 ارایه شده است.
جدول 1- خواص فیزیکی و شیمیایی سبوس برنج خام
پیراسنجه |
مقادیر |
واحد |
رطوبت |
5/9 |
درصد |
چگالی |
8/1 |
گرم بر سانتی متر مکعب |
مواد نامحلول |
75 |
درصد |
کل ذرات محلول |
105 |
میلی گرم بر لیتر |
مواد آلی |
82 |
درصد |
Fe2O3 |
16/0 |
درصد |
CaO |
24/0 |
درصد |
دانهبندی در مقدار جذب یونهای فلزی توسط ذرات سبوس برنج موثر میباشد (19). لذا، بهمنظور انتخاب دانهبندی مناسب از ذرات سبوس برنج، 500 گرم از سبوس برنج خام چندین بار با آب مقطر شستهشده و به مدت 48-24 ساعت در داخل دستگاه آون با دمای 60 درجه سانتیگراد قرار گرفت. سبوس برنج پس از آسیاب شدن توسط دستگاه مخلوطکن از الک یک میلیمتری عبور داده شد. برای ساخت پسابهای ساختگی حاوی یونهای عناصر مس و کروم، از نمکهای قابل حل در آب این فلزات نظیر Cr(No3)3,9H2O و Cucl2,2H2O ساخت شرکت مرک استفاده شد. سپس پسابهایی با اسیدیتههای 1، 2، 3، 4، 5، 6 و 7 و 8 با غلظت 70 میلیگرم در لیتر از فلزات کروم سه ظرفیتی و مس دو ظرفیتی با حجم محلول100 میلیلیتر در هشت بشر جداگانه ساخته شد. برای تنظیم اسیدیته در محدوده مورد نظر از محلولهای سود یک مولار و اسید کلریدریک یک مولار استفاده گردید. در تمام مراحل آزمایش درصد ماده خشک به پساب ساختگی یک درصد در نظر گرفته شد. بدین منظور، دو گرم سبوس برنج خشک به هر بشر اضافه و سپس مخلوط سبوس برنج و پساب ساختگی با اسیدیته معین، بهمدت 30 دقیقه بر روی همزن مغناطیسی با سرعت 125 دور در دقیقه قرار گرفت. در نهایت بهمنظور محاسبه درصد حذف فلزات در واحد جرم سبوس برنج و اینکه مقدار جذب عناصر کروم سه ظرفیتی و مس دو ظرفیتی در چه محیطی از نظر pH بیشتر میباشد، مخلوط پساب ساختگی و سبوس برنج با استفاده از کاغذ صافی واتمن شماره 42 از یکدیگر جدا و بهوسیله دستگاه جذب اتمی Perkin-Elmer مدل 2380 غلظت نهایی فلزات موجود در پساب و توسط دستگاه pH متر Jenway مدل 3510، pH نهایی اندازه گیری شد. دمای انجام آزمایش 1± 25درجه سانتیگراد در نظر گرفته شد. برای تعیین اثر غلظت فلز بر میزان جذب، پسابهایی با غلظتهای 70، 150، 200، 300، 400 و 500 میلیگرم در لیتر و حجم 100 میلیلیتر در شش بشر جداگانه ساخته و اثر افزایش مقدار غلظت فلزات سنگین مس و کروم بر مقدار جذب آنها توسط سبوس برنج خام خشک مورد بررسی قرار گرفت. همچنین بهمنظور بررسی اثر زمان ماند (زمان تماس ذرات سبوس برنج با یونهای فلزی در پساب ساختگی) بر مقدار جذب فلز سنگین کروم و مس توسط ذرات سبوس برنج، برای هر نمک شش ظرف از محلول ساختگی با غلظت 70 میلیگرم در لیتر و حجم محلول 100 میلیلیتر تهیه شد و در زمانهای تماس 5، 15، 30، 45، 60 و 90 دقیقه آزمایش گردید. همچنین بهمنظور مشخص کردن اثر مقدار جاذب بر میزان جذب فلزات مس و کروم، پسابهایی با غلظت 70 میلیگرم در لیتر و حجم محلول 100 میلیلیتر در دمای ثابت 1± 25درجه سانتیگراد و زمان تماس ثابت 30 دقیقه با مقادیر جاذب 25/0، 5/0، 75/0، 1، 5/1، 2، 5/2 و 3 گرم مورد آزمایش قرار گرفت (20). در خاتمه درصد حذف فلزات از پساب توسط رابطه (1) محاسبه شد (12).
(رابطه 1) 100 C0-Ct)/C0))) =درصد جذب فلزات
در این رابطه C0 و Ct بهترتیب غلظت اولیه فلزات کروم و مس در محلول و غلظت آنها بعد از انجام آزمایش میباشد. به منظور اطمینان از صحت نتایج، هر آزمایش سه بار تکرار شد.
نتایج
ارزیابی اثر pH محلول بر کارایی حذف عناصر کروم سه ظرفیتی و مس دو ظرفیتی
مقدار pH بهعنوان یکی از پیراسنجههای مهم محسوب میشود که بر واکنشهای شیمیایی و زیستی در فاضلابها تاثیر میگذارد (21).نتایج مربوط به اثر افزایش pH اولیه محلولهای ساختگی بر مقدار جذب فلزات مس و کروم توسط سبوس برنج در زمان تماس ثابت 30 دقیقه، دمای ثابت 1± 25درجه سانتیگراد و غلظت و حجم محلول ثابت (غلظت 70 میلی گرم در لیتر و حجم 100 میلیلیتر) نشان داد که تا pH برابر با 2، درصد جذب برای هر دو فلز تقریباً یکسان و ناچیز و 30-20% است. ولی با افزایش مقدار pH، روند صعودی افزایش درصد جذب برای هر دو عنصر متفاوت است، بهطوری که درصد جذب برای فلز مس بیشتر از فلز کروم میباشد و در pH برابر با 5، درصد جذب برای عناصر مس و کروم بهترتیب با 5/89 و 2/84% به بیشینه مقدار خود میرسد. مطالعات صورت گرفته توسط وانگ و همکاران (2003) نیز بهدلیل بروز همکنشیهای شیمیایی هر دو یون فلز با ذرات سبوس برنج چنین نتایجی را برای فلز مس تایید میکند (5). در pHهای پایین سطوح جاذب توسط یونهای هیدرونیوم (H+) پوشیده شده است که از نزدیکشدن یونهای فلزی به مکانهای موجود بر سطح جاذب جلوگیری بهعمل میآورد. بنابراین، کارایی سبوس برنج در حذف فلز مس بیشتر از فلز کروم ارزیابی میشود (نمودار 1).
نمودار 1- تاثیر pH بر کارایی حذف عناصر کروم و مس
(غلظت 70 میلیگرم بر لیتر، زمان تماس30 دقیقه،دمای واکنش 1±25 درجه سانتیگراد، حجم محلول 100 میلیلیتر)
ارزیابی اثر غلظت اولیه بر کارایی حذف عناصر کروم سه ظرفیتی و مس دو ظرفیتی
عامل دیگری که بر مقدار جذب یونهای فلزی توسط ذرات سبوس برنج موثر است، غلظت اولیه یونهای فلزی موجود در پساب میباشد. لذا، اثر افزایش غلظت اولیه پساب بر مقدار جذب یونهای فلزی نیز در 5 =pH، حجم محلول 100 میلیلیتر، زمان تماس ثابت 30 دقیقه، دمای ثابت 1±25درجه سانتیگراد و با غلظتهای 70، 150، 200، 300، 400 و 500 میلیگرم در لیتر مورد آزمایش قرار گرفت. نتایج نشان داد که با افزایش غلظت اولیه یونهای فلزی میزان جذب فلزات توسط ذرات سبوس برنج کاهش مییابد. این موضوع را میتوان با افزایش نسبت مکانهای فعال سطحی به کل فلزات در غلظتهای کم از یونهای فلزی و از احتمال جذب همه یونهای فلزی توسط ماده جاذب، مرتبط دانست (22). بنابراین، کارایی حذف با افزایش غلظت فلزهای مس و کروم در محلول کاهش یافته و در نتیجه به حالت اشباع میرسد. البته در این حالت میزان جذب فلز مس توسط سبوس برنج بیشتر از فلز کروم است که بیانگر کارایی بیشتر جاذب در حذف فلز مس میباشد (نمودار 2).
