کاربرد جلبک قهوه‌ای پیش تصفیه شده با کلسیم کلرید برای حذف فلزهای سنگین از پس‌آب تأسیسات فرآوری شیمیایی اورانیم اصفهان

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 پژوهشکده ی چرخه ی سوخت هسته ای، پژوهشگاه علوم و فنون هسته ای، سازمان انرژی اتمی، صندوق پستی: 8486-11365، تهران ـ ایران

2 پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای، سازمان انرژی اتمی ایران، صندوق پستی: 836-14395، تهران ـ ایران

چکیده

پارامترهای فرایندی جذب زیستی فلزهای سنگین از پس‌آب تأسیسات فرآوری شیمیایی اورانیم اصفهان با استفاده از زیست جاذب سیستوسریا ایندیکا بررسی و میزان جذب فلزهای سنگین اورانیم، نیکل و مس، با استفاده از جلبک طبیعی، آماییده شده با محلول فرم‌آلدیید و محلول 2CaCl مطالعه و مشخص شد. جلبک آماییده شده با کلسیم کلرید، عملکرد بهتری نسبت به دو جاذب دیگر داشت. pH برابر 5 و زمان تعادل 120 دقیقه به عنوان شرایط بهینه به دست آمد. هم‌چنین سینتیک درجه‌ی دو بهترین تطابق با داده‌های آزمایشگاهی را داشت و مرحله‌ی واکنش شیمیایی مرحله-ی تعیین‌کننده‌ی واکنش تشخیص داده شد. از طرفی با افزایش مقدار زیست جاذب، از میزان جذب بر واحد وزن جاذب کاسته شد. هم‌چنین تجزیه‌ی فلوئورسانی پرتو ایکس (XRF) نشان داد که دیگر فلزهای سنگین موجود در پس‌آب نیز بر روی جاذب فرآوری شده با کلسیم کلرید جذب می‌شوند. بررسی نتایج تجزیه‌ی تبدیل فوریه‌ی زیر قرمز (FTIR) قبل و بعد از تماس جاذب با پس‌آب نشان داد که گروه‌های عاملی هیدروکسیل، کربوکسیل و آمین روی جاذب بیش‌ترین نقش را در جذب فلزهای سنگین از پس‌آب بر عهده داشته‌اند. هم‌چنین نتایج تخلخل-سنجی (BET) حاکی از آن بود که جذب شیمیایی فلزهای سنگین منجر به تغییر ساختار زیست جاذب می‌شود.
 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Application of Ca-Pretreated Brown Alga for Heavy Metals Removal from Esfahan Uranium Conversion Facility (UCF) Wastewater

نویسندگان [English]

  • Alireza Keshtkar 1
  • Fatemeh Kafshgari 2
چکیده [English]

The effect of heavy metals biosorption process parameters from the Esfahan Uranium Conversion Facility (UCF) wastewater by Cystoseira indica biomass was determined. The sorption capacities of heavy metals (U, Ni, and Cu) were studied by untreated biomass, biomass treated by formaldehyde and biomass treated by calcium solution and was concluded that the biosorption performance of biomass treated by calcium solution was better than the other adsorbents. Furthermore, the pH of 5 and equilibrium time of 120 min were obtained as the optimum conditions. Also, the kinetic data were well fitted with the pseudo-second-order kinetic model and the chemical reaction step was recognized to be the controlled- rate step. On the other hand, the results showed that the biosorption capacity decreased by increasing the biomass concentration. Also, the XRF analysis showed that the other heavy metals in wastewater were adsorbed by the Ca-pretreated brown algae. The FTIR analysis of adsorbent before and after the contact with wastewater showed that the functional groups of hydroxyl, carboxyl and amin had the most important role in the heavy metal sorption. Also, the BET analysis showed that the chemical adsorption of heavy metals changed the cell wall structure of biomass.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Brown Algae
  • Uranium Conversion Wastewater
  • Heavy metals removal
  • Uranium
  • Nickel
  • Copper

1. S.S. Ahluwalia, D. Goyal, Microbial and plant derived biomass for removal of heavy metals from wastewater, Bioresource Technol, 98 (2007) 2243–2257.

2. N. Chatterjee, Biosorption of cadmium by fungi. Submitted as a major project in partial fulfillment of the requirements for the award of degree of Master of Science in Biotechnology, Biotech. Environ. Sci, (Deemed University) (2006).

3. B. Volesky, Sorption and Biosorption, BV Sorbex, Inc., Canada (2003).

4. R. Dabbagh, Biosorption and bioaccumulation of cesium-137 and strontium-90 by isolated and purified cyanobacteria and dried biomass of brown algae, Phd Dissertation, Environmental Engineering Department, University of Tehran (2006).

5. J. Wang, C. Chen, Biosorbents for heavy metals removal and their future, Biotechnol. Advances, 27 (2009) 195–226.

6. C.C.V. Cruz, A.C.A. Costa, C.A. Henriques, A.S. Luna, Kinetic modeling and equilibrium studies during cadmium biosorption by dead Sargassum Sp. Biomass, Bioresour. Technol. 91 (2004) 249-257.

7. P. Kaewsarn, Q. Yu, Cadmium (II) removal from aqueous solutions by pretreated biomass of marine algae Padina Sp, Environ Pollut, 112 (2001) 209-213.
8. A. Sari, M. Tuzen, Biosorption of Cadmium(II) from aqueous solution by red algae (Ceramium virgatum): Equilibrium, Kinetic and thermodynamic studies, J Hazard Mater, 157 (2008) 448-454.

9. S. Scliiewer, Multi-metal ion exchange in biosorption, Department of Chemical Engineering: McGi University, Montreal, Canada, (1996) 14.

10. Christian Brother University, Lecture Note (2004).

11. R.M. Gabr, S.H.A. Hassan, A.A.M. Shoreit, Biosorption of lead and nickel by living and non-living cells of Pseudomonas aeruginosa ASU 6a, Biodeterioration & Biodegradation, 62 (2008) 195-203.

12. Moataza, M. Saad, Chelating Ability of the Chitosan-glucan Complex from Aspergillus niger NRRL595 Biomass Recycling in Citric Acid Production. Research Journal of Agriculture and Biological Sciences, 2 (2006) 132-136.

13. G.C. Panda, S.K. Das, A.K. Guha, Biosorption of cadmium and nickel by functionalized husk of Lathyrus sativus. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, 62 (2008) 173–179.

14. P.X. Sheng, Y.-P. Ting, J.P. Chen, L. Hong, Sorption of lead, copper, cadmium, zinc, and nickel by marine algal biomass: characterization of biosorptive capacity and investigation of mechanisms, Journal of Colloid and Interface Science, 275 (2004) 131-141.