امکان سنجی کاهش شوری آب توسط جاذب های زیستی پوسته برنج و صدف

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی آبخیزداری، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری

2 استاد دانشگاه علوم کشاورزی ومنابع طبیعی ساری

3 پژوهشکده ژنتیک و زیست فناوری طبرستان، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری

4 گروه علوم پایه، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری

چکیده

در پژوهش حاضر، ظرفیت جذب ترکیبات زیستی پوسته برنج و پوسته صدف مورد بررسی قرار گرفت. ذرات در 5 اندازه841 ، 400، 177، 125 و 74 میکرومتر، با الک­های استاندارد ASTM دانه بندی شدند. محلول­های آب نمک با غلظت­های در گستره (25، 50، 100، 200،300،500، 750، 1000، 3000، 5000، 7000 و 10000 میلی گرم بر لیتر) تهیه گردیدند. تاثیر پارامترهای اندازه ذرات، مقدار جاذب، زمان تماس و سرعت بهم خوردن محلول بر حذف نمک سدیم کلراید، آزمایش های ایستا در دمای٢٥ درجه سانتی‌گراد مورد بررسی قرار گرفتند. در این روش محلول سدیم کلراید با مقادیر مشخصی از جاذب‌ها روی دستگاه شیکر با سرعت ثابت rpm 200 و در فواصل زمانی 10، 15، 25، 35، 45، 60 و 120 دقیقه مخلوط شدند. سپس نمونه ها در دستگاه سانتریفیوژ با سرعت rpm 10000 به مدت 10 دقیقه سانتریفیوژ شده و محلول بالایی برای تیتراسیون کلر سنجی مورد استفاده قرار گرفت. تاثیر مقادیر مختلف جاذب‌ها بر میزان جذب نمک نشان می‌دهند که برای تمامی نمونه ها در مقدار 2 گرم بیشترین جذب صورت گرفته است. با افزایش مقدار جاذب پوسته برنج و پوسته صدف از 5/0 گرم به 2 گرم، درصد جذب به ترتیب از 51 به 58 و 27 به 42 درصد رسید. بررسی اثر اندازه ذرات جاذب بر میزان نمک جذب شده، نشان داد  اندازه 74 میکرون بیشترین کارایی را در جذب نمک دارد. پارامتر زمان تماس برای پوسته برنج 25 دقیقه و صدف 15 دقیقه به طور تقریبی ثابت و به تعادل رسیده است. طبق مدل های ایزوترمی، پوسته برنج از مدل لانگمویر و پوسته صدف از مدل فروندلیچ تبعیت می کند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Feasibility of water salinity reduction by rice husk and shell as bio sorbent

نویسندگان [English]

  • Ftemah Shokrian 1
  • Karim Solaimani 2
  • Ghorbanali Nematzadeh 3
  • pooriya biparva 4
1 Assit prof, of Watershed Management, Sari Agricultural Sciences and Natural Resources
2 Professor of Sari Agricultural Science and Natural Resources.Department of rang and watershed managemen
3 Prof., Sari University of Genetic & Agricultural Biotechnology Research Institute
4 4Assit prof, Department of Basic Sciences, Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University
چکیده [English]

This study investigated the adsorption capacity of rice husk and seashell compounds. Particles were classified in five different sizes of 841, 400, 177, 125 and 74 µm which based on ASTM sieves. Sodium chloride solution was prepared in different concentration of 25, 50, 100, 200, 300, 500, 750, 1000, 3000, 5000, 7000 and 10000 ppm.  The effects of the sizes, dosage, contact time, rate of mixing with duration of 10, 15, 25, 35, 45, 60 and 120 minutes for the salt removal done with batch experiments in 25oC. in this method the sodium chloride solution with certain amounts of adsorbent put on a shaker device with constant speed of 200 rpm and were mixed at intervals of 10, 15, 25, 35, 45, 60 and 120 minutes. Then the samples in centrifuged with 10000 rpm in 10 minute and the upper solution used for chloride titration. The effects of different amount of absorbent on salt absorbance showed that for all samples the highest absorbance is related to the range of 2 gram. Due to increasing of absorbents quantity from 0.5 to 2 gr, the absorbance percentage of rice husk and sea shell from 51 to 58 and 27 to 42 respectively. Among the used sizes of particles the most efficiency was related to the size of 74 µm in salt absorption. The optimum time of used samples was identified as 25 and 10 min for rice husk and sea shell respectively. Based on isotherm model, rice husk followed langmouir model, while seashell followed Freundlich

