حذف آلاینده آرسنیک با استفاده از نانوذرات دی ‌اکسید تیتانیوم (آناتاز) در محیط آبی

Abstract

زمینه و هدف: آب‌های زیرزمینی به‌عنوان منابع استراتژیک تأمین آب شرب، از اهمیت ویژه‌ای برخوردارند. آرسنیک یکی از آلاینده‌های سمّی و سرطان‌زا بوده که به‌طور گسترده در آب‌های زیرزمینی وجود دارد. در سال‌های اخیر برای حذف آرسنیک، از خاصیت جذب سطحی نانوذرات استفاده می‌شود. پژوهش حاضر با هدف بررسی روند کاهش غلظت آرسنیک در محیط آبی در شرایط مشابه آب زیرزمینی، با استفاده از نانوذرات TiO2 (آناتاز) انجام شد. روش بررسی: در این مطالعه تجربی، با استفاده از آزمایش‌های پیمانه‌ای، اثر تغییرات فاکتورهای زمان، غلظت نانوذره و pH بر تغییرات غلظت آرسنیک در محلول آبی بررسی گردید. حدود تغییرات غلظت آرسنیک و pH مشابه شرایط آلودگی آب‌های زیرزمینی به آرسنیک در نظر گرفته شد. سطح ویژه جاذب، 240-200 مترمربع برگرم بود. داده‌ها به کمک آماره‌های میانگین مرکزی آنالیز شدند. یافته‌ها: در این مطالعه، بیش از 90% آرسنیک موجود در محلول، پس از حدود 30 دقیقه مجاورت با نانوذرات آناتاز (3 گرم برلیتر) جذب شد، ولی برای رسیدن به استاندارد شرب آرسنیک، 60 دقیقه زمان لازم بود. همچنین افزایش غلظت جاذب سبب افزایش نرخ جذب آرسنیک گردید. در محدوده pH طبیعی آب زیرزمینی، آناتاز توانایی جذب نزدیک به 100% آرسنیک (با غلظت 200 میکروگرم برلیتر) را داشت، ولی با افزایش pH این توانایی افزایش یافت. همچنین جذب آرسنیک به‌وسیله نانوذرات آناتاز، با ایزوترم فروندلیچ تطابق بیشتری نشان داد. نتیجه‌گیری: نتایج این پژوهش نشان داد گونه آناتاز نانوذرات TiO2، جاذب مؤثری برای حذف آرسنیک از محلول‌های آبی در شرایط مشابه آب زیرزمینی است.