بررسی حذف نیترات و آمونیم از آبهای زیرزمینی با استفاده از فیلترهای کانساری

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری خاکشناسی، دانشگاه صنعتی اصفهان

2 محقق شهرک علمی تحقیقاتی اصفهان، مؤسسه سفیر سبز

3 دانشیار گروه خاکشناسی، دانشگاه صنعتی اصفهان

4 دانشیار گروه آبیاری، دانشگاه صنعتی اصفهان

چکیده

افزایش آلودگی آبهای سطحی و زیرزمینی توسط نیترات و آمونیم، یافتن راه حلهایی با حداقل اثرات زیست‌محیطی را برای حذف آنها ضروری می‌سازد. در این رابطه استفاده از کانیهای خاک با توجه به فراوانی و قدرت جذب بالای آنها، از نظر اقتصادی به صرفه و از لحاظ زیست‌محیطی شایان توجه است. در این تحقیق از زئولیت‌های معادن سمنان و فیروزکوه به منظور حذف یون‌های نیترات و آمونیم از محلولهای آزمایشگاهی و آبهای زیرزمینی (حوضچه‌های ثابت) استفاده شد. به منظور اصلاح خصوصیات جذبی، زئولیت‌های مورد استفاده با سورفکتانت آلی نوع هگزا دسیل تری متیل آمونیم اصلاح شدند. جذب در سوسپانسیون‌های 1 به 10 جاذب به محلول انجام گرفت. نتایج نشان داد که بیشترین جذب آمونیم مربوط به تیمار زئولیت طبیعی سمنان و کمترین جذب مربوط به تیمار اصلاح شده زئولیت فیروزکوه بوده است. بیشترین مقدار جذب نیترات در تیمار اصلاح شده فیروزکوه و کمترین مقدار جذب مربوط به زئولیت طبیعی سمنان بود. در غلظت اولیة 10 میلی اکی والان بر لیتر و PH=5/5، بیشترین مقدار جذب برای آمونیم برابر با 0/96 میلی اکی والان بر گرم مربوط به تیمار زئولیت طبیعی سمنان و بیشترین مقدار جذب یون نیترات 0/8 میلی‌اکی والان بر گرم مربوط به زئولیت اصلاح شده فیروزکوه به دست آمد. بررسی هم‌دماهای جذب سطحی یون‌های نیترات و آمونیم نشان داد که در حالتهای خام و تیمار شده برای هر دو جاذب، داده‌ها با مدل خطی و فروندلیخ تطابق دارند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigation of Nitrate and Ammonium Removal from Groundwater by Mineral Filters

نویسندگان [English]

  • Mohsen Soleimani 1
  • Arash Ansarie 2
  • Mohammadali Haj Abassie 3
  • Jahangir Abedie 4
1 Ph.D. Student of Soil Science, College of Agriculture, Isfahan University of Technology
2 Researcher, Safir Sabz Co., Isfahan Science & Technology Town
3 Assoc. Prof. of Soil Science, Isfahan University of Technology
4 Assoc. Prof. of Irrigation, Isfahan University of Technology
چکیده [English]

Increasing surface and groundwater pollution by ammonium and nitrate makes it necessary to find solutions with minimal environmental impacts. For this purpose, using abundant and high sorption potential soil minerals offers cost-effective and environmentally sound remediation techniques. In this study, Firoozkouh and Semnan zeolites were used for removal of nitrate and ammonium from laboratory solutions and groundwater (Batch method). Zeolite minerals were modified by using the organic surfactant hexadecyltrimethylammonium. A one to tenth ratio of absorbent to solution was used. Results showed that the Semnan natural zeolite and the Firoozkouh modified zeolite treatements, respectively, had the highest and the lowest ammonium sorption levels. The Firoozkouh modified zeolite had the highest nitrate sorption while Semnan natural zeolite had the lowest ammonium sorption. The highest sorption level for ammonium was found to be 0.96 meq g-1 for the Semnan natural zeolite treatment at a concentration of 10 meql-1 and pH=5.5 while the highest sorption for nitrate was found to be 0.8 meq g-1 for the Firoozkouh modified zeolite. Isotherms of nitrate and ammonium sorption levels by natural and modified zeolites showed to match with those of the linear and Fraundlich models.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Zeolite
  • Fraundlich
  • Langmuir
  • Surfactant
  • Hexadecyltrimethylammonium (HDTMA)
1- انصاری، آ. (1382). حذف عناصر سنگین از محلولهای آبی توسط کانیهای زئولیت طبیعی ایران. پایان نامه کارشناسی ارشد ، دانشگاه صنعتی اصفهان.

