تهیه منعقدکننده‌های شیمیایی پلی‌آلومینیم کلرید و پلی‌آلومینیم فریک کلرید برای تصفیه آب و مقایسه کارایی آن‌ها با نمونه تجاری
محورهای موضوعی : شیمی معدنیاکبر رستمی ورتونی 1 , علیرضا مرادزاده آقبلاغ 2 , علی شاکر 3
1 - استادیار شیمی معدنی گروه شیمی، دانشکده علوم پایه، دانشگاه قم، قم، ایران
2 - کارشناسی ارشد شیمی معدنی، دانشکده علوم پایه، دانشگاه قم، قم، ایران
3 - دانشجوی دکتری مهندسی پلیمر، دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران
کلید واژه: منعقدکننده‌های بسپاری, لخته‌شدن, تصفیه آب و فاضلاب, پلی‌آلومینیم کلرید, پلی‌آلومینیم فریک کلرید,
چکیده مقاله :
در این پژوهش، با توجه به مزایای کاربردی و اقتصادی منعقدکننده‌های برپایه آلومینیم، نمونه‌های پلی‌آلومینیم کلرید و پلی‌آلومینیم فریک کلرید با روشی ساده و کم‌هزینه تهیه شدند. بسپارهای تهیه‌شده با روش های طیف‌سنجی فروسرخ تبدیل فوریه (FTIR)، طیف سنجی فلوئورسانس پرتو ایکس (XRF)، میکروسکوپ الکترونی گسیل میدانی (FESEM) و طیف‌سنجی تفکیک انرژی (EDS) شناسایی شدند. برپایه طیف سنجی فروسرخ مشخص می شود که ویژگی ساختاری بسپارهای تهیه شده با منعقدکننده تجاری مشابه است. پیک های مربوط به ارتعاش های کششی نامتقارن پیوندهای Fe-OH-Fe یا Al-OH-Al و ارتعاش خمشی Fe-OH می‌توانند به ترتیب در گستره 1080 تا cm-1 1130 و cm-1 770 ظاهر شوند. حضور عناصر Al، Cl، O و Feدر نمونه های آهن دار قابل مشاهده است. در پایان، کارایی منعقدکننده‌های بسپاری در فرایند لخته‌سازی تصفیه آب با دستگاه جام آزمون موردبررسی قرارگرفت. نتیجه های به دست آمده نشان دادند که نمونه پلی‌آلومینیم کلرید (PAC)، توانایی لخته‌سازی بهتری دارد و منعقدکننده های آهن دار نقش مناسب تری در کدورت های بالاتر ایفا می کنند.
In this research, due to the practical and economic advantages of aluminum-based coagulants, the polyaluminum chloride and polyaluminum ferric chloride samples were synthesized using a simple and low-cost method. The prepared polymers were characterized by Fourier-transform infrared spectroscopy, X-ray fluorescence spectroscopy, field-emission scanning electron microscopy, and energy dispersive X-ray spectroscopy. Based on infrared spectroscopy analysis, it is determined that the structural property of the synthesized polymers is similar to that of commercial coagulant. The peaks related to asymmetric stretching vibrations of the Fe-OH-Fe or Al-OH-Al bonds and bending vibration of the Fe-OH bond can be appeared in the range of 1030-1130 cm-1 and 770 cm-1, respectively. The Al, Cl, O and Fe elements are seen in iron-containing samples Finally, the performance of polymeric coagulants in the flocculation process of water purification was investigated by the jar test apparatus. The obtained results showed that the PAC sample has a better coagulation ability and the iron-containing coagulants play a more appropriate role at higher turbidity.
[1] Shokri, A.; Desalination and Water Treatment 111, 173-182, 2018.
[2] Shokri, A.; Abdolkarimi, M.; Journal of Applied Research in Chemistry 14(4), 96-107, 2021.
[3] Shokri, A.; Journal of Applied Research in Chemistry 14(3), 96-105, 2020.
[4] Rostami-Vartooni, A.; Moradi-Saadatmand, A.; Bagherzadeh, M.; Mahdavi, M.; Iranian Journal of Catalysis 9(1), 27-35, 2019.
[5] Shokri, A.; Iran. J. Chem. Chem. Eng. 38, 113-119, 2019.
[6] Saxena, K.; Brighu, U.; Choudhary, A.; Environ. Technol. Rev. 7(1), 156-176, 2018.
[7] Vajihinejad, V.; Gumfekar, S.P.; Bazoubandi, B.; Rostami Najafabadi, Z.; Soares, J.B.; Macromol. Mate. and Eng. 304(2), 1800526, 2019.
[8] Zhang, P.; Hahn, H.H.; Hoffmann, E.; Zeng, G.; Chemosphere 57(10), 1489-1494, 2004.
[9] Yang, Z.; Gao, B.; Yue, Q.; Chemical Engineering Journal 165(1), 122-132, 2010.
[10] Zakaria, Z.A.; Ahmad, W.A.; Water, Air, & Soil Pollution. 231(6), 1-10, 2020.
[11] Cheng, W.P.; Hsieh, Y.J.; Yu, R.F.; Huang, Y.W.; Wu, S.Y.; Chen, S.M.; Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers. 41(5), 547-552, 2010.
[12] Hendricks, D.; “Fundamentals of Water Treatment Unit Processes: Physical, Chemical, and Biological”, CRC Press, USA, 2010.
[13] Lal, K.; Garg, A.; Journal of Environmental Chemical Engineering 7(5), 103204, 2019.
[14] Wei, N.; Zhang, Z.; Liu, D.; Wu, Y.; Wang, J.; Wang, Q.; Chinese Journal of Chemical Engineering 23(6), 1041-1046, 2015.
[15] Liu, B.; An, P.; Chen, J.; Xu, X.; Liu, L.; Yang, F.; Process Safety and Environmental Protection 140, 380-391, 2020.
[16] Gao, B.Y.; Chu, Y.B., Yue, Q.Y.; Wang, B.J.; Wang, S.G.; Journal of environmental management 76(2), 143-147, 2005.
[17] Wei, H.; Gao, B.; Ren, J.; Li, A.; Yang, H.; Water Research 143, 608-631, 2018.
[18] Shen, Y.H.; Dempsey, B.A.; Environment International. 24(8), 899-910, 1998.
[19] Rizzo, L.; Lofrano, G.; Grassi, M.; Belgiorno, V.; Separation and Purification Technology. 63(3), 648-653, 2008.
[20] Vijayaraghavan, G.; Sivakumar, T.; Kumar, A.V.; International Journal of Advanced Engineering Research and Studies 1(1), 88-92, 2011.
[21] Mbogo, S.A.; Journal of Environmental Health 70(7), 46-50, 2008.
[22] Saranya, P.; Ramesh, S.T.; Gandhimathi, R.; Desalination and Water Treatment 52(31-33), 6030-6039, 2014.
[23] Sadeghi, F.; Vissers, A.J.; SPE Production & Operations 35, 384-392, 2020.
[24] Aguilar, M.I.; Sáez, J.; Lloréns, M.; Soler, A.; Ortuno, J.F.; Meseguer, V.; Fuentes, A.; Chemosphere 58(1), 47-56, 2005.
[25] Shi, B.; Li, G.; Wang, D.; Feng, C.; Tang, H.; J. Hazard. Mater. 143(1-2), 567-574, 2007.
[26] Zouboulis, A.I.; Tzoupanos, N.; Desalination 250(1), 339-344, 2010.
[27] Ma, D.; Guo, M.; Zhang, M.; Journal of Mining and Metallurgy B: Metallurgy 49(2), 225-231, 2013.
[28] Jawad, A.S.; Al-Alawy, A.F.; AIP Conference Proceedings 2213, 020174, 2020.
[29] Zhang, Y.; Li, S.; Wang, X.; Ma, X.; Wang, W.; Li, X.; Separation and Purification Technology 146, 311-316, 2015.
[30] Li, F.; Jiang, J.Q.; Wu, S.; Zhang, B.; Chem. Eng. J. 156(1), 64-69, 2010.
[31] Tzoupanos, N.D.; Zouboulis, A.I.; Tsoleridis, C.A.; Colloids and Surfaces A: Physicochemical Engineering Aspects 342(1-3), 30-39, 2009.
[32] Liao, Y.; Tang, X.; Yang, Q.; Chen, W.; Liu, B.; Zhao, C.; Zhai, J.; Zheng, H; RSC Adv. 7(32), 19856-19862, 2017.
[34] Kumar, M.; Puri, A.; Indian J. Occup. Environ. Med. 16(1), 40–44, 2012.
[35] Maćczak, P.; Kaczmarek, H.; Ziegler-Borowska, M.; Materials 13, 3951-3992, 2020.
_||_[1] Shokri, A.; Desalination and Water Treatment 111, 173-182, 2018.
[2] Shokri, A.; Abdolkarimi, M.; Journal of Applied Research in Chemistry 14(4), 96-107, 2021.
[3] Shokri, A.; Journal of Applied Research in Chemistry 14(3), 96-105, 2020.
[4] Rostami-Vartooni, A.; Moradi-Saadatmand, A.; Bagherzadeh, M.; Mahdavi, M.; Iranian Journal of Catalysis 9(1), 27-35, 2019.