نمودار 2- تاثیر میزان غلظت بر کارایی حذف عناصر مس و کروم
(5pH= ، زمان تماس 30 دقیقه،دمای واکنش 1±25 درجه سانتیگراد، حجم محلول 100 میلیلیتر)
ارزیابی اثر زمان تماس بر کارایی حذف عناصر کروم سه ظرفیتی و مس دو ظرفیتی
زمان تماس از جمله عوامل موثر بر فرآیند جذب میباشد. نتایج مربوط به بررسی اثر افزایش زمان تماس بر مقدار جذب فلزات مس و کروم در نمودار 3 ارایه شده است. همانطور که مشاهده میشود با افزایش زمان تماس، درصد جذب فلزات مس دو ظرفیتی و کروم سه ظرفیتی نیز افزایش مییابد که در زمانهای اولیه تماس (30-5 دقیقه اول) میزان جذب زیاد بوده و بعد از گذشت 30 دقیقه به حالت تعادل رسیده و دیگر در عمل جذب تغییری صورت نمیگیرد. نامنی و همکاران (1387) نیز در مطالعه خود نشان دادند با افزایش زمان تماس، درصد جذب فلز کروم شش ظرفیتی از محلول افزایش مییابد. در حالت تعادل، درصد جذب عناصر مس و کروم بهترتیب 3/96 و 5/90% ثبت شد. همچنین درصد جذب برای فلز مس دو ظرفیتی بیشتر از کروم سه ظرفیتی است که بیانگر کارایی بیشتر سبوس برنج در حذف فلز مس میباشد (نمودار 3).
نمودار 3- تاثیر زمان تماس بر کارایی حذف عناصر مس و کروم
(5pH= ، غلظت70 میلیگرم بر لیتر،دمای واکنش 1±25 درجه سانتیگراد، حجم محلول 100 میلیلیتر)
ارزیابی اثر مقدار جاذب بر کارایی حذف فلزات کروم سه ظرفیتی و مس دو ظرفیتی
نمودار 4 تاثیر جرم جاذب را بر کارایی جذب یون های کروم و مس نشان میدهد. مشاهده میشود که با افزایش مقدار جاذب از 25/0 به 3 گرم در غلظت 70 میلیگرم در لیتر، حجم محلول 100 میلیلیتر، زمان تماس 30 دقیقه و دمای ثابت 1±25درجه سانتیگراد، کارایی جذب هر دو فلز افزایش یافته و پس از آن بدون تغییر باقی میماند. بدیهی است که با افزایش مقدار جاذب و پیامد آن یعنی افزایش سطح تماس جاذب، میزان جذب عناصر کروم و مس نیز افزایش مییابد. بنابراین، برای حذف کامل غلظت 70 میلیگرم بر لیتر از فلزهای مس و کروم، به 75/0 گرم از ماده جاذب نیاز است.
نمودار 4- تاثیر مقدار ماده جاذب بر کارایی حذف عناصر مس و کروم
(5pH= ، غلظت 70 میلیگرم بر لیتر،دمای واکنش 1±25 درجه سانتیگراد، حجم محلول 100 میلیلیتر)
بررسی ایزوترمهای جذب تعادلی عناصر مس دو ظرفیتی و کروم سه ظرفیتی
بررسی مدلهای ایزوترم جذب نشاندهنده رابطه تعادلی بین ماده جذب شده در سطح جاذب و غلظت ماده جذب شونده باقیمانده در داخل محلول میباشد. برای بهدست آوردن اطلاعات در مورد مدل جذب سیستم مورد مطالعه، نتایج توسط دو ایزوترم لانگمویر و فروندلیخ بررسی شد که نتایج در جدول 2 ارایه شده است. از مقایسه ضریب همبستگی بین ایزوترمهای جذب لانگمویر و فروندلیخ نتیجه حاصل شد که الگوی لانگمویر، برای جذب تعادلی عناصر مس دو ظرفیتی و کروم سه ظرفیتی بر سطح سبوس برنج دارای فرآیند صعودی بوده و روند جذب توسط جاذب از نوع شیمیایی و با ضریب همبستگی 998/0R2= ، بهصورت تک لایه اتفاق افتاده است. همچنین در این مدل، مولکولهای جذب شده با یکدیگر برهمکنشی نداشته و بر روی سایتهای مشخصی از جاذب قرار میگیرند. لذا ایزوترم مناسب برای فلزات مس دو ظرفیتی و کروم سه ظرفیتی توسط سبوس برنج، ایزوترم لانگمویر میباشد. اما در الگوی فروندلیخ، فرآیند جذب نزولی بوده و ضریب همبستگی آنها بهترتیب برای فلزات مس و کروم برابر با 924/0R2= و 932/0R2= میباشد (نمودار 6 الف و ب) که در مقایسه با الگوی لانگمویر میتوان گفت فرآیند جذب فلزات مس دو ظرفیتی و کروم سه ظرفیتی از الگوی فروندلیخ پیروی نمیکند. همانگونه که در نمودار 5 الف و ب مشخص است، در مدل لانگمویر رسمCe/qe نسبت بهCe در دمای اتاق، منجر به یک رابطه خطی میشود. بههمین دلیل، مدل لانگمویر برای فرآیند جذب مورد ارزیابی در این مطالعه مورد تایید قرار میگیرد (23).
