به جمع مشترکان مگیران بپیوندید!

تنها با پرداخت 70 هزارتومان حق اشتراک سالانه به متن مقالات دسترسی داشته باشید و 100 مقاله را بدون هزینه دیگری دریافت کنید.

برای پرداخت حق اشتراک اگر عضو هستید وارد شوید در غیر این صورت حساب کاربری جدید ایجاد کنید

عضویت

جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه « الکتروکینتیک » در نشریات گروه « عمران »

تکرار جستجوی کلیدواژه «الکتروکینتیک» در نشریات گروه «فنی و مهندسی»
  • مریم السادات رکن الدینی، نادر مختارانی*، محمدمهدی رجبی

    هدف از این پژوهش بررسی کارایی تلفیق موانع واکنش دهنده نفوذپذیر (PRB) با بستر نانوذرات آهن صفرظرفیتی با فرایند الکتروکینتیک در حذف همزمان نیترات و سولفات از آب آلوده و مقایسه آن با بستر حاوی کربن فعال دانه ای بوده است. در این تحقیق که در مقیاس آزمایشگاهی انجام پذیرفته، با استفاده از سیستم موانع واکنش دهنده نفوذپذیر میزان نیترات و سولفات موجود در آب آلوده حذف و به صورت همزمان به کمک فرایند الکتروکینتیک (EK) از اشباع زود هنگام بستر جلوگیری و مدت زمان عملکرد سیستم افزایش یافته است. به منظور بررسی کارایی سیستم مذکور، پارامترهای مختلف بر عملکرد سیستم مورد بررسی قرار گرفته و شرایط بهینه برای افزایش زمان عملکرد سیستم تعیین گردید. در ادامه نیز آزمایش ها با استفاده از PRB حاوی کربن فعال دانه ای تکرار و نتایج با یکدیگر مقایسه شد. با بررسی نتایج به دست آمده، در سیستم تلفیقی PRB-EK بستر حاوی نانوذرات آهن صفرظرفیتی عملکرد بهتری در مقایسه با بستر حاوی کربن فعال در حذف نیترات و سولفات از آب آلوده از خود نشان داد. مطابق نتایج بهترین عملکرد سیستم در pH برابر با 7، غلظت اولیه نیتراتmg/L  200، غلظت اولیه سولفات mg/L450، غلظت نانوذرات آهن صفرظرفیتی برابر با 14/2 گرم به ازای هر کیلوگرم ماسه و اختلاف پتانسیل 20 ولت حاصل شد. در این شرایط استفاده از بستر حاوی نانوذرات آهن صفرظرفیتی نه تنها منجر به افزایش مدت زمان عملکرد سیستم به میزان 35 ساعت برای حذف سولفات و 30 ساعت برای حذف نیترات شد، بلکه راندمان حذف پس از 80 ساعت استفاده متوالی از سیستم به میزان 13 درصد برای سولفات و 10 درصد برای نیترات بالاتر از بستر حاوی کربن فعال اصلاح شده بود.

    کلید واژگان: موانع واکنش دهنده نفوذپذیر, الکتروکینتیک, کربن فعال, نانوذرات آهن صفرظرفیتی, نیترات, سولفات}
    Maryam Rokneddini, Nader Mokhtarani*, Mohammadmahdi Rajabi

    Nitrates and sulfates are commonly present as common pollutants in most natural waters. Sometimes, human activities such as excessive use of chemical fertilizers, lack of proper control over water sources, and improper treatment of industrial wastewater cause an increase in the concentration of these types of pollutants in surface and groundwater. This study focuses on the efficient removal of nitrates and sulfates from contaminated water using a combination of permeable reactive barriers (PRB) containing zero-valent iron nanoparticles (nZVI) and an electrokinetic (EK) process. In this research, which was carried out on a laboratory scale, by using the PRB system, the nitrate, and sulfate in the polluted groundwater were removed, and simultaneously, with the help of the EK process, the early saturation of the bed was prevented and system performance time is increased. To check the system efficiency, various parameters on the system performance were investigated, and the optimal conditions were determined to grow the system performance time. Additionally, the experiments were repeated using PRB containing granular activated carbon for comparison. The results reveal that the substrate containing nZVI exhibited superior performance in removing nitrates and sulfates from groundwater compared to the modified activated carbon. According to the results, the best system performance was obtained at pH 7, initial nitrate concentration of 200 mg/L, initial sulfate concentration of 450 mg/L, 2.14 gr of nZVI per Kg of sand, and a potential difference of 20 volts. Under these conditions, the use of the PRB containing nZVI not only extended the system operation time by 35 hours for sulfate removal and 30 hours for nitrate removal but also increased the system's removal efficiency by 13% for sulfate and 10% for nitrate after 80 consecutive hours of use, compared to the PRB containing modified activated carbon. Overall, this research contributes to the development of more effective strategies for the simultaneous removal of nitrate and sulfate from contaminated groundwater, using a combination of PRB with nZVI and the EK process.

    Keywords: Permeable Reactive Barriers, Electrokinetic, Activated Carbon, Nzvi, Nitrate, Sulfate}
  • وحید رضا اوحدی*، محمدامین فرهپور

    وجود سایت های آلوده از مشکلات متداول در کشورهای مختلف است. بهسازی الکتروکینتیک یک فن آوری در حال توسعه است که توجه بسیاری از محققین را به خود جلب نموده است. برای افزایش بازده روش الکتروکینتیک از مواد شیمیایی مختلفی استفاده می شود که تحت عنوان شدت بخشی شناخته شده است. با این وجود تاکنون یک الگوی مبتنی بر آزمایشات مستدل برای انتخاب مواد مناسب شدت بخشی در روش الکتروکینتیک ارائه نشده است. هدف نخست این پژوهش، به تعیین نقش فازهای مختلف خاک در نگهداری فلز سنگین سرب معطوف شده است. هدف دوم این مقاله نیز تعیین قابلیت EDTA در رفع آلودگی از فازهای مختلف نگهداری آلاینده در کائولینیت است. به منظور دستیابی به اهداف فوق، یک مجموعه آزمایش تعیین قابلیت نگهداری آلاینده توسط خاک، آزمایش اندازه گیری پتانسیل زتای خاک، و یک مجموعه آزمایش استخراج متوالی آلاینده در فقدان و در حضور EDTA انجام شد. بر اساس نتایج تحقیق حاضر، با تعیین روند تغییرات پتانسیل سطحی و فازهای نگهداری آلاینده ذرات رسی می توان یک الگوی بهینه شدت بخشی برای افزایش راندمان حذف فلزات سنگین طراحی نمود. همچنین، نتایج این تحقیق نشان می دهد که در صورت استفاده از دو غلظت 01/0 و 1/0 مولار  EDTA، میزان رفع آلودگی از خاک تقریبا مشابه بوده است. همچنین، با استفاده از غلظت  cmol/kg-soil 4 ماده شستشو دهنده EDTA و 5 بار شستشو، حدود 87% آلاینده فلز سنگین از نمونه جداسازی شده است. از آنجا که در آزمایش الکتروکینتیک، مکانیزم اصلی رفع آلودگی با استفاده از جریان الکتریسیته مستقیم است و EDTA در عمل نقش شدت بخشی در رفع آلاینده دارد به نظر می رسد استفاده از غلظت های کمتر و با تکرار آبشویی بیشتر، از قابلیت اجرایی و صرفه جوئی اقتصادی بزرگ تری برخوردار خواهد بود.

    کلید واژگان: آلاینده فلز سنگین, کائولینیت, الکتروکینتیک, پتانسیل زتا, Ph., EDTA}
    Vahid Reza Ouhadi*, Mohammadamin Farahpour

    Every year, millions of tons of toxic and hazardous waste, including heavy metals, are generated. Numerous studies have been conducted to develop more effective and environmentally safe methods for removing contaminants from soil. Electrokinetics remediation is an emerging technology that has received significant interest among environmental scientists. The primary mechanisms driving contaminant movement in electrokinetics include ion migration, electro-osmosis, electrolysis, and electrophoresis. This research primarily aims to ascertain the influence of kaolinite's different phases on the retention of heavy metal contaminants. The secondary goal is to evaluate the efficacy of EDTA in extracting heavy metals from various phases of kaolinite. The results of this study is applicable to optimize the choice of enhancement materials for contaminant removal via electrokinetics, leading to reduced material requirements, consistent contaminant removal throughout the sample, and heightened soil decontamination efficiency. To meet these objectives, a range of tests were conducted, including batch equilibrium, zeta potential measurement, and selective sequential extraction on kaolinite, contaminated kaolinite, and EDTA-treated contaminated kaolinite samples. The soil sample analyzed contained primarily kaolinite, calcite, and quartz, as revealed by XRD diffraction. Lead nitrate served as the heavy metal contaminant, and the GBC 932 AA Plus apparatus was employed for its quantification. For zeta potential analysis, 0.05 g of soil was mixed with 50 ml of distilled water, agitated on a mechanical shaker, and measured using the Zeta Sizer Nano Zs after pH adjustment. The SSE tests further investigated the role of soil phases in contaminant retention, providing insight for the optimal selection of enhancement materials in electrokinetics remediation. The findings of this study indicate that by monitoring the variations in soil surface potential and understanding contaminant retention in soil phases, it is possible to propose an optimal enhancement strategy to improve the efficiency of heavy metal removal. The study also reveals that using either 0.01 or 0.1 molar concentrations of EDTA results in a similar level of contaminant extraction. Moreover, applying 4 cmol/kg of EDTA and washing the soil five times can remove approximately 87% of heavy metals. Given that electrokinetics remediation primarily employs electric current for contaminant extraction, using a lower concentration of EDTA combined with multiple soil washes is a more practical and cost-effective approach.

    Keywords: Heavy Metal Contaminant, Kaolinite, Electrokinetics, Zeta Potential, Ph., EDTA}
  • حسام فتحعلی، علی رییسی استبرق*

    روش الکتروکینتیک یکی از روش های متداول است که برای پاکسازی خاک های آلوده به آلاینده های آلی و غیرآلی مورد استفاده قرار می گیرد. حلالیت بعضی از آلاینده های آلی در آب محدود است، بنابراین در این روش برای افزایش راندمان پاکسازی خاک های آلوده مذکور، باید از شوینده های مناسب استفاده شود. در این پژوهش اثر سه ماده شوینده (SDS، Poloxamer 407 و Brij 35) به همراه تغییرات pH بر پاکسازی یک خاک رسی آلوده به ماده دی ‏متیل ‏فتالات با انجام آزمایش های الکتروکینتیک مورد مطالعه قرار گرفت. بر اساس میزان جذب این آلاینده به وسیله خاک مورد استفاده، خاک آلوده با غلظت mg/Kg 40 به طور مصنوعی در آزمایشگاه تهیه شد. آزمایش ها در یک دستگاه که متشکل از یک محفظه اصلی با طول و عرض و ارتفاع 30، 10 و 30 سانتی متر و از جنس پلکسی گلاس با ضخامت 1 سانتی متر بود، انجام شدند. در دو طرف محفظه اصلی دو مخزن قرار داشت که مخازن آند و کاتد نامیده می شوند. خاک آلوده پس از اشباع به محفظه اصلی دستگاه منتقل شد. مخزن آند دستگاه از محلول های شوینده SDS، Poloxamer 407 و Brij 35 با غلظت های 3 درصد و مخزن کاتد نیز در تمامی آزمایش ها از آب مقطر پر گردید. یک آزمایش مرجع نیز برای مقایسه نتایج با سایر آزمایش ها شامل آب مقطر در مخازن آند و کاتد انجام یافت. آزمایش های مذکور به مدت 7 روز و تحت ولتاژ 50 ولت انجام شدند. در پایان هر آزمایش، مقاومت برشی در نقاطی از خاک با فواصل 4، 12، 19 و 26 سانتی متر از آند به وسیله پره اندازه گیری شد. از نقاط مذکور، جهت تعیین pH و درصد پاکسازی خاک به وسیله دستگاه Gas Chromatography (GC) نمونه ‏برداری صورت پذیرفت. نتایج نشان دادند که مقاومت برشی خاک برای محلول های مختلف با افزایش فاصله از آند افزایش می یابد که این مقدار در فاصله 26 سانتی متری از آند برای آزمایش های آب مقطر، Brij 35، Poloxamer 407 و SDS به ترتیب برابر با 7، 5/5، 8 و 42 کیلوپاسکال به دست آمد. همچنین مشاهده شد که با فاصله گرفتن از آند، مقدار pH از اسیدی به قلیایی تغییر می یابد. علاوه بر این نتایج، مشاهده گردید که درصد پاکسازی برای شوینده SDS در فواصل مذکور معادل 73، 70/47، 14/02، 20/12 و  برای Brij 35 مقدار آن برابر با 69/55، 66، 21 و 17می باشد. همچنین مقادیر پاکسازی برای شوینده Poloxamer 407 نیز برابر با 68/94، 65/89، 10/97 و 1/24- و برای آب مقطر برابر با 55، 53/53، 7/77 و 20- درصد اندازه گیری شدند. مقایسه نتایج نشان داد که اثر پاکسازی شوینده ها به صورت Poloxamer 407  <  Brij 35< SDS  می باشد.