[5] Shokri, A.; Iran. J. Chem. Chem. Eng. 38, 113-119, 2019.
[6] Saxena, K.; Brighu, U.; Choudhary, A.; Environ. Technol. Rev. 7(1), 156-176, 2018.
[7] Vajihinejad, V.; Gumfekar, S.P.; Bazoubandi, B.; Rostami Najafabadi, Z.; Soares, J.B.; Macromol. Mate. and Eng. 304(2), 1800526, 2019.
[8] Zhang, P.; Hahn, H.H.; Hoffmann, E.; Zeng, G.; Chemosphere 57(10), 1489-1494, 2004.
[9] Yang, Z.; Gao, B.; Yue, Q.; Chemical Engineering Journal 165(1), 122-132, 2010.
[10] Zakaria, Z.A.; Ahmad, W.A.; Water, Air, & Soil Pollution. 231(6), 1-10, 2020.
[11] Cheng, W.P.; Hsieh, Y.J.; Yu, R.F.; Huang, Y.W.; Wu, S.Y.; Chen, S.M.; Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers. 41(5), 547-552, 2010.
[12] Hendricks, D.; “Fundamentals of Water Treatment Unit Processes: Physical, Chemical, and Biological”, CRC Press, USA, 2010.
[13] Lal, K.; Garg, A.; Journal of Environmental Chemical Engineering 7(5), 103204, 2019.
[14] Wei, N.; Zhang, Z.; Liu, D.; Wu, Y.; Wang, J.; Wang, Q.; Chinese Journal of Chemical Engineering 23(6), 1041-1046, 2015.
[15] Liu, B.; An, P.; Chen, J.; Xu, X.; Liu, L.; Yang, F.; Process Safety and Environmental Protection 140, 380-391, 2020.
[16] Gao, B.Y.; Chu, Y.B., Yue, Q.Y.; Wang, B.J.; Wang, S.G.; Journal of environmental management 76(2), 143-147, 2005.
[17] Wei, H.; Gao, B.; Ren, J.; Li, A.; Yang, H.; Water Research 143, 608-631, 2018.
[18] Shen, Y.H.; Dempsey, B.A.; Environment International. 24(8), 899-910, 1998.
[19] Rizzo, L.; Lofrano, G.; Grassi, M.; Belgiorno, V.; Separation and Purification Technology. 63(3), 648-653, 2008.
[20] Vijayaraghavan, G.; Sivakumar, T.; Kumar, A.V.; International Journal of Advanced Engineering Research and Studies 1(1), 88-92, 2011.
[21] Mbogo, S.A.; Journal of Environmental Health 70(7), 46-50, 2008.
[22] Saranya, P.; Ramesh, S.T.; Gandhimathi, R.; Desalination and Water Treatment 52(31-33), 6030-6039, 2014.
[23] Sadeghi, F.; Vissers, A.J.; SPE Production & Operations 35, 384-392, 2020.
[24] Aguilar, M.I.; Sáez, J.; Lloréns, M.; Soler, A.; Ortuno, J.F.; Meseguer, V.; Fuentes, A.; Chemosphere 58(1), 47-56, 2005.
[25] Shi, B.; Li, G.; Wang, D.; Feng, C.; Tang, H.; J. Hazard. Mater. 143(1-2), 567-574, 2007.
[26] Zouboulis, A.I.; Tzoupanos, N.; Desalination 250(1), 339-344, 2010.
[27] Ma, D.; Guo, M.; Zhang, M.; Journal of Mining and Metallurgy B: Metallurgy 49(2), 225-231, 2013.
[28] Jawad, A.S.; Al-Alawy, A.F.; AIP Conference Proceedings 2213, 020174, 2020.
[29] Zhang, Y.; Li, S.; Wang, X.; Ma, X.; Wang, W.; Li, X.; Separation and Purification Technology 146, 311-316, 2015.
[30] Li, F.; Jiang, J.Q.; Wu, S.; Zhang, B.; Chem. Eng. J. 156(1), 64-69, 2010.
[31] Tzoupanos, N.D.; Zouboulis, A.I.; Tsoleridis, C.A.; Colloids and Surfaces A: Physicochemical Engineering Aspects 342(1-3), 30-39, 2009.
[32] Liao, Y.; Tang, X.; Yang, Q.; Chen, W.; Liu, B.; Zhao, C.; Zhai, J.; Zheng, H; RSC Adv. 7(32), 19856-19862, 2017.
[34] Kumar, M.; Puri, A.; Indian J. Occup. Environ. Med. 16(1), 40–44, 2012.
[35] Maćczak, P.; Kaczmarek, H.; Ziegler-Borowska, M.; Materials 13, 3951-3992, 2020.