جدول 2- پیراسنجههای ایزوترم لانگمویر و فروندیخ
مدل لانگمویر |
R2 |
b (L mg-1) |
Q max( mg g-1) |
مس دو ظرفیتی |
998/0 |
06/0 |
5/62 |
کروم سه ظرفیتی |
998/0 |
03/0 |
8/58 |
مدل فروندلیخ |
R2 |
n |
Kf(mg1- (1/n) L1/n g-1) |
مس دو ظرفیتی |
924/0 |
04/2 |
52/6 |
کروم سه ظرفیتی |
932/0 |
972/1 |
54/4 |
نمودار 5- جذب سطحی فلزات (الف) مس دو ظرفیتی و (ب) کروم سه ظرفیتی توسط سبوس برنج بر اساس مدل جذب لانگمویر
نمودار 6- جذب سطحی فلزات (الف) مس دو ظرفیتی و (ب) کروم سه ظرفیتی
توسط سبوس برنج بر اساس مدل جذب فروندلیخ
بحث و نتیجهگیری
نتایج بیانگر آن است که با افزایش اسیدیته محلول ساختگی برای هر دو فلز مس و کروم بهطور جداگانه، درصد جذب یونها سیر صعودی یکنواختی را نشان میدهد و در pH برابر با 5، به حداکثر مقدار خود میرسد. البته مقدار جذب بستگی به نوع فلز نیز دارد، بهطوریکه فلز مس قابلیت جذب بیشتری در مقایسه با فلز کروم از خود نشان میدهد. در pH بالاتر از 5، فلزات مس و کروم بهحالت ترسیب درآمده و کاهش غلظت فلزات در محلول ساختگی بهدلیل جذب آنها توسط ذرات سبوس برنج نمیباشد، بلکه بهدلیل افزایش pH محیط و افزایش غلظت یونهای هیدروژن، یونهای فلزات سنگین به حالت ترسیب در میآیند. همچنین با اندازهگیری pH نهایی محلول پس از پایان واکنش، مشخص شد که بهطور کلی pH پسابها بین 2/0 تا 9/0 کاهش یافته که دلیل آن چسبیدن فلزات به گروههای کربوکسیل در ساختمان سبوس برنج و آزادسازی یون هیدروژن میباشد. افزایش غلظت اولیه پساب از 70 به 500 میلیگرم در لیتر منجر به کاهش جذب فلزات موجود در پساب توسط ذرات سبوس برنج میشود که این کاهش مقدار جذب برای هر دو فلز مس و کروم بهترتیب برابر با 78 و 71% میباشد و دلیل آن را میتوان با اشباعشدن ذرات سبوس برنج مرتبط دانست. البته با افزایش غلظت در حضور مقادیر کافی از سبوس برنج، مقدار جذب نیز افزایش مییابد. بنابراین، در شرایط ثابت، در هر درجه از غلظت، درصد جذب بستگی به نوع فلز دارد. مطابق نتایج، ظرفیت اشباع سبوس برنج برای فلزات مس دو ظرفیتی و کروم سه ظرفیتی بهترتیب برابر با 5/98 و 8/96 میلیگرم در گرم گزارش شد. همچنین سرعت واکنش بسیار زیاد بوده و بهطور میانگین، 50% مقدار کل جذب در همان دقایق اولیه انجام شد، بهطوریکه پس از گذشت 5 دقیقه از شروع واکنش 60-50% از فلزات مس و کروم جذب شدند. البته مقدار جذب بستگی به نوع فلز داشته و برای فلز مس بیشتر از فلز کروم میباشد. دادههای ایزوترم جذب نیز نشان داد که جذب فلزات مس و کروم از مدل لانگمویر پیروی میکند. بنابراین، از سبوس برنج که بهمقدار فراوان و ارزان بهعنوان یکی از ضایعات کارگاههای شالیکوبی برنج در دسترس میباشد و بهدلیل ساختار و ترکیبات آلی آن، از توانایی بالایی در جذب فلزات سنگین مس دو ظرفیتی و کروم سه ظرفیتی برخوردار است، میتوان بهعنوان جاذبی طبیعی در تصفیه پسابهای حاوی فلزات سنگین استفاده کرد. در نهایت، کاربرد مواد آلی جاذب و بهویژه سبوس برنج در تصفیهخانههای فاضلاب صنایع بهدلیل صرفه اقتصادی، کارایی قابل قبول و حفظ سلامت محیط در مقایسه با سایر روشهای حذف فلزات سنگین مانند اسمز معکوس، رزینهای تعویض یون، تهنشینی شیمیایی و غیره توصیه میشود.
منابع