ارزیابی ویژگی‌ها و کاربرد جاذب حاصل از لجن تصفیه آب فعال شده در حذف سرب از نمونه‌های آبی

با توجه به رشد صنعت و افزایش نرخ ورود آلاینده‌ها به زیست کره، توجه متخصصان محیط‌زیست به آلاینده‌ها، تعیین مقدار و حذف آن بیشتر شده است. در این میان به‌دلیل ویژگی‌های منحصربه‌فرد فلزات و سمیّت ویژه برخی از آنها، این دسته آلاینده‌ها به‌عنوان یکی از اولویت‌های بررسی پژوهشگران علوم محیطی قرار گرفته است. در این پژوهش یک روش جدید مبتنی بر فعال‌سازی لجن واحدهای تصفیه آب به‌عنوان جاذبی ارزان و در دسترس برای حذف یون‌های فلز سنگین‌ سرب ارائه شد. جاذب فعال شده با روش‌های مختلف مانند طیف‌بینی مادون قرمز تبدیل فوریه، پراش پرتو ایکس، آنالیز سطح، میکروسکوپی الکترونی روبشی و فلوئورسانس اشعه ایکس شناسایی شد. در ادامه اثر عوامل مختلف مانند ph، زمان تماس، غلظت اولیه و دوز جاذب بر کارایی حذف سرب بررسی شد. سپس ایزوترم‌های جذبی (لانگمیر، فروندلیچ، تمکین) و سینتیک جذب (شبه‌مرتبه اول و شبه‌مرتبه دوم) این فلز با جاذب ذکر شده بررسی شد. در ادامه بررسی اثر یون‌های بالقوه مزاحم بر روی جذب سرب بررسی شد. سپس پژوهش‌های واجذب و بررسی کاربرد روش در تصفیه نمونه‌های حقیقی انجام شد و در نهایت ظرفیت جذب و زمان جذب برای جاذب استفاده شده در این پژوهش و روش‌های گزارش شده مقایسه شد. شرایط بهینه به‌منظور به‌دست آوردن بیشترین کارایی حذف صورت به‌دست آمده عبارت‌اند از ph نمونه معادل 7.5، زمان جذب 15 دقیقه، میزان جاذب 0.3 گرم، غلظت اولیه سرب 20 میلی‌گرم در لیتر، دور همزن 200 دور در دقیقه. نتایج بررسی ایزوترم‌های جذبی نشان داد که فرایند جذب از مدل لانگمیر تبعیت می‌کند و بیشینه ظرفیت جذب برابر با 54.9 میلی‌گرم بر گرم و ثابت لانگمیر برابر با 0.973 میلی‌گرم در  لیتر در این پژوهش به‌دست آمد. افزون بر این، بررسی‌ها نشان داد که فرایند جذب از سینتیک شبه‌مرتبه دوم تبعیت می‌کند. مقایسه ظرفیت جذب و زمان جذب جاذب‌های مختلف نشان داد که جاذب استفاده شده در این پژوهش بیشترین ظرفیت جذب و کمترین زمان جذب در مقایسه با سایر جاذب‌ها گزارش شد. پژوهش‌های واجذب نشان داد محلول 0.25 مولار هیدروکلریک اسید قادر است تا یون‌های سرب را با بازده 98 درصد از جاذب جدا کند. به‌طور کل می‌توان نتیجه گرفت که لجن واحدهای تصفیه آب به‌عنوان جاذبی ارزان و در دسترس برای حذف یون‌های فلز سنگین‌ سرب قابل‌استفاده است.

Characterization and Application of Activated Water Treatment Sludge for Removing Pb(II) Ions from the Water Sample

The problem of toxicmetalcontaminated water has become a great environmental concern and presents significant hazards to the public health and economy. In this study, drinking water treatment sludge was activated and used as an efficient, cheap and cost effective sorbent in the removal of Pb (II) ion from water samples. The prepared material was characterized by Fourier transfer infrared spectroscopy (FTIR), Xray powder diffraction (XRD), scanning electronic microscopy (SEM), surface analysis (BET method) and Xray fluorescence (XRF) analysis. The effects of various parameters such as the solution pH, adsorption time, adsorbent dosage, and initial metal ion concentration upon adsorption were investigated. Equilibrium isotherm studies were carried out with different initial concentrations of Pb (II), and three models (Langmuir, Freundlich and Temkin isotherms) were utilized to analyze the equilibrium adsorption data. The best adsorption performance was obtained at the following conditions: pH of sample, 7.5; contact time, 15 min; adsorbent dosage, 0.3 g; intitial concentration of Pb (II), 20 mg/L; agitation speed, 200 rpm. The results revealed that the adsorption process obeyed the Langmuir model, with the maximum monolayer capacity (qmax) and the Langmuir constant (KL) calculated as 54.9 mg/g and 0.973 mg/L, respectively. Kinetic studies indicated that the adsorption process followed a pseudosecondorder model based on the obtained R2 values. Comparison study with the other natural adsorbents revealed that the activated sludge has the highest adsorption capacity and provides the lowest adsorption time. Desorption study exhibited that the Pb (II) ions can be desorbed from the adsorbent by 0.25 mol/L HCl solution with a recovery percentage of 98%. The results exhibited that activated sludge is an efficient and costeffective material for the adsorption of Pb (II).