کلیدواژه‌ها [English]

  • Keywords: Salt water
  • Biological materials
  • Isotherm models
  • Adsorbent capacity

 

منابع

اسفرم، ا.، و م. فتحی. 1392. حذف رنگزای آنیونی مستقیم قرمز B12 از محلول‌های آبی با استفاده از جاذب کاه گندم: مطالعات ایزوترمی، سینتیکی و ترمودینامیکی. نشریه علمی پژوهشی علوم و فناوری رنگ، سال هفتم، شماره 3، ص 223-235.

توکلی، م.، و م. طباطبایی. 1378. آبیاری با فاضلاب تصفیه شده. مجموعه مقالات همایش جنبه‌های زیست محیطی استفاده از پساب در آبیاری. دانشگاه شهید چمران اهواز، ص 2628-1.

خلقی، س.، بدیعی، خ.، و ح. احمدی. 1391. بررسی ایزوترم و سینتیک جذب زیستی رنگزای اسیدی قرمز 14 از محلول آبی با استفاده از گیاه آزولای گونه A.Filiculodes. نشریه علمی پژوهشی علوم و فناوری رنگ شماره 6، ص 346-337.

سعادتجو، ن.، م.، رسولی فرد، و ا. حیدری. 1387. حذف رنگزای بازیک قرمز 46 از آب آلوده با استفاده از جاذب ارزان قیمت تکه های سخت شده سیمان سفید پرتلند. نشریه علمی پژوهشی علوم و فناوری رنگ، شماره 2، ص 221-226.

شامحمدی حیدری، ز. و م. خواجه. 1389. اثر تغییرات جرم جاذب خاک اره بر جنبشی جذب فلز کروم در محیط آبی. مجله محیط شناسی دانشگاه تهران. سال سی و ششم، شماره 56، ص 61-68.

شامحمدی حیدری، ز.، معاضد، ه.، ن. جعفرزاده حقیقی، و ن. پوررضا. 1386. بررسی تأثیر غلظت سدیم بی کربنات بر افزایش ظرفیت جاذب پوسته شلتوک در حذف کادمیوم از محیط آبی. مجله علوم دانشگاه شهید چمران اهواز، شماره 17، ص 136- 126.

عابدی کوپایی، ج.، و م. اصفهانی. 1391. نمک زدایی از آب توسط نانوذرات خاکستر پوسته های برنج و بادام. مجموعه مقالات چهاردهمین کنفرانس بین المللی نانو ساختارها، جزیره کیش، ص1150-1152.

کاکاوندی، ب.، ر. رضایی کلانتری، ع. اسرافیلی، ا. جنیدی جعفری، و ع. آذری. 1392. ایزوترم، سینتیک و ترمودینامیک جذب رنگزای راکتیو آبی 5 (RB5) با استفاده از کامپوزیت مغناطیسی کربن فعال و نانو ذرات Fe3O4. نشریه علمی- پژوهشی علوم و فناوری رنگ، سال هفتم، شماره 3، ص 237-248.

محمدی گله زن، م.، و ش. شامحمدی. 1391. مقایسه جاذب‌های کربن فعال، خاک اره، پوسته فندق و پوسته بادام در حذف نیکل از محیط آبی. آب و فاضلاب، شماره 3، ص 71-79.

محمودی، ن.م.، ب. حیاتی، و م. آرامی. 1390. بررسی ایزوترم و سینتیک رنگبری پساب رنگی نساجی حاوی رنگزاهای مستقیم  و اسیدی با استفاده از هسته خرما. نشریه علمی پژوهشی علوم و فناوری رنگ، شماره 5، ص 325-333.

نقی‌زاده، ص.، و ا. اسماعیلی. 1393. جذب بیو لوژیکی سرب موجود در شیر توسط جاذب پوست پرتقال با اصلاح قلیایی. فصلنامه علوم و صنایع غذایی، شماره 43، ص 79-89.

یوسفی، ذ.، ر. ض.، محمدپور تهمتن، و ع. مشایخ صالحی. 1392. تعیین بازده پوسته صدف دو کفه ای در حذف سرب از محلول­های آبی با مدل طرح مرکب مرکزی (CCD) و بهینه‌سازی عوامل موثر. مجله دانشگاه علوم پزشکی مازندران، شماره 108، ص 54-67.

Abdel-Ghani, N.T., M. Hefny and G. A. F. M. El- Chaghaby. 2007. Removal of lead from aqueous solution using low cost abundantly available adsorbents.  Int. J. Environ. Sci. Tech., 4 (1): 67-73.

Ajmal, M., R. A. K. Rao. S. Anwar, J. Ahmad and  R. Ahmad. 2003. Adsorption studies on rice husk: removal and recovery of Cd (II) from wastewater. BioresTechnol 86(2): 147- 149.

Amin, N. K. 2009. Removal of direct blue-106 dye from aqueous solution using new activated carbons developed from pomegranate peel: Adsorption equilibrium and kinetics. J. Hazard. Mater165:52–62.

Annadurai , A., R. Juang and D. Lee. 2002. Adsorption of heavy metals from water using banana and orange peels. J. of Water Sci. Technol 47 (1):185-190.

Basava Rao, V. V., and S. Ram Mohan Rao. 2006. Adsorption studies on treatment of textile dyeing industrial effluent by fly ash. Chemical Engineering Journal 116: 77-84.

Brown, P. and I.A. Jefcoat. 2000. Evaluation of the adsorptive capacity of peanut hull pellets for heavy metals in solution.  Advances in Environmental Research 4:19-29.

Bulut, Y., and H. Aydın. 2006. A kinetics and thermodynamics study of methylene blue adsorption on wheat shells. Desalination 194: 259-67. 

Chen, S., Q. Yue, B. Gao and X. Xu. 2010. Equilibrium and kinetic adsorption study of the adsorptive removal of Cr (VI) using modified wheat residue. Journal of Colloid and Interface Science 349(1):256-64.

Erdem, E., G. Colgecen and R. Donat. 2005. The removal of textile dyes by diatomite earth. J. Coll. Inter. Sci 282: 314-319.

Ertas, M., B. Acemioglu, M. Hakki Alma and M. Usta. 2010. Removal of methylene blue from aqueous solution using cotton stalk, cotton waste and cotton dust. Chemical Engineering Journal 183: 421-427.

Fabrianto, J., A. NatasiaKosasiah , J. Sunarso and Y.H. Ju. 2009. Equilibrium and kinetic studies in adsorption of heavy metals using biosorbent: A summary of recent studies. J. of Hazardous Materials 162:616-645.

Freundlish, H. 1906. Over the adsorption in solution. J. PHys.Chem 57:385-470.

Hameed, B. H., A.T.M. Din and A.L. Ahmad. 2007. Sorption of methylene blue onto bamboo based activated carbon: kinetics and equilibrium studies. Journal of Hazardous Materials 141: 819 -825.

Hamidpour, M., M. Kalbasi, M. Afyuni, Shariatmadari, H. P.E. Holm and H.C.Hansen. 2010. Sorption hysteresis of Cd (II) and Pb (II) on natural zeolite and bentonite. J Hazard Mater, 181(1-3):686-91.

Han, R., J. Zhang, W. Zou, H. Xiao, J. Shi and H. Liu. 2006. Biosorption of copper (II) and lead (II) from aqueous solution by chaff in a fixed-bed column. J. Hazard. Mater, 133: 262-268.

Jimenez, M. M. D., M. P. E., Gonzalez, and A. A. P. Cid. 2005. Adsorption interaction between natural adsorbents and textile dyes in aqueous solution. Colloids Surf. 254(1-3): 107–114.

Issabayeva, G., M. K. Aroua, and N. M. Sulaiman. 2008. Continuous adsorption of lead ions in a column packed with palm shell activated carbon. J Hazard Mater, 155(1-2): 109-13.

Kang, E. T., K. G. Neoh and K.L. Tan. 1998. Polyaniline: A polymer with many interesting intrinsic redox states. J. Prog. Polym. Sci 23: 277–324.

Keith, J., S. Stockwell, D. Ball, K. Remillard, D. Kaplan and T. Thannhauser. 1993. Comparative analysis of macromolecules in mollusc shells. Comparative Biochemistry and Physiology Part B: Comparative Biochemistry. 105:( 3–4): 487–496

Langmuir, I. 1916. The constitution and fundamental properties of solids and liquids. Am. Chem. Soc 38:2221–2295.

Moussavi G, and R. Khosravi. 2010. Removal of cyanide from wastewater by adsorption onto pistachio hull wastes: parametric experiments, kinetics and equilibrium analysis. J Hazard Mater. 183(1-3): 724-30.

Ok Y. S., J. E.Yang, Y. S. Zhang, S. J. Kim and D.Y. Chung. 2007. Heavy metal adsorption by a formulated zeolite-Portland cement mixture. J Hazard Mater, 147(1-2): 91-96.

Ozer A., and D.Ozer. 2003. Comparative study of the biosorption of Pb(II), Ni(II) and Cr(VI) ions onto S. cerevisiae: Determination of biosorption heats. J. of Hazardous Materials 100(1-3):219-229.

Raji, C., G. N. Manju and T. S. Anirudhan. 1997. Removal of heavy metal ions from water using sawdust–based activated carbon. Indian J. Engineer Mater Science, 4:254-260.

Rao M., and A. G. Bhole. 2001. Chromium removal by adsorption using fly ash bagasse. Journal of Indian Water Works Association 1:97-100.

Rao, M. M., D. K. Ramana K. Seshaiah, M.C. Wang and S.W. Chang Chien.  2009. Removal of some metal ions by activated carbon prepared from Phaseolus aureus hulls. Journal of Hazardous Materials, 166 (2-3): 1006-1013.

Sar, I.A., and M. Tuzen. 2009. Kinetic and equilibrium studies of biosorption of Pb(II) and Cd(II) from  aqueous solution by macrofungus (Amanita rubescens) biomass. J. of Hazardous Materials, 164(2-3):1004-1011.

Tarley, C.  R. T., S.  L. C. Ferreira, and M. A. Z. Arruda. 2004. Use of modified rice husks as a natural solid adsorbent of trace metals: Characterization and development of an on-line preconcentration system for cadmium and lead determination by FAAS. Microchemical Journal, 77: 163-175.

Wan Ngah, W.S., and M. A. K. M. Hanafiah. 2008. Adsorption of copper on rubber (Heveabrasiliensis) leaf powder: Kinetic, equilibrium and thermodynamic studies. Biochem Eng J, 39(3):521-30.

Wang, X., N. Zhu and B.Yin. 2008. Preparation of sludge-based activated carbon and its application in dye wastewater treatment. J. Hazard. Mater, 153: 22–27.

Weiss, I. M., V. Schonitzer, N. Eichner, and M. Sumper. 2006. The chitin synthase involved in marine bivalve mollusk shell formation contains a myosin domain. FEBS Lett , 580(7): 1846-52.

Williams, C.J., D. Aderhold  and R.G.J. Edyvean. 1998. Comparison between biosorbents for the removal of metal ions from aqueous solutions. Water Res, 1(32): 216- 22.

Xiao, H., H. Peng, S. Deng, X.Yang and Y. Zhang. 2012. Preparation of activated carbon from edible fungi residue by microwave assisted K2CO3 activation Application in Reactive Black 5 adsorption from aqueous solution. Bioresource Technology, 111:127-133.

Yazdanbakhsh, M. H., S. Tavakkoli and M. Hosseini. 2011. Characterization and evaluation catalytic efficiency of La0.5Ca0.5NiO3nanopowders in removal of reactive blue 5 from aqueous solution. Desalination, 281:388–395.