Skip to main content
SUPERVISOR
Mehran Shirvani
مهران شیروانی جوزدانی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Elaheh Moradian Tehrani
الهه مرادیان تهرانی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1389

TITLE

Sorption of Cadmium and Lead by Humate-Palygorskite and Humate-Sepiolite Organo-Minerals
فرایند صنعتی شدن، توسعه استفاده از کودهای شیمیایی و آفت کشها در کشاورزی و افزایش ترافیک در شهرها باعث افزایش میزان فلزات سنگین در محیط زیست شده است. کادمیوم و سرب از سمی ترین فلزات سنگین هستند. کانیهای خاک بدلیل سطح ویژه زیاد، ظرفیت تبادلی و همچنین بار منفی ساختاری توانایی جذب فلزات سنگین را دارا می باشند. سپیولیت و پالیگورسکیت از جمله کانیهای غالب مناطق خشک و نیمه خشک بشمار می روندکه قادر به جذب فلزات سنگین می باشند. مواد آلی موجود در خاکها نیز نقش مهمی را در سرنوشت عناصر سنگین در خاکها عهده دار می باشند. در خاک سطحی کانیها با مواد آلی طبیعی مانند مواد هیومیک پوشیده می شوند. مواد هیومیک می توانند با قرار گرفتن بر روی سطح کانیها و رقابت با یونهای فلزی و مسدود کردن سایتهای فعال، جذب فلزات سنگین بر روی سطح کانیها را کاهش دهند. از طرفی تشکیل کمپلکس سه گانه بین هیومیک اسید- فلز با سطح کانی امکان پذیر می باشد که بدلیل تشکیل کمپلکس فلز– لیگاند و پیوند با سطح کانی جذب فلزات سنگین افزایش می یابد. در این تحقیق برهم کنش بین آنیونهای هیومات و رسهای سپیولیت و پالیگورسکیت بررسی شد. همچنین جذب فلزات سنگین سرب و کادمیوم در غلظتهای متفاوت بوسیله رسهای مذکور و کمپلکسهای هیومات- رس مورد مطالعه قرار گرفت. مطالعات FTIR نیز جهت بررسی جذب هیومات توسط کانیهای سپیولیت و پالیگورسکیت انجام شد. نتایج نشان داد حداکثر جذب هیومات بوسیله کانی سپیولیت بیشتر از پالیگورسکیت است که می تواند بعلت سطح ویژه بیشترسپیولیت باشد. پارامتر N مدل فروندلیخ در هر دو سیستم کمتر از یک بود که نشان دهنده جذب مطلوب هیومات بر روی سطح ناهمگن این کانیها می باشد. در مطالعات FTIR انجام شده وجود پیک مربوط به گروه متیل هیومات و حذف پیک آب هیدراته پیوندی در ارگانومینرال hy;ها نشان دهنده جذب هیومات بوسیله کانیهای سپیولیت و پالیگورسکیت است. هر دو مدل لانگمویر و فروندلیخ جذب کادمیوم و سرب بوسیله کانیهای سپیولیت و پالیگورسکیت و کمپلکسهای هیومات- رس را بخوبی توصیف نمودند. بر اساس نتایج این تحقیق میزان جذب سرب در هر دو کانی سپیولیت و پالیگورسکیت و کمپلکس های هیومات – رس بیشتر از کادمیوم بود. شکل همدماهای جذب کادمیوم و سرب در هر دو کانی در کلاس L قرار گرفت که نشانگر تمایل نسبتاً زیاد بین سرب و کادمیوم و فاز جامد در غلظت های کم یون های فلزی می باشد. حداکثر جذب کادمیوم و سرب بوسیله سیستم سپیولیت بیشتر از پالیگورسکیت بود. همچنین رسهای اشباع شده با کلسیم ظرفیت جذب بالاتری برای جذب کادمیوم و سرب نسبت به کمپلکس های هیومات- رس دارا بودند که علت آن احتمالاً می تواند ممانعت فیزیکی ایجاد شده بر روی سطح کانیها توسط جذب هیومات ها و یا رقابت بین یونهای فلزی و هیومات ها برای اشغال سایتهای جذب کانی ها باشد. با افزایش غلظت یونهای فلزی میزان pH تعادلی کاهش یافت که می تواند به علت اشغال شدن سایتهای جذب کانیها و آزاد شدن پروتون از سطح کانیها باشد. همچنین مکانیسم درون کره ای احتمالاً سهم بیشتری را در جذب سرب نسبت به کادمیوم توسط کانیهای مورد مطالعه داشته است. واژگان کلیدی: پالیگورسکیت، کادمیوم، سپیولیت، سرب، همدماهای جذب، هیومات، ارگانومینرال های هیومات- رس
Utilization of fertilizers and pesticides in agriculture,industrialization and car traffic in urban areas release heavy metals into soils and environment. High concentrations of heavy metals in soils cause long-term risks to ecosystems and health humans. Among the heavy metals, Cd and Pb are of the most hazardous to the environment. Clay minerals, having great surface area and cation exchange capacity, usually show a considerable ability to sorb heavy metals. Palygorskite and sepiolite, mainly found in arid and semi-arid regions, are clay minerals with high sorption potentials. Humic substances (HS) play a major role in the fate of metals in soils and waters. Many important processes in the environment are influenced through interaction with humic substances. In most natural environments, mineral surfaces are coated to a large extent with adsorbed natural organic matter such as humic substances. In this research, sorption of humate anions by palygorskite and sepiolite was studied. Sorption of lead ions by the clays and the humate-clay complexes was also investigated. FTIR studies were carried on humate adsortion by sepiolite and palygorskite. The results showed that sepiolite had significantly higher potential for humate sorption compared to palygorskite that can be due to the higher surface area and wider structural channels of sepiolite. FTIR results showed that characteristic bands of CH 3 groups of humate were observed on the organo-mineral spectra confirming the adsorption of humate by sepiolite and palygorskite minerals. Both Langmuir and Freundlich equations satisfactorily described Cd and Pb sorption by the fibrous clays and the humate-clay complexes. Sorption isotherms appeared to be L-type reflecting a relatively high affinity of the metals to the sorbents. Maximum sorption capacity of sepiolite for Cd and Pb was higher than that of palygorskite and the Ca-clays displayed higher sorption capacity compare to humate-clay complexes for both clays that can be due to steric effects and competition between humate and heavy metals cations to sorb on the mineral surfaces and site blockage if similar sites are occupied. With increasing of metal ions sorbed, pH decrease due to inner-sphere complexation of metals on the clay surface functional groups releasing H + from the surface sites. The equilibrium pH decrease was more pronounced in case of sepiolite suggesting that inner-sphere complex had greater share to sorption of Pb by the minerals compared to Cd. Key words : Fibrous clay minerals, Isotherm,Organominerals, Heavy metals.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی