ارزیابی کارایی سبوس برنج در تصفیه پساب‌های حاوی فلزات سنگین

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 مساعد^2*

hassan.parvizi@iauh.ac.ir

راضیه زندی پاک²

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 جذب به­طور      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 طریق فرآیند جذب 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

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-C_t)/C₀))) =درصد جذب فلزات

در این رابطه C₀ و C_t 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 رسمC_e/q_e  نسبت بهC_e 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

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

1. Upendra, K., Bandyopadhyay, M., 2006. Sorption of cadmium from aqueous solution using pretreated rice husk. Bioresource Technology, 97:104-109.
2. Elzahabi, M., Yong, R.N., 2001. pH influence on sorption characteristics of heavy metal in vadose zone. Engineering Geology, 60: 61-68.
3. محمد پوران، حمیدرضا، اثر فاضلاب کارخانجات چرمسازی بر میزان کروم و تعیین شکل های آن در خاک، پایان نامه کارشناسی ارشد، گروه خاکشناسی، دانشگاه فردوسی مشهد، دانشکده کشاورزی، 1382.

1. Gong, R., Guan, R., Zhao, J., Liu, X., Ni, S., 2008. Citric acid functionalizing wheat as sorbent for Copper removal from aqueous solution. Journal of Health Science, 54(2):174-178.
2. Wong, K.K., Lee, C.K., Low, K.S., Haron, M.J., 2003. Removal of Cu and Pb by tartaric acid modified rice husk from aqueous solutions. Chemosphere, 50(1): 23-28.

6. Kadiverlu, K., Thamaraiselvi, K., Namasivayam, C., 2001. Removal of heavy metals from industrial wastewaters by adsorption onto activated carbon prepared from an agricultural solid waste. Bioresource Technology, 76(1): 63-65.
7. Bishnoi, N.R., Bajaj, M., Sharma, N., Gupta, A., 2004. Adsorption of Cr (VI) on activated rice husk carbon and activated alumina. Bioresource Technology, 91: 305-307.
8. 8-Yu, B., Zhang, Y., Shukla, A., Shukla, S.S., 2001. The Removal of Heavy metals from aqueous solutions by sawdust adsorption. removal of lead and comparison of its adsorption with copper. Journal of Hazardous Materials, 84(1): 83-94 .
9. Zulkali, M.M.D., Ahmad, A.L., Norulakmal, N.H. 2006. Oryza sativa L. husk as heavy metal adsorbent: Optimization with lead as model solution. Bioresource Technology, 97: 21-25.
10. Montanher, S.F., Oliveira, E.A., Rollemberg, M.C., 2005. Removal of metal ions from aqueous solutions by sorption onto rice bran. Journal of Hazardous Materials, 117(2-3): 207-211.
11. Daifullah, A.A.M., Girgis, B.S., Gad., H.M.H., 2003. Utilization of agro-residues (rice husk) in small waste water treatment plants, Materials Letters, 57: 1723-1731.
12. Asrari, E., Tavallali, H., Hagshenas, M., 2010. Removal of Zn(II) and Pb(II) ions using rice husk in Food industrial wastewater. Journal of Applied Sciences and Environmental Management, 14(4): 159-162.
13. شهبازی، افسانه و همکاران، کاربرد مواد زاید جامد در تصفیه پساب های حاوی فلزات سنگین، مجله منابع طبیعی ایران، 1384 جلد 58، شماره 1، ص 151-158.
14. Ansari, R., 2006. Application of polyaniline and its composites for adsorption/recovery of chromium (VI) from aqueous solutions, Acta Chimica Slovenica, 53(1): 88-94.
15. محمدی، میترا و همکاران، بررسی امکان جذب فلزات سنگین فاضلاب صنعتی توسط شن،خاک و ماده آلی، مجله آب و فاضلاب، 1388، شماره 4، ص 71-81 .
16. Gao, H., Liu, Y., Zeng ,G., Xu, W., Xia, W., 2008. Characterization of Cr(VI) removal from aqueous solutions by a surplus agricultural waste—Rice straw. Journal of Hazardous Materials, 150: 446-452 .
17. محمدی، میترا، فتوت، امیر، حق نیا، غلامحسین، کاربرد فیلتر شن-خاک-پوسته برنج برای کاهش فلزات سنگین موجود در فاضلاب صنعتی، سومین کنگره ملی بازیافت و استفاده از منابع آلی تجدید شونده در کشاورزی، 1387، اصفهان، دانشگاه آزاد اسلامی واحد خورسگان، ایران.  
18. نامنی، محبوبه، علوی مقدم، سید محمد رضا، آرامی، مختار، سبوس برنج جاذب طبیعی مناسب برای حذف کروم (VI) از آب آشامیدنی، چهارمین کنگره ملی مهندسی عمران، 1387، ایران.
19. Shukla, A., Zhang, Y.H., Shukla, S.S., Dubey, P., 2002. The role of sawdust in removal of unwanted materials from water. Journal of Hazardous Materials, 95(1-2): 137-152.
20. Marshall, W.E., Champage, E.T., 1995. Agricultural byproducts as adsorbents for metal ions in labratory prepared solution and in manufacturing wastewater. Journal of Environmental Science and Health, Part A, 30(2): 24-38.
21. Zhang, Y., William Franken Berger, T., 2003. Factors affecting removal of selenate in agricultural drainage water utilizing rice straw, Science of the Total Environment. 305: 207-216.
22. Parekh, D.C., Patel, J.B., Sudhakar, P., Koshy, V.J., 2002. Removal of trace metals with mango seed powder. Indian Journal of Chemical Technology, 9: 540-542.
23. Konicki, W., Pełech, I., Mijowska, E., Jasinska, I., 2012. Adsorption of anionic dye Direct Red 23 onto magnetic multi-walled carbon nanotubes-Fe₃C nanocomposite: Kinetics, equilibrium and thermodynamics. Chemical Engineering Journal, 210: 87-95.