مقایسه کارآیی خاک رس اصلاح شده و خاک مارن آهکی جهت جذب فلوراید از محیط‌های آبی

محمد تقی صمدی¹، منیره طرلانی آذر²، حلیمه الماسی³، سمانه شانه ساز³، رویا هراتی^3*

¹  استاد گروه مهندسی بهداشت محیط، دانشکده بهداشت، دانشگاه علوم پزشکی همدان، همدان، ایران

² کارشناس ارشد، گروه مهندسی بهداشت محیط، دانشکده بهداشت، دانشگاه علوم پزشکی همدان، همدان، ایران

³ دانشجوی دوره کارشناسی ارشد، گروه مهندسی بهداشت محیط، دانشکده بهداشت، دانشگاه علوم پزشکی همدان، همدان، ایران

* نشانی نویسنده مسئول:همدان، دانشگاه علوم پزشکی همدان. دانشکده بهداشت، گروه مهندسی بهداشت محیط، رویا هراتی

E-mail: Ghaed_mir@yahoo.com

وصول:  15/06/93 ، اصلاح:  2/12/93،  پذیرش: 25/12/93

مقدمه

فلوئور یکی از عناصر تشکیل دهنده‌ی پوسته ‌ی زمین است که در تعدادی از موادّ معدنی و سنگ ها وجود دارد. فلوراید در آب آشامیدنی به دلیل اثرات مفید و مضرّ آن بر روی سلامت انسان بسیار مورد توجّه قرار گرفته است. فلوراید به طور طبیعی از طریق تجزیه رسوبات معدنی وارد منابع آب می شود. در مواقعی که مقدار آن در آب کم باشد باید به طور مصنوعی به آب اضافه گردد (1). آلودگی منابع آب به فلوراید دارای دو منشا اصلی است. منشای طبیعی و منشای انسانی (فعّالیّت‌های صنعتی انسانی). فلوراید به مقدار زیادی در موادّ معدنی وجود دارد و می تواند از طریق فرسایش آبی وارد منابع آبی شده و باعث آلودگی منابع، به‌خصوص منابع زیرزمینی شود. همچنین با پیشرفت انسان و افزایش فعّالیّت‌های صنعتی، میزان فلوراید بیشتری وارد محیط زیست می شود. فلوراید به شکل گسترده ای در صنایعی نظیر نیروگاه های زغال سنگی، تولید شیشه و سرامیک، پالایش اورانیوم، تولید گرافیت های دارای درجه خلوص بسیار بالا، ساخت لاستیک و کود سازی، صنایع الکتروشیمیایی، الکترولیز آلومینا و غیره مورد استفاده قرار می گیرد و از طریق پساب این صنایع وارد محیط زیست می گردد. با توجّه به آلودگی آب های زیر زمینی به ویژه در مناطق صنعتی ذکر شده، ضرورت توجّه به حذف این آلاینده ها از آب های فوق الذکر حایز اهمیّت می باشد (2-4).

