تأثیر کنترل شرایط pH بر بهبود فرایند الکتروکینتیک در حضور دیواره نانوآهن، جهت حذف کروم(VI) از خاک رس آلوده

محورهای موضوعی : مدیریت محیط زیست

سارا میرزایی ¹ , محسن سعیدی ² , نادر شریعتمداری ³ , حسین فخرایی ⁴

1 - دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی محیط زیست، دانشگاه علم و صنعت ایران
2 - دانشیار دانشگاه علم و صنعت ایران، دانشکده مهندسی عمران، گروه آب و محیط زیست، *(مسئول مکاتبات)
3 - دانشیار دانشگاه علم و صنعت ایران، دانشکده مهندسی عمران، گروه خاک وپی
4 - پژوهشکده مدیریت بحران، دانشگاه صنعتی مالک اشتر

تاریخ دریافت : 1388/05/01 تاریخ پذیرش : 1388/11/03 تاریخ انتشار : 1394/04/01

کلید واژه: الکتروکینتیک, نانو آهن, کروم شش ظرفیتی, خاک رس, کنترل pH,

چکیده مقاله :

زمینه و هدف: آلودگی خاک و منابع زیرزمینی به فلزات سمی، از مهم ترین مشکلات زیست محیطی است و تهدیدی برای سلامت موجودات زنده به شمار می رود. کروم از جمله فلزات سنگین موجود در سایت های صنعتی است که به دو صورت کروم شش ظرفیتیCr(VI) به‌صورت سمی و با تحرک بالا و کروم سه ظرفیتیCr(III) با خاصیت جذب سطحی بالا به خاک مشاهده می شود. یکی از روش های جدید پاک‌سازی خاک، تلفیق روش الکتروکینتیک و استفاده از دیواره های نفوذ پذیر واکنشی (PRB) است. در این تحقیق تأثیر کنترل شرایط pH بر بهبود فرایند الکتروکینتیک در حضور دیواره نانوآهن، جهت حذف کروم(VI) از خاک رس آلوده مورد بررسی قرار گرفته است. روش بررسی:خاک رس کائولن آلوده به کروم شش ظرفیتی در غلظت 300 میلی گرم در کیلوگرم تحت شش سری آزمایش مورد تصفیه و پاکسازی قرار گرفت. آزمایشهای الکتروکینتیک برای پاکسازی خاک با آب و بافرهای کنترل کننده pHدر آند و کاتد در مقادیر pH 2 و 4 در حالات با و بدون استفاده از دیواره نانو آهن انجام گردیدند. نتایج: استفاده از دیواره نانو، بازده احیای کروم(VI) را حدود 20% افزایش داد. نتایج همچنین نشان داد در pH پایین تر و شرایط اسیدی در حضور دیواره نانو آهن بازده احیای کروم(VI) تا حدود 82% افزایش یافته است. نتیجه گیری: نتایج به دست آمده و مقایسه آن با نتایج تحقیقات دیگر در جداسازی کروم نشان داد استفاده از روش الکتروکینتیک و تلفیق آن با دیواره های نفوذ پذیر واکنشی و استفاده از محلول های بافر درکنترل شرایط pH در مخازن تاثیر مثبتی در افزایش بازده جداسازی کروم از خاک دارد. همچنین کنترل pH در مخازن آند و یا آند-کاتد به نحو قابل ملاحظه ای بر بازده احیای کروم موثر است.

چکیده انگلیسی:

Introduction:Contamination of soils by heavy metals has become an important issue inenvironmental problems. Chromium contamination has been found in industrial areas and occurs intwo oxidation states in soils: Cr (VI) as a toxic metal by significantly high mobility and Cr (III) as anontoxic with lower mobility compared to Cr (VI) which strongly adsorbed onto soils.Material and methods: Electrokinetic (EK) coupled with permeable reactive barriers (PRB)-particularly nano scale zero valent iron (nZVI)- is among innovative technologies of soil remediation.The effectiveness of pH controlling at EK process reservoirs, in the case of electrokinetic-nZVI barrieris investigated in the present study.Results: the research showed that the reduction efficiency could be improved to 20% when nZVIbarrier is used. pH value in EK-nZVI experiments was maintained at 2 and 4 in anode reservoir aswell as anode-cathode reservoirs. The results revealed that in lower pH conditions, the reductionefficiency was improved up to 82%.

منابع و مأخذ:

1. Weng Chi-Hung Lin Yao-Tung, Lin T.Y, Kao C.M. (2007). "Enhancement of electrokinetic remediation of hyper Cr (VI) contaminated clay by zero-valent iron".Hazardous materials, 149, 292-302.


2. Virkutyte Juate, Sillanpaa Mika, Latostenmaa Petri. (2002). "Electrokinetic soil remediation- critical overview." The science of the total environment, 289, 97-121.


3. Mulligan C.N, yong R.N, B.F. (2001). "Remediation technoligies for metal- contaminated soils and groundwater: an evaluation." Engineering Geology, 60, 193-207.


4. Alshawabkeh Akram. (2001). "Basics and applications of electrokinetic remediation." Northeastern university.


5. Chung Ha Ik, Lee Myung Ho. (2007). "A new method for remedial treatment of contaminated clayey soils by electrokinetics coupled with permeable reactive barriers." Electrochimica Acta.48, 3427-3431.


6. Roehl K.E, Meggyes Y., Simon F.G., and Stewart D.I. (2005). "Long term performance of permeable reactive barriers." Elsevier.


7. Joo Sung Hee, Cheng I.Francis. (2006). "Nanotechnology for environmental remediation." Springer.


8. USEPA, 1992," Alkalin digestion for hexavalent chromium", 3060A Method.


9. Cang L., Zhou D.M., Alshawabkeh A.N., Chen H.F. (2007). "Effects of sodium hypochlorite and high buffer solution in electrokinetic soil treatment on soil chromium removal and the functional diversity of soil microbial community." Hazardous Materials; 142, 111-117.


10. Acar, Y.B., Alshawabkeh, A. (1993) "Principle of electrokinetic remediation". Journal of Environmental Science and Technology “; 27(13), 2638–2647.


11. Zhou D.M, Deng C.F, Cang L. (2004) "Electrokinetic remediation of a Cu contaminated red soil by conditioning catholyte pH with different enhancing chemical reagents" Chemosphere; 56, 265-273.


12. Jacobs J.A, Guertin J, Avakian C.P. (2004)"Chromium (VI) Handbook". Independent Environmental Technical Evaluation Group; TD196.C53C49.


13. USEPA, 2000. "In situ treatment of soil and groundwater contaminated with chromium". US Environmental protection agency, Office of research and development. Washington DC, Publication # 625-R-00-005.


14. Reddy Krishna.R and et al. (2003). "Sequentially Enhanced Electrokinetic Remediation of Metals in Low Buffering Clayey Soils". Journal of geotechnical and geoenvironmental engineering: 129:3(263).