حذف آلاینده‌های نیتریت و نیترات از پساب سیستم مدار بسته آبزی پروری توسط بنتونیت‌های اصلاح شده

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 مربی گروه شیلات، دانشکده علوم دریایی، دانشگاه دریانوردی و علوم دریایی چابهار

2 استادیار گروه شیمی، دانشکده علوم، دانشگاه اصفهان

3 دانشیار گروه شیلات و محیط زیست، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تهران

4 دانشجوی دکترای شیلات، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تهران

5 دانشجوی کارشناسی ارشد شیلات، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تهران

چکیده

تصفیه در سیستم‌های مدار بسته یکی از مهم‌ترین ابزارهای مدیریت کیفی آب محسوب می‌شود. ترکیبات نیتروژن‌دار، عمده‌ترین آلودگی‌ موجود در سیستم‌های آبزی پروری به‌شمار می‌روند. استفاده از جاذبهای یونی از جمله رسها در صنایع تصفیه فاضلاب در مقیاس وسیع صورت می‌گیرد. رسها عمدتاً به‌دلیل منفی بودن ساختار شبکه‌ای خود در حذف کاتیون‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند. از این‌رو با تغییر ساختار سطحی آنها می‌توان علاوه بر جذب کاتیون‌ها به جذب آنیون‌ها نیز مبادرت ورزید. در این تحقیق با استفاده از یک ترکیب آلی به‌نام تترا دسیل تری متیل آمونیوم برماید و نیز با استفاده از روش اسیدی- گرمایی، به اصلاح ساختار سطحی و لایه‌ای رس‌ها پرداخته شد تا به جذب آنیون‌های موجود در سیستم پرورشی پرداخته شود. نتایج نشان داد که فاکتورهای محیطی از قبیل دما، pH، غلظت آنیونی، حضور سایر آنیون‌ها و یون‌های مزاحمتی در میزان جذب مؤثر هستند. در این بررسی از سه سطح دمایی (10، 15 ،20) و پنج سطح pH (6، 6/5، 7، 7/5، 8) استفاده شد. نتایج نشان داد که افزایش دما بر میزان جذب نیتریت توسط بنتونیت‌های اصلاح شده مؤثرتر از نیترات است. اثر افزایش دما بر میزان جذب نیتریت توسط دو جاذب معنی‌دار بود (0/05p<). افزایش pH بر میزان جذب نیترات توسط دو جاذب دارای اثر مثبت و افزایشی بود در حالی که هیچ روند منظمی در مورد نیتریت توسط دو جاذب مشاهده نشد. نتایج نشان داد که استفاده از تعویض کننده‌های یونی اصلاح شده در جذب آنیون‌ها در مدار بسته می‌تواند به‌عنوان ابزاری مؤثر مورد استفاده قرار گیرد.
 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Removal of Nitrite and Nitrate from Recirculation Aquaculture System Effluent (RAS) by Modified Bentonites

نویسندگان [English]

  • Zoheir Shokouh Saljoghi 1
  • Akbar Malekpour 2
  • Ghholamreza Rafiee 3
  • Ahamad Imani 4
  • Majid Bakhtiary 5
1 Instructor of Fisheries, Faculty of Marine Science, Chabahar Maritime University, Chabahar
2 Assist. Porf. of Chemistry, Faculty of Sciences, Isfahan University, Isfahan
3 Assoc. Prof. of Fisheries and Environmental, Dept. of Natural Resources, Tehran University, Tehran
4 M.Sc. Student of Fisheries, Dept. of Natural Resources, Tehran University, Tehran
5 M.Sc. Student of Fisheries, Dept. of Natural Resources, Tehran University, Tehran
چکیده [English]

Water Treatment is among the most important water quality management criteria in recirculating aquaculture systems (RAS). Nitrogenous wastes are the main pollutants in RAS. Ion exchangers, namely zeolites and clays are widely used in wastewater treatment industries. Due to negative charges within their structural network, they are used frequenty. Through superficial modifications this process can be applied to remove anions as well as cations. In the present study, modification of superficial and layered structures of zeolite and clay were carried out using the organic compound, tetradecyltrimethylammonium bromide and different ambient conditions of temperature (10, 15 and 20oC) and pH (6.0, 6.5, 7.0, 7.5 and 8.0) were examined. Results showed that ambient factors such as temperature, pH, ion concentration, presence of excess anions and interfer ions could affect the extent of ion uptake. It was revealed that higher temperatures increased ion uptake by modified Bentonits. Temperature rise significantly affected nitrite uptake of both absorbents (p<0.05). Higher pH significantly influenced nitrate absorption of both absorbents in a positive manner, while in the case of nitrite it was not depicted. Results indicated that use of modified ion exchangers as a effective tool for anion uptake in RAS is feasible.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Recirculating Aquaculture System
  • nitrite
  • Nitrate
  • Bentonite
  • Surfactant
  • anion adsorption
  • Aquaculture Effluent
1- Lio, P.B., and Mayo, R.B. (1974). “Intensified fish culture combining water recirculation with pollution abatement.” Aquaculture, 3, 61-65.

2- Chen, S., Timmons, M. B., Aneshansley, D.J., and Bisogni, J.J. (1993). “Suspended solids characteristics from recirculating aquacultur systems and design implications.” Aquaculture, 112, 143-155.

3- Guo, L., and Li, Zh. (2003). “Effect of nitrogen and phoshorus from fish cage-culture on the communities of a shallow lake in middle Yange river basinof China.” Aquaculture, 226, 201-212.

4- Tacon, A., Forster, G.J., and Ian, P. (2003). “Aqua feeds and the environment: Policy implications.” Aquaculture, 226, 181-189.

5- Mumpton, F.A., and Fishman, P.H. (1977). “The application of natural zeolite in animal science and aquaculture.” J. of Animal Science, 45, 1188-1202.

6- Ciambelli, P., Corbo, P., Lumare, F., and Porcelli, C. (1984). “In Zeo-agriculture: Use of natural zeolites in agriculture and aquaculture.” Animal Science, 31, 25-42.

7- Davis, M. E. (1991). “Zeolites and molecular sieves: Not just ordinary catalysts.” American Chemical Society, Industrial and Engineering Chemistry Research, 30, 1675-1683.

8- Bowman, R.S. (2003). “Application of surfactant-modified zeolites to environmental remediation.” Microporous and Mesoporous Materials, 61, 43-56.

9- Espantaleo´na, A.G., Nietoa, J.A., Ferna´ndezb, M., and Marsal, A. (2003). “Use of activated clays in the removal of dyes and surfactants from tannery wastewaters.” Applied Clay Science, 24, 105-110.

10- Krishna, B.S., Murty, D.S.R., and Jai Prakash, B.S. (2001). “Surfactant-modified clay as adsorbent for chromate.” Applied Clay Science, 20, 65-71.

11- Mena-Duran, C.J., Sun Kou, M.R., Lopez, T., Azamar-Barrios, J.A., Aguilar, D.H., Domı´nguez, M.I., Odriozola, J.A., and Quintana, P. (2007). “Nitrate removal using natural clays modified by acid thermoactivation.” Applied Surface Science, 253, 5762-5766.

12- Richards, S., and Bouzza, A. (2007). “Phenol adsorption in organo-modified basaltic clay and bentonite.” Applied Clay Sciences, 37, 133-142.

13- Zhu, R., Zhu, L., Zhu, J., and Wang, T. (2009). “Sorption of naphthalene and phosphate to the CTMAB–Al13 intercalated bentonites.” J. of Hazardous Materials, 26, 201- 206.

14- Beaulieu, S. E., Sengco, M. R., and Anderson, D. M. (2005). “Using clay to control harmful algal blooms: Deposition and resuspension of clay/algal flocs.” Harmful Algae, 4, 123-138.

15- Palintest Ltd. Photometer. (2003).GatesheadNE11 ONS,United Kingdom.

16- Mohammadi Dahej, A. (2000). “Idintification, determination construction of natural zeolite in shahre Babak and study the adsorption of anions, cations and gases by zeolit.” M.Sc. Thesis,BahonarUniversity,Kerman.

17- Torabian, A., and Arian Nejad, Gh. (2000). “Removal of ammonium from rainbow trout fish farms effluent.” J. of Water and Wastewater, 32, 43-51. (In Persian)

18- Soleimani, M., Ansari, A., Haj Abbassi, M.A., and Abedi, J. (2008). “Investigation of nitrate and ammonium removal from groundwater by mineral filters.” J. of Water and Wastewater, 67, 18-26. (In Persian)

19- Dryden, H. T., and Weatherley, L. R. (1989). “Aquaculture water treatment by ion exchange: Continuous Ammonium ion removal with clinoptilolite.” Aquaculture Engineering, 8,109-126.

20- Dryden, H. T., and Weatherley, L. R. (1989). “Aquaculture water treatment by ion-exchange: I.capacity of hector clinoptiolite at 0.01-0.05 N.” Aquaculture, 6, 51-68.

21- Emadi, H., Nezhad, J.E., and Pourbagher, H. (2001). “In vitro comparison of zeolite (clinoptilolite) and activated carbon as Ammonia absorbants in fish culture.” Naga, 24, 18-20.

22- Kiussis, D. R., and Koffinas, P. (2005). “Characterization of network morphology in anion binding hydrogels used for wastewater remediation.” Polymer, 46, 10167-10172.

23- Kiussis, D. R., Wheaton, F. W., and Koffinas, P. (1999). “Phosphate binding polymeric hydrogels for Aquaculture wastewater remediation.” Aquaculture Engineering, 19,163-178.

24- Kioussis, D.D., Smith, R., and Koffinas, P. (2000). “Ammonium perchlorate-binding poly (allylamine hydrochloride) hydrogels for wastewater remediation.” J. of Applied Polymer Science, 80, 2073-2083.

25- Kiussis, D. R., Wheaton, F. W., and Koffinas, P. (2000). “Reactive nitrogen and phosphorus removal from aquaculture wastewater effluents using polymer hydrogels.” Aquaculture  Engineering, 23, 315-332.

26- Gök, O., Ozcan, S., and Ozcan, A. (2008). “Adsorption kinetics of naphthalene onto organo-sepiolite from aqueous solutions.” Desalination, 220, 96-107.