آثار فیزیولوژیکی جذب مازاد فلوراید بر روی بدن انسان به طور گسترده ای مورد مطالعه قرار گرفته است (5). غلظت های بالای فلوراید، متابولیسم عناصری مانند کلسیم وپتاسیم را در بدن تحت تأثیر قرار می­دهد. متداول‌ترین علایم مزمن با فلوراید شامل فلوروزیس دندانی و اسکلتی (استخوانی) است که می تواند منجر به تغییر شکل دایم استخوان ها و مفاصل شود. سایر اثرات مواجهه با فلوراید مازاد از طریق آب آشامیدنی شامل لکه دار شدن دندان‌ها، آسیب به غدد درون ریز، تیروئید، کبد، نرم شدن استخوان ها، استخوانی شدن تاندون ها، و رباط ها وکاهش فضای داخلی بین مهر های ستون فقرات و مخصوصاً، اوّلین مهره گردن می باشد (7و6). مشکلات فلوراید در جوامع روستایی و شهرهای کوچک و به وی‍ژه در کشورهای جهان سوم حادتر است (8). سازمان بهداشت عمومی آمریکا حدّ بهینه‌ی غلظت فلوراید را در آب در محدوده mg/l 7/0 - 2/1 بیان کرده و این در حالی است که بر اساس رهنمودهای سازمان بهداشت جهانی حدّاکثر غلظت فلورایدباید تاmg/l 5/1 در آب آشامیدنی محدود گردد. برطبق استاندارد ملّی شماره ۱۰۵۳ موسسه استاندارد وتحقیقات صنعتی ایران مقدار حدّ مجاز فلوراید در آب آشامیدنی ایران باید بینmg/l 5/0 تا 5/1 باشد (9).با وجود آن‌که مقدار فلوراید در حدّ استاندارد برای جلوگیری از پوسیدگی دندان ضرورت دارد، در برخی از مناطق مقدار فلوراید به قدری زیاد است که باید قبل از مصرف آب، مقدار اضافی آن حذف شود (10). برای مثال در جنوب کالیفرنیا مقدار فلوراید در آب های زیرزمینی بیش ازmg/l 5 اندازه گیری گردیده و در شمال افریقا مقدار فلوراید در آب­های زیر زمینی بیش از mg/l 20 می­رسد (1). در ایران در مناطقی از بندر عباس و جلفا، استان همدان و کردستان غلظت بالای فلوراید در آب آشامیدنی وجود دارد. بنابراین، حذف مقادیر اضافی فلوراید برای جلوگیری از ضایعات دندانی و اثرات دراز مدّت آن ضرورت دارد. یافتن راهی برای حذف فلوراید بیش از مقدار استاندارد از آب آشامیدنی از اهداف مهم در پروژه های تأمین آب است. روش­­های مختلفی برای حذف فلوراید از آب آشامیدنی وجود دارد، مانند الکتروکواگولاسیون (10) جذب بر آلومینای فعّال، زغال استخوان (11) ترسیب شیمیایی (12)، رزین­­های تبادل یونی و فرآیندهای غشایی مانند اسمزمعکوس (14و13)، الکترودیالیز (15)، نانوفیلتراسیون (16)، که هر کدام از این روش‌ها دارای مزایا و معایبی هستند و در مقیاس بزرگ از نظر اقتصادی بسیار پرهزینه می­باشند. هم‌چنین هزینه­های عملیاتی و بهره­برداری بالایی دارند که استفاده از آنها را محدود می کند. امروزه با پیشرفت تکنولوژی و دستیابی به روش‌های نوین استفاده از فرآیندهای جذب به منظور تهیّه‌ی ‌آب سالم و بهداشتی گسترش بسیاری یافته است. امروزه پژوهشگران به دنبال یافتن جاذب‌های ارزان قیمت و در دسترس هستند. مطالعات متعدّدی در زمینه حذف فلوراید توسّط فرآیندهای مختلف با نتایج مطلوب وجود دارد؛ ولی، تاکنون هیچ مطالعه ای برروی حذف فلوراید با استفاده از خاک‌هایی با قدرت جذب بالا مانند خاک رس اصلاح شده و خاک مارن آهکی، گزارش نشده است. با توجّه به مطالعات انجام شده در ارتباط با اثرات مضّر فلوراید در محیط زیست و تأثیر آن بر سلامتی انسان و نیز با توجّه به مزایای روش جذب سطحی و وجود تجربه های موفّق در این زمینه، امکان توسعه این روش در کاهش فلوراید مدّنظر است. هدف از این مطالعه بررسی قابلیّت جذب فلوراید از محیط‌های آبی با استفاده از خاک رس اصلاح شده و خاک مارن آهکی و مطالعه تأثیّر عوامل مختلف مانند pH، زمان تماس، غلظت اوّلیّه فلوراید، و مقدار دوز جاذب می­باشد.

مواد و روش‌ها

1.آماده سازی جاذب و مواد

معادن خاک­رس و خاک مارن آهکی در استان همدان وجود دارد؛ بنابراین، به سهولت و به مقدار فراوان در دسترس است. برای آماده سازی خاک رس اصلاح شده مصرفی و همگن نمودن اندازه‌ی ذرّات، ابتدا نمونه های خاک رس، به کمک الک استاندارد با مش 70 غربال گردید. سپس چندین بار با آب مقطر شسته و برای رسیدن به وزن ثابث در دمای ۱۰۵درجه سانتی‌گراد خشک گردید (17). خاک رس اصلاح شده مورد نظر با اسید­سولفوریک 4 نرمال در دمای 95 درجه‌ی سلسیوس و مدّت زمان 2 ساعت با دستگاه هیتر برقی مورد فعّال­سازی قرار گرفت(18). کلیّه‌ی موادّ شیمیایی مصرف­شده با درجه‌ی خلوص آزمایشگاهی از شرکت مرک آلمان تهیه گردید.

2. ویژگی های جاذب

همان­طور که در شکل‌های 2 و1 نشان داده شده است، برای تعیین الگوی پراکنش اشعه‌ی Xمربوط به ساختار کریستالی خاک­رس (بنتونیت) و خاک مارن آهکی در محدوده‌ی زاویه ^o 70-5 = θ2 از دستگاه پراش اشعه X(XRD)، و از طیف سنج مادون قرمز (FTIR) برای تعیین گروه­های عاملی موجود بر سطح جاذب استفاده گردید.

3. آزمایش‌های جذب

تمامی آزمایش‌های جذب در این مطالعه به صورت تجربی- کاربردی درمقیاس آزمایشگاهی وبه صورت­جریان ناپیوسته انجام گرفت. برای تهیّه‌ی محلول استاندارد فلوراید طبق روش کتاب استاندارد متد با حل کردن 221 میلی­گرم نمک فلوراید سدیم در یک لیتر آب مقطر استفاده شد و غلظت های مورد نظر از محلول استوک تهیّه گردید. از آب مقطر دوبار تقطیر در آزمایش­ها و رقیق­سازی استفاده شد. pH محلول توسّطpH متر دیجیتالی (مدلHACH Sension 4) با استفاده از سود و اسید سولفوریک 1/0 نرمال تنظیم گردید. تغییر پارامترهای مؤثّر مانند pH (4، 5، 6، 7، 8، 9 و10)، زمان­تماس (5، 10، 15،30، 45، 60، 90 و 120 دقیقه)، غلظت اوّلیّه فلوراید (mg/l 1، 5، 10 و 15)، مقدار جاذب (1، 3، 5، 7 و 10 گرم بر لیتر) و ظرفیّت جذب (سینتیک و ایزوترم جذب) مورد بررسی قرار گرفت.

4. بررسی نقطه ایزوالکتریک

همچنین  pH_zpcجاذب به عنوان­یکی از خصوصیّات و ویژگی مهم جاذب تلّقی می گردد که باید تعیین شود. جهت تعیین این ویژگی جاذب، از 6 ارلن که در هر کدام 30 میلی لیتر NaCl01/0 مولار ریخته شده است، استفاده شد و  pHدر محدوده 2 تا 12 تنظیم گردید. سپس 5/0 گرم از جاذب مورد مطالعه به هرکدا از ارلن ها اضافه شد و به مدّت 24 ساعت بر روی دستگاه لرزاننده (مدل 301 Sigma) با سرعت  rpm140 قرار داده شدند. پس از گذشت این مدّت زمان، نمونه‌ها را با استفاده از کاغذ صافی واتمن با اندازه منافذ 45/0 میکرومتر صاف کرده و pH نهایی هر نمونه با pH متر دیجیتالی قرائت شد (22،23). جهت تعیین pH_zpc، مقدار pH اوّلیّه و نهایی را بر روی نمودار رسم کرده و نقطه تلاقی این دو pH به عنوان  pH_zpc تعیین گردید.

یافته ها

1.تعیین اثر pH و مقدار دوز جاذب

مقدارpHمحلولنقش مهمّی در انجام فرآیند و میزان ظرفیّت جذب داشت. در این مرحله از آزمایش‌ها، راندمان حذف فلوراید در pH های برابر 4، 7، 10 مورد مطالعه قرار گرفت (نمودار1). قابل ذکر است که راندمان بهینه حذف به‌وسیله هر دو جاذب در pH برابر 7 به‌دست آمد. به عنوان مثال غلظت فلوراید10میلی گرم بر لیتر، کارآیی فرآیند پس از 60 دقیقه درpH های برابر 4، 10 به ترتیب برای خاک رس اصلاح شده  6/49% و 3/58% و برای خاک مارن آهکی به ترتیب 1/10% و 8/14% به‌دست آمد. بدین ترتیب راندمان بهینه‌ی حذف به ترتیب 86% و6/20% در pH برابر 7 به عنوان pH بهینه انتخاب شد. همچنین نتایج نشان می‌دهد که بالاترین راندمان حذف فلوراید با مقدار دوز جاذب 5 گرم بر لیتر به عنوان دوز بهینه برای هر دو جاذب صورت گرفته است که حدود 88% و 22% است و کم‌ترین راندمان حذف فلوراید در مورد هر دو جاذب به مقدار 1 گرم بر لیتر می باشد (نمودار 2).

مطالعات مدل های ایزوترمی و معادلات سینتیکی

ایزوترم های جذب، روابط و معادلات ریاضی برای تشر یح میزان جذب و حالت تعادل جز جذب شونده بین فاز جامد و سیّال هستند. در مطالعات مربوط به جذب آلاینده‌ها بر روی جاذب‌های مختلف تعیین ایزوترم جذب و ظرفیّت جاذب مورد استفاده از مهم‌ترین مشخصه ها برای تخمین عملکرد سیستم ها است.

2.تعیین اثر غلظت اوّلیّه فلوراید و ایزوترم جذب

برای تعیین غلظت بهینه‌ی فلوراید، بر کارآیی جاذب های خاک رس اصلاح شده و خاک مارن آهکی در حذف فلوراید، تعداد 10 نمونه با حجمml  250 در غلظت‌هایmg/l 1، 2، 4، 5، 6، 8، 12،10، 14و 15 با pHبهینه آماده شد. سپس، ارلن‌ها بر روی دستگاه لرزاننده با سرعت 200 دور در دقیقه قرارگرفت. پس از طی زمان تعادل دستگاه لرزاننده خاموش و نمونه ها به منظور جداسازی جاذب با سرعت  rpm2500 به مدّت 5 دقیقه سانتریفوژ شدند. در نهایت غلظت باقی‌مانده فلوراید توسّط دستگاه اسپکتروفتومتری UV/Visمدل (DR5000/HACH) قرائت گردید (19). بیشترین راندمان حذف با غلظت فلوراید mg/l 10و در پایان زمان ماند 60 دقیقه به مقدار حدود 2/95% برای خاک رس اصلاح شده و 7/28% برای خاک مارن آهکی بدست آمد. نتایج حاصل با استفاده از نرم افزار اکسلمورد مقایسه قرار گرفت و تطابق فرآیند جذب با هریک از مدل های فوق تعیین شد. آزمایش ها در هر مرحله دو بار تکرار انجام شد و میانگین نتایج ارایه گردید.

در این مطالعه جهت تعیین ظرفیّت جذب از رابطه 1و برای تعیین بازده‌ی جذب از رابطه 2 استفاده شده است.

q_e=(C₀-C_e)V/w   رابطه‌ی 1

q_e=غلظت مادّه‌ی جذب شونده در واحد جرم مادّه‌ی جاذب (mg/g) ، C₀   = غلظت اوّلیّه فلورایددر محلول (mg/l)

C_e = غلظت تعادلی نهایی فلورایدبعد از برقراری تعادل (mg/l)، V = حجم داخل راکتور (l)، w = جرم مادّه ‌ی جاذب (g)

رابطه‌ی 2

C_i  = غلظت اوّلیّه‌ی فلوراید (mg/l)،Ce= غلظت نهایی فلوراید(mg/l)

3.معادلات ایزوترمواکنش

در این مطالعه داده‌های تجربی تعادل جذب با مدل‌های ایزوتوم لانگمیر و فروندلیچ که بیانگر ارتباط تعادلی غلظت مادّه‌ی جذب شونده بین مادّه‌ی جاذب و محلول است. معادلات خطی این دو مدل به ترتیب مطابق معادلات 4و3 می باشد:

معادله‌ی لانگمیر: جذب یک لایه‌ای و یکنواخت مادّه‌ی جذب شونده با انرژی یکسان را بر روی تمام سطوح جاذب بیان می کند.

معادله‌یفروندلیچ: بر مبنای جذب چند لایه ای و ناهمگن مادّه‌ی جذب شونده بر روی جاذب است.

رابطه‌ی 3

رابطه‌ی 4

در روابط فوق ، C_e و q_eبه ترتیب نشان دهنده‌ی غلظت تعادلی در فاز محلول و جامد ، q_m حدّاکثر ظرفیّت جذب، b، nو k ثابت های مدل می­باشند. نتایج نشان می‌دهد که فرآیند­جذب بررسی شده تطابق بهتری با مدل ایزوترمی لانگموئردارد و ظرفیّت جذب خاک­رس اصلاح­ شده و خاک مارن آهکی به­ ترتیب 4/4 و 3/1 میلی­گرم برلیتر می باشد.

4.تعیین اثر زمان واکنش و سینتیک­جذب

مدل‌های سینتیکی نشان­دهنده‌ی سرعت­ واکنش‌های شیمیایی می­باشند. برای تعیین زمان بهینه‌ی واکنش، در این مطالعه تأثیر این پارامتر در محدوده‌ی  5، 10، 15 ،30، 45، 60، 90 و 120 دقیقه تعیین شد. زمان تماس بهینه‌ی محلول فلوراید، پس از تعیینpH بهینه، میزان جذب در غلظت ثابت  mg/l10 و جاذب 5 گرم بر لیتر در فواصل زمانی مورد نظر انجام گرفت. سپس نمونه‌ها جداسازی و آنالیز شدند و ظرفیّت جذب با استفاده از معادلات زیر تعییین گردید. با افزایش زمان تماس، کارآیی فرآیند جهت جذب فلوراید به طور چشم­گیری افزایش پیدا کرد، به طوری که در پایان 60 دقیقه از واکنش بیشترین مقدار فلوراید حذف شد، و در زمان تماس بعد از 60 دقیقه مقدار آن ثابت شد. به عبارتی دیگر، فرآیند جذب به تعادل رسیده است؛ از این رو، زمان 60 دقیقه به عنوان زمان تعادل برای ادامه‌ی آزمایش‌های انتخاب شد.

در این مطالعه سرعت ثابت جذب فلوراید به‌وسیله خاک رس اصلاح شده خاک مارن آهکی با مدل های سینتیکی شبه درجه‌ی یک و شبه درجه‌ی دو مطابقت داده شد و متناسب ترین مدل تعیین گردید. معادلات سینتیک های شبه درجه‌های یک و دو به صورت روابط 5و 6 می باشد:

رابطه‌ی5‌

رابطه‌ی 6

که در این روابط q_e غلظت تعادلی فاز جاذب، q_t غلظت آنتی بیوتیک در لحظه‌ی t، k_t و k₁ ثابت سرعت معادلات شبه­درجه‌ی یک و دو می­باشد.همان‌گونه که از نتایج استنباط می­شود واکنش جذب فلوراید توسّط خاک­رس اصلاح شده از مدل شبه­درجه‌ی دو تبعیّت­ بیشتری نشان ­می­دهد. مدل ‌های مختلف ایزوترم و سرعت جذب نیز از طریق مقایسه‌ی ضریب (R²) تعیین و کلّ تعداد نمونه‌ها به‌ وسیله‌ی نرم افزار اکسل تحلیل شدند.

تعیین ساختار جاذب مورد استفاده، از مهم‌ترین مسائلی است که باید در مطالعات جذب مورد توجّه قرار گیرد.نتایج حاصل از آنالیز XRDنشان می‌دهد که مهم‌ترین اجزای تشکیل دهنده خاک رس اصلاح شده و خاک مارن آهکی، کلسیم، سلیس، منیزیم و سایر ترکیبات (آلومینیم، منگنز) است. بررسی ساختار خاک رس اصلاح شده و خاک مارن آهکی نشان می‌دهد که قسمت عمده هر دو جاذب از کلسیم تشکیل شده است. تغییرات pH و زمان واکنش یکی از پارامترهای مهم و عوامل محیطی تأثیر گذار در میزان جذب آلاینده در سطح جاذب است که در سیستم‌های جذب سطحی مورد بررسی قرار می‌گیرد. علّت این پدیده به ساختار آنیونی فلوراید و pH_zpcجاذب ارتباط دارد. بررسی‌ها نشان می‌دهد درpHمعادلpH_zpcبارهای الکتریکی موجود بر سطح جاذب دارای تعادل بوده امّا، در pHبالاتر و پایین‌تر ازpH_zpcبارهای الکتریکی غالببه صورت منفی و مثبت حضور دارد که این شرایط به همراه شرایط آنیونی و کاتیونی آلاینده مورد نظر، راندمان حذف را تحت تأثیر قرار می‌دهد.براساس نتایج این مطالعه که pH_zpcخاک رس اصلاح شده و خاک مارن آهکی به ترتیب 9 و 8 تعیین گردید. می‌توان گفت که در pH بالاتر از 9 و 8  بار سطحی غالب در سطح  هر دو جاذب منفی است که این امر به دلیل تجمّع آنیون‌های هیدروکسیل در سطح جاذب و افزایش تعداد بارهای منفی مرتبط است. به دلیل این‌که فلوراید هم، ماهیّت آنیونی دارد تصوّر بر آن است که به دلیل هم بار بودن، راندمان حذف کاهش یابد که  در واقع همین­طور است و در pH برابر 10 راندمان کاهش یافت. زیرا، ماهیّت آنیونی فلوراید از یک­سو و افزایش pH محیط که مؤیّد تجمّع بارهای الکتریکی منفی در سطح جاذب است منجر به ایجاد دافعه میان جاذب و آلاینده شده که منجر به کاهش راندمان جذب فلوراید می‌گردد ؛ امّا، در زیر نقطه  pH_zpcبار الکتر یکی در سطح جاذب مثبت است و با مخالف بودن بار با فلوراید راندمان حذف افزاش پیدا می کند (24-20). بیشترین میزان جذب فلوراید توسّط خاک رس اصلاح شده با اسید سولفوریک 4 نرمال، خاک مارن آهکی  به ترتیب در pH بهینه 7 و در پایان 60 دقیقه از واکنش به ترتیب 86 و 6/20 % می باشد و در زمان تماس بعد از 60 دقیقه مقدار آن ثابت شده ‍‌است. به عبارتی دیگر، فرآیند جذب به تعادل رسیده است. از این رو زمان 60 دقیقه به عنوان زمان تعادل برای ادامه‌ی آزمایش‌ها انتخاب شد. براساس این نتایج مشخص گردید که تغییرات pH محیط و افزایش آناز 7 به 10 برای خاک رس اصلاح شده و خاک مارن آهکی به ترتیب برابر3/65 و 8/14% باعث کاهش کارآیی حذف می گردد. رضایی کلانتری و همکاران در مطالعه ای کارآیی باگاس و باگاس اصلاح شده و کیتوزان با روش جذب سطحی جهت حذف فلوراید، از محلول های آبی انجام دادند. در این مطالعه pH معادل 7 و زمان تماس 60 دقیقه و دوز جاذب 2 گرم بر لیتر به عنوان شرایط بهینه برای هر سه جاذب حاصل شد. بیشترین بازده‌ی حذف فلوراید در شرایط بهینه برای باگاس اصلاح شده حدود 91 درصد به دست آمد (19).

هر چند افزایش دوز جاذب های طبیعی منجر به افزایش راندمان حذف فلوراید می گردد؛ امّا، این افزایش، بعد از رسیدن به زمان تعادل منجر به کاهش میزان جذب فلوراید در واحد جرم جاذب می گردد. علّت این پدیده به غیر اشباع ماندن برخی از نقاط فعّال سطحی می تواند مرتبط باشد که نتیجه آن کاهش میزان جذب می‌باشد. افزایش در میزان راندمان حذف به دلیل افزایش سطح قابل دسترس در سیستم است؛ امّا، کاهش میزان آلاینده‌ی جذب شده در واحد جرم جاذب به این دلیل است که افزایش جرم جاذب منجر به هم پوشانی سطوح جاذب و تجمّع آن‌ها شده که برآیند آن کاهش سطح مفید در دسترس می باشد. همچنین افزایش دوز جاذب و تجمّع آن‌ها باعث افزایش مسیر انتشار در طی مرحله‌ی انتشار آلاینده در سطوح قابل جذب جاذب شده که نتیجه آن کاهش میزان جذب خواهد بود. از طرفی در چنین شرایطی به دلیل رقابت ایجاد شده میان مولکول های آلاینده در اشغال سطوح خالی جاذب، سطوح جاذب به صورت غیر اشباع استفاده شده و تمام ظرفیّت‌های آن به صورت بهینه استفاده نمی گردد که نتیجه آن کاهش میزان آلاینده‌ی جذب شده در واحد جرم جاذب می باشد.  بر همین اساس تعیین دوز بهینه به منظور جلوگیری از هدر رفت ناخواسته جاذب بسیار مهم است (26 و 25). تعیین تأثیّر غلظت اوّلیّه‌ی آلاینده‌ی ورودی به سیستم‌های جذب یکی از مهم‌ترین پارامترهایی است که باید مورد بررسی قرار گیرد. نتایج این مطالعه نشان داد که در غلظت اوّلیّه فلوراید 10 میلی گرم بر لیتر میزان جذب بالاترین مقدار ممکن در بین غلظت های مورد مطالعه است؛ امّا، در غلظت‌های بالاتر راندمان حذف کاهش پیدا می کند. این مطالعه با هدف ارزیابی تأثیّر خاک رس اصلاح شده و خاک مارن آهکی به عنوان یک جاذب مناسب در حذف فلوراید از محیط‌های آبی انجام شده است. نتایج این مطالعه نشان داد که خاک رس اصلاح شده، راندمان قابل توجّهی، 2/95 درصد در حذف فلوراید در زمان های واکنش 60 دقیقه دارد.

تشکر و قدردانی

نویسندگان از معاونت پژوهشی دانشگاه علوم پزشکی همدان به سبب حمایت مالی این پروژه قدردانی می­نمایند.

References

1. Tor A. Removal of fluoride from an aqueous solution by using montmorillonite. Desalination. 2006;201(1-3):267-76.
2. Tripathy SS, Bersillon J-L, Gopal K. Removal of fluoride from drinking water by adsorption onto alum-impregnated activated alumina. Sep Purif Technol. 2006;50(3):310-7.
3. Li Y-H, Wang S, Zhang X, Wei J, Xu C, Luan Z, et al. Adsorption of fluoride from water by aligned carbon nanotubes. Materials Research Bulletin. 2003;38(3):469-76.
4. Shen F, Chen X, Gao P, Chen G. Electrochemical removal of fluoride ions from industrial wastewater. Chem Eng Sci. 2003;58(3-6):987-93.
5. Srimurali M, Pragathi A, Karthikeyan J. A study on removal of fluorides from drinking water by adsorption onto low-cost materials. Environ Pollut. 1998;99(2):285-9.
6. Mekonen A, Kumar P, Kumar A. Integrated biological and physicochemical treatment process for nitrate and fluoride removal. Water Research. 2001,35(13): 3127-36.
7. Zakia A, Bernard B, Nabil M, Mohamed T, Stephan N, Azzedine E. Fluoride removal from brackish water by electrodialysis. Desalination. 2001;133(3):215-33.
8. Tang Y, Guan X, Su T, Gao N, Wang J. Fluoride adsorption onto activated alumina: Modeling the effects of pH and some competing ions. Colloids and Surfaces A Physicochemical and Engineering Aspects. 2009; 337(1):33-8.
9. Guidelines for Drinking-water Quality, 3rd Ed, V1 (Recommendations). World Health Organization, Geneva. 2008.
10. Zuo Q, Chen X, Li W, Chen G. Combined electrocoagulation and electroflotation for removal of fluoride from drinking water. J hazard mater. 2008; 159(2-3):452-7.
11. Sujana MG, Thakur RS, Rao SB. Removal of fluoride from aqueous solution by using alum sludge. J Colloid Interf Sci. 1998; 206(1):94-101.
12. Mohapatra M, Anand S, Mishra B, Giles DE, Singh P. Review of fluoride removal from drinking water. J Environ Manage. 2009; 91(1):67-77.
13. Arora M, Maheshwari RC, Jain SK, Gupta A. Use of membrane technology for potable water production. Desalination. 2004; 170(2):105-12.
14. Sehn P. Fluoride removal with extra low energy reverse osmosis membranes: three years of large scale field experience in Finland. Desalination. 2008; 223(1):73-84.
15. Meenakshi, Maheshwari RC. Fluoride in drinking water and its removal. J Hazard Mater. 2006; 137(1): 456-63.
16. Pontié M, Diawara C, Lhassani A, Dach H, Rumeau M, Buisson H, et al. Water Defluoridation Processes: A Review. Application: Nanofiltration (NF) for Future Large-Scale Pilot Plants in the future. Advances in Fluorine Science. 2006;2:49-80.
17. Rahmani AR, Samadi MT, Ghaymali M, Motaghipoor H. Determination Of Sawdust Efficiency For Cyanide Removal From Aqueous Solutions. Water and Wastewater. 2011; 2293): 53-8. [Persian]
18. Eslami  A, Yazdanbakhsh AR, Asadi A, Ghadimi M. Nitrate Removal from Drinking Water Using Modified Natural Clays. Water and Wastewater. 2012. [Persian]
19. Jorfi S, Rezaei Kalantary R, Mohseni Bandpi A, Jaafarzadeh Haghighifard N, Esrafili A, Alaei L. Fluoride Removal from Water By adsorption using Bagasse, Modified Bagasse and Chitosan. Iran J Health Environ. 2011; 4 (1) :35-48. [Persian]
20. Asgari G, Roshani B, Ghanizadeh G. The investigation of kinetic and isotherm of fluoride adsorption onto functionalize pumice stone. J hazard Mater. 2012;217-8:123-32.
21. Annouar S, Mountadar M, Soufiane A, Elmidaoui A, Menkouchi Sahli M. Defluoridation of underground water by adsorption on the chitosan and by electrodialysis. Desalination. 2004;165:437.
22. Chubar NI, Samanidou VF, Kouts VS, Gallios GG, Kanibolotsky VA, Strelko VV, et al. Adsorption of fluoride, chloride, bromide, and bromate ions on a novel ion exchanger. J Colloid Interf Sci. 2005;291(1):67-74.
23. Alahabadi A, Moussavi Gh, Yaghmaeian K, Karemisany H. Adsorption potential of the granular activated carbon for the removal of amoxicillin from water. J Sabzevar Univ Med Sci. 2013; 20(4): 573-83. [Persian]
24.  Dastgheib SA, Karanfil T, Cheng W. Tailoring activated carbons for enhanced removal of natural organic matter from natural waters. Carbon. 2004; 42(3): 547-57.
25. Leili M, Ramavandi B. The efficiency evaluation of activated carbon prepared from date stones for removal of methylene blue dye from aqueous solutions. J Sabzevar Univ Med Sci. 2014; 21(3): 502-13. [Persian]
26. Madrakian T, Afkhami A, Ahmadi M, Bagheri H. Removal of some cationic dyes from aqueous solutions using magnetic-modified multi-walled carbon nanotubes. J Hazardous Mater. 2011; 196:109-14.

Efficiency Comparison of Modified-Clay and Lime-Marl in the Adsorption of Fluoride from Aqueous Solution

Mohammad-Taghi Samadi.,

Assistant Professor, Department of Environmental Health Engineering, School of Public Health, Hamadan University of Medical Sciences, Hamadan, Iran.

Monireh Tarlani Azar.,

MSc Student of Environmental Health Engineering, School of Public Health, Hamadan University of Medical Sciences, Hamadan, Iran

Halimeh Almasi.,

MSc Student of Environmental Health Engineering, School of Public Health, Hamadan University of Medical Sciences, Hamadan, Iran.

Samaneh Shanesaz.,

MSc Student of Environmental Health Engineering, School of Public Health, Hamadan University of Medical Sciences, Hamadan, Iran

Roya Harati .,

MSc Student of Environmental Health Engineering, School of Public Health, Hamadan University of Medical Sciences, Hamadan, Iran