2- ترابیان، ع.، و آرین نژاد، غ. ر. (1378). حذف آمونیم از پساب پرورش ماهی قزل آلا با استفاده از زئولیت. م. آب و فاضلاب، 22، 43-51.

3- سردشتی، ع.، اطمینان، ح.، و اردکانی، م. (1381). شناسایی و بررسی خواص تبادل کاتیونی زئولیت منطقه حرمک زاهدان به منظور بررسی امکان استفاده در تصفیه فاضلابهای صنعتی و شهری.م. آب و فاضلاب، 35، 35-40.

4- Celik, M. S., Ozdemir, B., and Turan, M. (2001). “Removal of ammonia by natural clay mineral using fixed and fluidized bed column reactors.” Water Science and Water Technology: Water Supply, 1(1), 81-88.

5- Wang, Y., Kmiyaa, Y., and Okuharaa, T. (2007) “Removal of low-concentration ammonia in water by ion-exchange using Na-mordenite.” Water Research, 41, 269-276.

6- Rahmani, A. R., and Mahvi, A. H. (2006) “Use of ion exchange for removal of ammonium: a biological regeneration of  zeolite.” J. Global NEST, 8(2), 146-150.

7- رحمانی، ع.، مصداقی نیا، ع.، و محوی، ا. (1381). کاربرد فرایندهای تبادل یون و نیتریفیکاسیون در حذف ازت آمونیاکی از آبهای آلوده در سیستم منقطع. م. آب و فاضلاب، 44، 38-45.

8- Emadi, H., Nezhad, J. E., and Pourbagher, H. (2001). “In vitro comparison of zeolite (Clinoptilolite) and activated carbon as ammonia absorbants in fish culture.” J. ICLARM , 24(1-2), 18-20.

9- Li, Z. (2003). “Use of surfactant –modified zeolite as fertilizer carriers to control nitrate release.” Microporous and Mesoporous Material, 61, 181-188.

10- Li, Z., Willms, C., and Roy, S. (2003). “Desorption of hexadecyl trimethyl ammonium from charged surface.” Environmental Geoscience, 10(1), 37-45.

11- Faghihian, H., Mostafavi, A., and Mohammadi, A. (2001). “Surface modification of analcime for removal of nitrite and nitrate from aqueous solutions.” J. Sci. I. R. Iran, 12(4), 327-332.

12- Park, M., Shin, S. C., Choi, C. L., Lee, D. H., Lim, W. T., Komarneni, S., Kim, M. C., Choi, J., and Heo, N. H. (2001). “Role of frame work on NH4NO3 occlusion in zeolite pores.” Microporous and Mesoporous Materials, 50, 91-99.

13- Kazemian, H., and Faghihian, H. (1997). “Use of Iranian natural zeolites as soil amendment, municipal and industrial wastewater treatment.” 9th Seminar of Iranian Natural Committee of Irrigation and Drainage, 24-25.

14- Aplan, F., and Mondale, K. D. (1995). “The comparative ion exchange capacities of sedimentary and synthetic zeolite.” Mineral Engineering, 8(415), 535-548.

15- کاظمیان، ح.( 1383). مقدمه‌ای بر زئولیت‌ها، کانیهای سحرآمیز، مرکز نشر امیدوار.