مقایسه تاثیر کربنات، ظرفیت تبادل کاتیونی و سطح ویژه بر قابلیت نگهداری آلاینده فلز سنگین در بنتونیت، کائولینیت و نانو رس

زمینه و هدف: سه عامل کربنات، ظرفیت تبادل کاتیونی و سطح ویژه نقش قابل توجه ای در نگهداری آلاینده های فلز سنگین توسط خاک ایجاد می کنند. از سوی دیگر میزان و نقش هرکدام از این سه عامل در قابلیت نگهداری آلاینده فلز سنگین به وضوح مشخص نیست. بر این اساس، هدف این تحقیق مطالعه آزمایشگاهی نقش هر کدام از عوامل فوق در قابلیت خاک به نگهداری آلاینده های فلز سنگین برای استفاده در پروژه های ژئوتکنیک زیست محیطی است. در این مقاله با استفاده از نمونه های رسی بنتونیت (با حضور 8% کربنات طبیعی، سطح ویژه قابل توجه و ظرفیت تبادل کاتیونی زیاد)، کائولینیت (با حضور 4% کربنات طبیعی، سطح ویژه کوچک و ظرفیت تبادل کاتیونی کم)، نانو رس صنعتی کلوزایتna+ (عدم حضور کربنات، سطح ویژه بزرگ و ظرفیت تبادل کاتیونی قابل توجه)، نانو رس صنعتی کلوزایتb30 (عدم حضور کربنات، سطح ویژه بسیار بزرگ و ظرفیت تبادل کاتیونی کم)، و نمونه نانو رس آزمایشگاهی اسالبی (slb) (عدم حضور کربنات، سطح ویژه بزرگ و ظرفیت تبادل کاتیونی قابل توجه)، بررسی سه عامل تاثیر گذار فوق بر قابلیت خاک های رسی در نگهداری آلاینده فلز سنگین مورد ارزیابی آزمایشگاهی قرار گرفته است. روش بررسی: در این پژوهش با انجام یک سری آزمایش های ژئوتکنیک زیست محیطی، فرایند اندرکنش نمونه های رسی کائولینیت و بنتونیت و نانورس های صنعتی کلوزایتna+ و کلوزایتb30 و نانو رس آزمایشگاهی با نام اختصار اسالبی (slb) با آلاینده های فلز سنگین سرب و مس مورد مطالعه، تجزیه و تحلیل آزمایشگاهی قرار گرفته است. بحث و نتیجه گیری: بررسی ظرفیت بافرینگ، پراش اشعه ایکس و میزان نگهداری فلزات سنگین سرب و مس به وسیله نانوذرات اصلاح شده نشان می دهد که در مقایسه ظرفیت تبادل کاتیونی، سطح ویژه و کربنات، بخش قابل توجهی از ظرفیت بافرینگ خاک ناشی از حضور کربنات است. بر اساس نتایج پژوهش حاضر مشخص شد که ترتیب تاثیر عوامل حضور کربنات، ظرفیت تبادل کاتیونی و سطح ویژه در قابلیت نگهداری آلودگی خاک را می توان به شرح ذیل نتیجه گیری نمود:  کربنات >ظرفیت تبادل کاتیونی >سطح مخصوص

Comparison of Impact of Carbonate Content, Cation Exchange Capacity and Specific Surface Area in the Retention of Heavy Metal Contaminant by Bentonite, Kaolinite, and NanoClay

Background and Objective: Carbonate, Cation exchange capacity and Specific surface area are the three factors which  play a significant role in the retention of heavy metal contaminants by the soil. However, the amount and role of each of these three factors in heavy metal retention process is not clearly known. Accordingly, this experimental study attempts to examine the role of each of these factors on the heavy metal retention process. This study has been performed by the use of bentonite clay sample (which has 8% natural carbonate, significantly large specific surface area  and cation exchange capacity), kaolinite (which has 4% natural carbonate, small specific surface area and cation exchange capacity), industrial nanoclay called Cloisite®Na+ (free of carbonate, large specific surface area and considerable cation exchange capacity), industrial nanoclay called Cloisite®30B (free of carbonate, large specific surface area  and small cation exchange capacity), and laboratory sample of nanoclay called SLB (Surface Layer Bentonite) (free of carbonate, large specific surface area  and considerable cation exchange capacity). Materials and methods: In this regard, by conducting a series of geotechnical and geoenvironmental experiments, the interaction process of kaolinite clay samples, bentonite, industrial Cloisite®Na+, industrial Cloisite®30B, and laboratory nanoclay SLB with heavy metal contaminants of lead and copper were experimentally explored and studied. Results and discussions: The analysis of experimental studies including soil buffering capacity, Xray diffraction test and the measurement of heavy metal retention by soil samples indicate that in comparing of carbonate content, cation exchange capacity, and specific surface area of soil samples the significant role of each parameter in heavy metal retention is as follows, respectively:    Carbonate > Cation exchange capacity (CEC) > Specific surface area (SSA).