بررسی اثر استفاده از زئولیت و بنتونیت ایرانی در نمک‌زدایی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش‌آموخته کارشناسی ارشد، گروه آبیاری و آبادانی، دانشکده مهندسی و فناوری کشاورزی، دانشگاه تهران، کرج، ایران

2 استاد، گروه آبیاری و آبادانی، دانشکده مهندسی و فناوری کشاورزی، دانشگاه تهران، کرج، ایران

3 استادیار، گروه آبیاری و آبادانی، دانشکده مهندسی و فناوری کشاورزی، دانشگاه تهران، کرج، ایران

چکیده

تقاضای جهانی آب پیوسته در حال افزایش است، این در حالی است که منابع آب شیرین به‌دلیل افزایش تقاضا و اثرات تغییر اقلیم به‌خصوص در مناطق خشک و نیمه‌خشک مانند کشور ایران با محدودیت مواجه هستند. هزینه آب تولید شده، یکی از مهم‌ترین عوامل مؤثر در انتخاب روش نمک‌زدایی است. در روش جذب با استفاده از مواد طبیعی می‌توان هزینه نمک‌زدایی را کاهش داد. در این پژوهش با استفاده از دو ماده زئولیت، بنتونیت ایرانی برای کاهش شوری به روش آزمایش پیمانه‌ای استفاده شد. جاذب‌ها به‌وسیلهEDx, XRD, BET شناسایی شدند. همچنین رس‌ها به‌وسیله اسید هیدروکلریک یک مولار اصلاح شدند. نتایج نشان داد که زئولیت و بنتونیت ایرانی استفاده شده در این پژوهش به‌عنوان جاذب‌های معدنی کارایی لازم برای کاهش شوری را نداشته و سبب افزایش هدایت الکتریکی و مقدار سدیم آب می‌شوند. بیشترین افزایش غلظت سدیم در نمونه‌ها مربوط به بنتونیت طبیعی به مقدار 5/102 میلی‌گرم در گرم در بیشترین غلظت شوری معادل 64000 میلی‌گرم در لیتر و کمترین افزایش غلظت سدیم مربوط به زئولیت طبیعی به مقدار 066/0 میلی‌گرم در گرم در کمترین غلظت شوری معادل 640 میلی‌گرم در لیتر بود. همچنین بیشترین افزایش هدایت الکتریکی مربوط به بنتونیت طبیعی با افزایش 3/4 دسی‌سیمنز بر متر بود. قابل ذکر است که پس از اصلاح با اسید، مقدار هدایت الکتریکی به‌طور قابل‌ملاحظه‌ای در هر دو رس افزایش یافت. بنابراین با توجه به تفاوت‌های موجود بین رس‌ها، بهتر است ابتدا از نظر ساختمانی بررسی و سپس در زمینه نمک‌زدایی استفاده شوند.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Investigating the Effect of Using Iranian Zeolite and Bentonite in Desalination

نویسندگان [English]

  • Maryam Sahraei 1
  • Abdolmajid Liaghat 2
  • Arezoo Nazi Ghameshlou 3
1 Former Graduate Student, Dept. of Irrigation and Reclamation, Faculty of Agricultural Engineering and Technology, University of Tehran, Karaj, Iran
2 Prof., Dept. of Irrigation and Reclamation, Faculty of Agricultural Engineering and Technology, University of Tehran, Karaj, Iran
3 Assist. prof., Dept. of Irrigation and Reclamation, Faculty of Agricultural Engineering and Technology, University of Tehran, Karaj, Iran
چکیده [English]

Global water demand is constantly increasing, while freshwater resources are limited due to increased demand and the effects of climate change, especially in arid and semi-arid regions such as Iran. The cost of water production is one of the most important factors in choosing a desalination method. In the adsorption method using natural materials, the cost of desalination can be reduced. In this study, Iranian zeolite and bentonite were used to reduce salinity by batch test. The adsorbents were identified by EDx, XRD, and BET. Clays were also modified with 1 M hydrochloric acid. The results showed that Iranian zeolite and bentonite used in this study as mineral adsorbents do not have the efficiency to reduce salinity and increase the electrical conductivity and sodium content of water. The highest increase in sodium concentration in samples was related to natural bentonite (102.5 mg/g) at the highest salinity concentration (64000 mg/L) and the lowest increase in sodium concentration was related to natural zeolite at 0.066 mg/g in the lowest salinity concentration (640 mg/L). Also, the highest increase in electrical conductivity was related to natural bentonite with an increase of 4.3 dS/m. It is noteworthy that after acid correction, the amount of electrical conductivity increased significantly in both clays. Therefore, due to the differences between the clays, it is better to first examine them in terms of construction and then use them in the field of desalination.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Zeolite
  • Bentonite
  • Desalination
  • Adsorption

