توصيفگر ها :
مونت‌موريلونيت , آلاينده بيولوژيكي , تتراسايكلين , پايداري جذب
چكيده فارسي :
در اين پژوهش رفتار جذب و واجذب آلاينده تتراسايكلين بر روي خاك رس به عنوان يك جاذب ايده‌آل در محيط‌هاي خاكي بررسي شده است و توانايي و ميزان پايداري فرآيند جذب، به عبارتي عدم واجذب آلاينده‌ها مورد بررسي قرار گرفته است. آنتي‌بيوتيك تتراسايكلين در سال‌هاي اخير در سراسر جهان به عنوان يكي از پرخطرترين آلاينده‌هاي بيولوژيكي شناخته شده است. آثار جبران‌ناپذير آن به محيط زيست كه از طرق مختلف زندگي انسان‌ها به آن وابسته است، نياز به يك جاذب قوي با قابليت جذب و پايداري بالا، اقتصادي و كاربردي را به‌شدت تشديد كرده است. در تحقيق حاضر از يك نوع خاك لوم تهيه شده از گلخانه به‌عنوان بستر آزمايش، از آنتي‌بيوتيك تتراسايكلين به‌عنوان آلاينده و از خاك رس طبيعي جهت توليد جاذب استفاده شد. در اين تحقيق رس مونت‌موريلونيت با هدف دستيابي به جذب حداكثر، تحت خالص‌سازي قرار گرفت. پس از انجام آزمايش‌هاي اوليه بر روي خاك طبيعي و شناسايي برخي از عناصر موجود در خاك از جمله ايليت، كلريت و كلسيت مشخص شد خاك به صورت طبيعي توانايي كمي براي جذب دارد لذا پس از توليد پنج گروه خاك با درصدهاي مختلف 2%، 5%، 10%، 15%، 20% جاذب تهيه شده، در فاز اوليه آزمايش در فرآيند جذب خاك گروه پنجم به دليل افزايش ميزان درصد جاذب و كاهش نفوذپذيري خاك از سري آزمايش‌هاي بعدي حذف شد. هر چهار گروه خاك با چهار دبي مختلف 20،15،10،5 (ml/min) پاشش محلول حاوي تتراسايكلين با غلظت اوليه مشخص تحت آزمايش قرار گرفتند و پس از نمونه‌گيري طي زمان‌هاي مشخص نتايج جذب و به دنبال آن واجذب بررسي شد. ميزان جذب در فاز اول از آناليز UV براي گروه‌هاي اول، دوم، سوم و چهارم به ترتيب برابر با 73/89%، 34/89%، 26/95%، 25/91% به دست آمد و به دنبال آن در فاز بعدي طي فرآيند واجذب، درصد واجذب تتراسايكلين براي گروه‌هاي اول تا چهارم به صورت 74/6%، 88/5%، 89/6%، 56/9% مشخص گرديد. با اندازه‌گيري ميزان جذب مشخص شد افزايش ميزان دبي پاشش در مرحله جذب تاثير چشم‌گيري نداشته است اما به علت زمان ماند بيشتر براي غلظت بيشتري از محلول داخل ستون آزمايش، ميزان جذب تا حدودي افزايش داشته است؛ اما در مقابل با بالا رفتن دبي پاشش محلول شستشو در مرحله واجذب، ميزان واجذب با شدت بالاتري افزايش يافت. همچنين در مقايسه گروه‌ها با يكديگر مشخص شد كه خاك گروه سوم كه حاوي 10% جاذب رسي بوده است بيشترين ميزان جذب كه برابر با 26/95% بود و همچنين افت‌وخيزهاي كمتري را تا اتمام آزمايش در مقايسه با ديگر گروه‌ها داشته و در مرحله‌ي آزمايش واجذب سومين رتبه واجذب در حدود 89/6% با تفاوت بسيار جزئي نسبت به رتبه اول و دوم را داشته است، بنابراين گروه خاكي سوم از نظر جذب و پايداري جذب بهترين عملكرد را به‌صورت پيوسته از خود نشان داد. در بررسي نتايج حاصل از آناليز پراش اشعه ايكس براي تمام نمونه‌ها مشخص شد كه با افزايش جزئي فاصله صفحات روبرو هستيم و در برخي موارد روند كاهشي داشته است كه حاكي از جذب ميزان بيشتري از تتراسايكلين بر روي صفحات و لبه‌هاي مونت‌موريلونيت نسبت به جذب در بين لايه‌هاست. به دنبال آن نتايج آناليز طيف‌سنجي تبديل فوريه مادون‌قرمز با نشان دادن تغييرات و يا ايجاد پيك‌هاي مشخصي كه مربوط به پيوندهاي گروه‌هاي عاملي تتراسايكلين پس از جذب و واجذب بر روي خاك تحت آزمايش هستند نتايج قبلي را تاييد مي‌كرد. همچنين پايداري و پراكندگي رس‌ها در تصاوير SEM به خوبي مشاهده شد و حضور عناصر سيليسيوم و آلومينيوم پس از جذب و واجذب نشان داد كه جاذب استفاده شده حتي در مراحل بعد از جذب هم از پايداري مطلوبي برخوردار است.
كلمات كليدي: مونت‌موريلونيت، آلاينده بيولوژيكي، تتراسايكلين، پايداري جذب
چكيده انگليسي :
Abstract
In this study, the adsorption and desorption behavior of tetracycline contaminants on clay as an ideal adsorbent in soil environments has been investigated and the ability and stability of the adsorption process. The tetracycline antibiotic has been recognized in recent years as one of the most dangerous biological contaminants in the world. In the present study, a type of loamy soil prepared from the greenhouse was used as a test bed, tetracycline antibiotics as a contaminant and natural clay were used to produce adsorbents. After producing five soil groups with different percentages of 2%, 5%, 10%, 15%, 20% adsorbent, the fifth group soil due to decrease of soil permeability, it was removed from the next series of experiments. All four soil groups were tested with four different flow rates of 20, 15, 10, 5 (ml / min) spray solution containing tetracycline with a specified initial concentration. The absorption rate in the first phase for the first, second, third and fourth groups was 89.73%, 89.34%, 95.26%, 91.25%, respectively. Next, the percentage of desorption for the first to fourth groups was 6.74%, 5.88%, 6.89% and 9.56%. It was found that increasing the flow rate did not have a significant effect on the adsorption, but due to the longer residence time for a higher concentration of solution inside the test column, the adsorption rate increased somewhat; in contrast, with increasing the spray flow rate of the washing solution in the desorption stage, the amount of desorption increased with higher intensity. Also, it was found that the soil of the third group, which contained 10% of clay adsorbent, had the highest absorption rate, which was equal to 95.26%, and also had less fluctuations the end of the experiment compared to other groups; And in the desorption stage, the third desorption rank had about 6.89% with a very small difference compared to the first and second rank. Therefore, the soil of the third group consistently showed the best performance in terms of adsorption and adsorption stability. The results of XRD showed that we have a slight increase in plate spacing and in some cases has a decreasing trend, which indicates that more tetracycline is adsorbed on the plates and edges of montmorillonite than adsorbed between layers. The FT-IR results confirmed the previous results by showing the changes or the formation of specific peaks related to the bonds of the tetracycline functional groups after adsorption and desorption on the tested soil. Also, the stability and dispersion of the clays in SEM images were well observed and the presence of silicon and aluminum elements after adsorption and desorption showed that the adsorbent used has a good stability even in the post-adsorption stages.
Keywords: Montmorillonite, Biological contaminant, Tetracycline, Adsorption stability
