حذف آلودگی آرسنیت از محیط اشباع همگن و ناهمگن ستون خاک با استفاده از نانوذرات آهن

آلودگی یکی از مسائل مطرح در آب زیرزمینی است که با افزایش فعالیت‌های صنعتی، دفع فاضلاب در چاه های جذبی و برداشت بی‎‌رویه از آبخوان در حال افزایش است. یکی از آلودگی‌های رایج، سمی و خطرناک موجود در آب­ زیرزمینی، آلاینده آرسنیک است که غلظت آن در بعضی از مناطق کشور به مراتب بیشتر از حد استاندارد است. تزریق نانوذرات آهن به محیط آبخوان راهی جدید، کارامد، کم‎‌هزینه و پاک است که مطالعاتی برای حذف درجای آن در محیط آبخوان اخیراً مورد توجه محققین قرار گرفته است. هدف از این تحقیق بررسی روند حذف آرسنیت در محیط آب­ زیرزمینی توسط نانو ذرات آهن صفر با شبیه‎‌سازی یک مدل تجربی ستون خاک تک بعدی در شرایط همگن و ناهمگن در دو دانه‌‎بندی خاک و دو سرعت جریان مختلف است. بدین منظور ابتدا با انجام آزمایش‌­های پیمانه‌ای تاثیر تغییرات غلظت نانوذرات آهن و آرسنیت (as(iii)) در گذشت زمان با پارامترهای محیطی چون تغییرات دمایی و ph بررسی شد. در آزمایش‎های پیمانه‌­ای دیده شد که محیط اسیدی و دمای زیاد سرعت واکنش بین نانوذرات آهن و آلاینده آرسنیت را تسریع می نماید. سپس، در ستون خاک یک بعدی اشباع همگن، با دو قطر ذرات خاک متفاوت؛ آب آلوده به ارسنیت جاری شد و نانوذرات آهن تزریق شد. نتایج ستون‌‎های همگن نشان داد که سرعت حذف آرسنیت توسط نانوذرات آهن در حد دقیقه است که با گذشت زمان و در طول ستون خاک میزان غلظت آرسنیت تاحد مجاز شرب کاسته شده است. همچنین، در ستون ناهمگن خاک این آزمایش با دو سرعت جریان انجام شد و نتایج نشان دادند افزایش سرعت جریان و لایه‎‌بندی خاک از میزان کاهش آلاینده می‌کاهد. با پایان آزمایش‌­های ستون خاک همگن و ناهمگن دیده شد میزان آهن خاک در حد مجاز شرب بود و با هدایت ­هیدرولیکی خاک، افت جریان افزایش یافته است. در نهایت، این پژوهش نشان داد که پالایش آرسنیت در محل توسط نانوذرات آهن در ستون خاک راندمان زیادی دارد.

arsenite reduction in homogeneous and heterogeneous soil columns using iron nanoparticles

arsenic is a toxic and dangerous pollution in groundwaters. a new, efficient and low-cost method for in-situ removal of the arsenic from aquifers is by using zero-valent iron nanoparticles which has been investigated in this research by three types of laboratory experiments including batch, homogenies soil column, and heterogeneous soil column tests. batch tests have been mainly performed to investigate the effects of temperature and ph on the reaction process between the iron nanoparticles and arsenic. then, the effect of soil grain sizes and flow velocity in the arsenic remediation by iron nanoparticles have been investigated in homogeneous and heterogeneous soil columns. based on the experimental results useful graphs are presented to estimate the arsenic concentration for different time and different locations on the soil columns. the results showed the high capability of the zero-valent iron nanoparticles as a useful tool for removing the arsenic pollution from the groundwater. injected nanoparticles in the soil column, especially in the lower flow velocities and fine-grained soils have been reduced hydraulic conductivity. also, the results showed that as the flow velocity increases the remediation rate of arsenic pollution with iron nano particles decreases.