مراجع

Ahmed, S., Chughtai, S. & Keane, M. A. 1998. The removal of cadmium and lead from aqueous solution by ion exchange with Na.Y zeolite. Separation and Purification Technology, 13, 57-64.
Alfonso, L., Jonoski, A. & Solomatine, D. 2009. Multiobjective optimization of operational responses for contaminant flushing in water distribution networks. Journal of Water Resources Planning and Management, 136, 48-58.
Aghakhani, A., Mousavi, S. F. & Mostafazadeh-Fard, B. 2013. Desalination of saline water with single and combined adsorbents. Desalination and Water Treatment. 51(7-9), 1928-1935.
Buros, O. K. 2000. The ABCs of Desalting, International Desalination Association,Topsfield, Massachusetts, USA.
Engelman, R. 2000. People in the balance. Population and natural resources at the turn of the millennium, Population Action International, Washington, USA.
Gibb, N. P., Dynes, J. J. & Chang, W. 2017. Synergistic desalination of potash brine-impacted groundwater using a dual adsorbent. Science of the Total Environment. 593, 99-108.
Günay, A., Arslankaya, E. & Tosun, I. 2007. Lead removal from aqueous solution by natural and pretreated clinoptilolite: adsorption equilibrium and kinetics waste paper recycling inventory view project lead removal from aqueous solution by natural and pretreated clinoptilolite: adsorption equilibrium and kinetics. Journal of Hazardous Materials, 146, 362-371.
Kumar, P. S., Ramalingam, S., Sentamarai, C., Niranjanaa, M., Vijayalakshmi, P. & Sivanesan, S. 2010. Adsorption of dye from aqueous solution by cashew nut shell: studies on equilibrium isotherm, kinetics and thermodynamics of interactions, Desalination, 261(1-2), 52-60.
Leitner, G. F. 1998. Is there a water crisis?, International Desalination and Water Reuse Quarterly, 7(4), 10-21.
Mansouri, N. Rikhtegar, N., Panahi, H. A., Atabi, F. & Shahraki, B. K. 2013. Porosity, characterization and structural properties of natural zeolite - clinoptilolite - as a sorbent’. Environment Protection Engineering, 39(1), 139-152.
Mazinani, B., Divandari, M., Bakhtiari, L. & Haghighatzadeh, A. 2015. Investigation of physical properties and water pollution of Iranian bentonite in Zanjan black house. Water Engineering Conference, Tehran, Iran. (In Persian)
Naidu, G., Jeong, S., Johir, M. A. H., Fane, A. G., Kandasamy, J. & Vigneswaran, S. 2017. Rubidium extraction from seawater brine by an integrated membrane distillation-selective sorption system. Water Research, 123, 321-331.
Nel, M., Frans, B. W. & Fosso-Kankeu, E. 2014. Adsorption Potential of Bentonite and Attapulgite Clays Applied for the Desalination of Sea Water, in 6th International Conference on Green Technology, Renewable Energy and Environmental Engineering, 171-175. Cape Town, South Africa.
Paul, B., Dynes, J. J. & Chang, W. 2017. Modified zeolite adsorbents for the remediation of potash brine-impacted groundwater: built-in dual functions for desalination and pH neutralization. Desalination, 419,
141-151.
Santiago, O., Walsh, K., Kele, B., Gardner, E. & Chapman, J. 2016. Novel pre-treatment of zeolite materials for the removal of sodium ions: potential materials for coal seam gas co-produced wastewater. SpringerPlus, 5(1), 1-16.
Shahmirzadi, M. A. A., Hosseini, S. S. & Tan, N. R. 2016. Enhancing removal and recovery of magnesium from aqueous solutions by using modified zeolite and bentonite and process optimization. Korean Journal of Chemical Engineering, 32(12), 3529-3540.
Sherry, H. S. 2003. Ion Exchange. In Auerbach, S. M., Carrado, K. A. & Dutta, P. K. Handbook of Zeolite Science and Technology. 1St Ed. Boca Raton Pub. Florida, USA.
Velazquez-Jimenez, L. H., Vences-Alvarez, E., Flores-Arciniega, J. L., Flores-Zuñiga, H. & Rangel-Mendez, J. R. 2015. Water defluoridation with special emphasis on adsorbents-containing metal oxides and/or hydroxides: a review. Separation and Purification Technology, 150, 292-307.
Wenk, H. and Bulakh, A. 2016. Minerals: Their Constitution and Origin. 2nd Ed. Cambridge University Press Publisher.
Wibowo, E., Rokhmat, M. & Abdullah, M. 2017. Reduction of seawater salinity by natural zeolite (clinoptilolite): adsorption isotherms, thermodynamics and kinetics. Desalination, 409, 146-156.
Zhao, H., Vance, G. F., Ganjegunte, G. K. & Urynowicz, M. A. 2008. Use of zeolites for treating natural gas co-produced waters in wyoming, USA. Desalination, 228(1-3), 263-276. 
مجله آب و فاضلاب
دوره 32، شماره 6 - شماره پیاپی 137
بهمن و اسفند 1400
صفحه 58-66

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار