حذف 90 درصدی فلزات سنگین پساب با تولید ماده ای از ضایعات آلوده به روغن روانکار صنایع روی
کارا پیام: محققان دانشگاه صنعتی سهند موفق شده اند از ضایعات آلوده به روغن روانکار، زئولیت 4A تولید کنند که این ماده قادر می باشد یکی از چالش برانگیزترین مشکلات صنایع روی یعنی پساب حاوی فلزات سنگین را برطرف و بالاتر از 90 درصد یون های فلزی موجود در پساب صنعتی را حذف کند.
به گزارش کارا پیام به نقل از ایسنا، به نقل از ستاد نانو و میکرو، خیلی از صنایع سنگین مانند واحدهای تولید روی، حجم قابل توجهی پساب با غلظت بالای فلزات سنگین تولید می کنند؛ موادی که نه فقط جهت محیط زیست مخرب اند، بلکه می توانند منابع آب زیرزمینی و خاک را برای سال ها آلوده کنند. در چنین شرایطی، توسعه مواد جاذب پیشرفته که بتوانند هم در مقیاس صنعتی کار کنند و هم هزینه تولید پایینی داشته باشند، به عنوان یک نیاز فوری مطرح می شود. در این راستا، محققان دانشگاه صنعتی سهند موفق شده اند از یک منبع بطورکامل غیرمتعارف، ماده ای کارآمد برای حذف یون های فلزی تولید کنند: ضایعات آلوده به روغن روان کار.
ایده اصلی این تحقیق بر پایه یک تناقض جذاب بنا شد؛ تبدیل یک ماده زائد خطرناک به یک جاذب صنعتی باارزش. ضایعات رس پایه آلوده به روغن سوخته روانکار، به طور معمول در محل های دفن پسماند انباشته می شوند و تخریب آنها می تواند ده ها سال زمان ببرد. محققان دانشگاه صنعتی سهند با یک روش حرارتی جدید نشان دادند که می توان این ضایعات را به «زئولیت ۴A» تبدیل کرد؛ ماده ای که سال هاست در صنایع مختلف به عنوان جاذب یون های فلزی، نرم کننده آب و عامل تبادل یونی به کار می رود.
مسئله اصلی در این پروژه، نه فقط حذف ترکیبات آلی سمی موجود در پسماند، بلکه تبدیل آنها به یک پیش ماده مناسب برای تشکیل ساختار زئولیت بود. به عبارتی، لازم بود ضایعاتی که با روغن آلوده شده بودند، همزمان پاک سازی و فعال شوند. این پروسه با اعمال دمای بالا در مرحله «ذوب» انجام شد و بعد از آن، محققان با کنترل ترکیب شیمیایی و زمان های پیرسازی و تبلور، به موفقیت رسیدند ساختار دلخواه زئولیت ۴A را بسازند.
آنها نشان دادند که درصد بلورینگی حدود ۳۲ درصد، نقطه بهینه برای افزایش ظرفیت جذب یون های فلزی مانند Zn²⁺، Ni²⁺ و Cd²⁺ است. بلورینگی کمتر، ساختار را ناکارآمد می کرد و بلورینگی بیش از اندازه هم سبب کاهش تعداد سایت های فعال می شد. این سطح بهینه بلورینگی، زمانی قابل دستیابی بود که مراحل پیرسازی و تبلور هر دو حدود سه ساعت کنترل شوند.
نتایج آزمایش ها نشان داد که نمونه هایی که در دمای ۹۰۰ درجه سانتی گراد تهیه شده اند، بهترین عملکرد جذب را دارند. این دما سبب ایجاد شبکه متخلخل با اندازه حفره ۴۸ نانومتر شد؛ اندازه ای که امکان نفوذ آسان یون های فلزی به درون ساختار جاذب را فراهم می آورد. محققان همین طور دریافتند که بار سطحی جاذب که با «پتانسیل زتا» اندازه گیری می شود، باید حدود ۴۳- میلی ولت باشد تا شرایط برای جذب الکترواستاتیکی یون های فلزی بهینه شود.
ظرفیت جذب غائی برای یون روی، یعنی ۱۴۳ میلی گرم بر گرم، عددی قابل توجه برای یک زئولیت تولیدشده از پسماند صنعتی است. این نتیجه نشان میدهد که با تنظیم نسبت های اولیه، خصوصاً نسبت سدیم کربنات به پسماند (۱.۶۷) و مقدار هیدروکسید آلومینیوم (۰.۶۷)، می توان جاذبی با کارآیی بسیار بالا تولید کرد؛ جاذبی که نه فقط ارزش افزوده ایجاد می کند، بلکه مانع ورود پسماندهای خطرناک به محیط زیست می شود.
کاربرد اصلی این زئولیت، تصفیه پساب خروجی واحدهای تولید روی است. این پساب ها به طور معمول حاوی غلظت بالایی از یون روی و سایر فلزات سنگین هستند و در صورت عدم تصفیه مناسب، وارد رودخانه ها و منابع آب کشاورزی می شوند. آزمایش های انجام شده روی نمونه واقعی پساب صنعتی نشان داد که زئولیت ۴A تولیدشده در این تحقیق قادر می باشد بالاتر از ۹۰ درصد یون های فلزی را حذف کند.
با توجه به این نتایج امیدوارکننده، محققان تأکید می کنند که هنوز برای ورود این محصول به مقیاس صنعتی، مطالعات بیشتری ضروری است. خصوصاً عملکرد این زئولیت در سیستم های دینامیک مانند ستون های بستر ثابت، نیاز به بررسی تفصیلی دارد. هرچند وجود بقایای روغنی در پسماند اولیه سبب می شود که ترکیب خام خاصیت پلاستیکی داشته باشد و بتوان آنرا بصورت دانه، گرانول یا زمینه های متخلخل شکل داد، اما پروسه طراحی و ساخت این بسترها نیازمند آزمایش های اضافی است.
نتایج این پروژه در قالب مقاله ای با عنوان Clean-up of wastewater discharged from zinc industry through application of zeolite ۴A produced from a waste contaminated by lubricant oil components در نشریه Journal of Hazardous Materials به چاپ رسیده است.
منبع: كارا پیام
این مطلب کاراپیام را پسندیدین؟
(1)
(0)
مطالب مرتبط جدید کاراپیام
نظرات بینندگان کاراپیام در مورد این مطلب