    کلید واژگان: الکتروکینتیک, دی‎ ‎ متیل ‎ ‎فتالات, خاک رسی, پاکسازی, Ph ‎}
    Hesam Fathali, Ali Raeesi Estabragh*

    Electrokinetic technique is one of the common methods that can be used for removal of ‎organic contaminants in soil. There are some of organic contaminants with low solubility ‎in water. In order to improve the efficiency of remediation in this method it is possible to use appropriate ‎surfactants as flushing solution.‎ In this work SDS, Poloxamer 407 and Brij 35 surfactants were selected for improving the ‎remediation of a clay soil contaminated with Dimethyl phthalate (DMP). The contaminated ‎soil was prepared artificially with the concentration of 40 mg/kg in the laboratory. ‎Experimental tests were conducted in a special apparatus. It was consisted of a Plexiglas ‎with 1 cm thickness as the main cell. The main cell dimensions were 30 cm in length, 10 ‎cm in width and 30 cm in height. Two reservoirs as anode and cathode were added on ‎the two sides of the main cell and they were connected to the main cell. The prepared ‎contaminated soil after saturated was poured into the main cell of apparatus. The anode ‎and cathode reservoirs were filled with desired solution of surfactant and distilled water ‎respectively. A constant voltage of 50 V was applied to the soil for duration of 7 days for all tests. ‎A reference test was also conducted with distilled water in anode and cathode reservoirs ‎under the same voltage and duration. During each test the pH, EC (electrical ‎conductivity) and volume of outflow liquid discharge were measured. At the end of each test, ‎the shear strength of soil was measured by shear van at the distance of 4, 12, 19 and 26 ‎cm from anode. A number of soil samples were also extracted from these points for pH ‎measurement and removal of DMP by using GC (Gas Choromatography) ‎apparatus. The results showed that the shear strength of soil is increased with increasing ‎the distance from anode. The values of shear strength around the cathode were measured ‎as 7, 5.5, 8 and 42 kPa for distilled water and solutions of Brij 35, Poloxamer 407 and ‎SDS respectively. It was revealed that by increasing the distance from anode the value of ‎pH was also changed from acidic to alkaline. In addition, the results indicated that the ‎percentage of remediation at the distance of 4, 12, 19 and 26 cm from anode for solution ‎of SDS were 73, 70.5, 14 and 20.12 and for Brij 35 they were changed to 69.55, 66 ,21 ‎and 17 % respectively. The percentage of remediation for solution of Poloxamer 407 were ‎also determined 68.94, 65.89, 10.97 and -1.24 and for distilled water as 55, 53.3, 7.77 and -20 % at the ‎same distance from anode respectively. The results showed that the effectiveness of ‎solution surfactants in removal of DMP was SDS>Brij 35> Poloxamer ‎‎407.‎‎

    Keywords: Electrokinetic, Dimethyl Phthalate, Clay Soil, Remediation, Ph}
  • واحد قیاسی*، میلاد کمال آبادی فراهانی
    یکی از بحث های پر اهمیت پیرامون آلودگی محیط زیست آلودگی خاک میباشد. خاکی که آلوده باشد میتواند حیات موجودات را در خطر قرار دهد. به همین علت رفع انواع آلودگی از خاک و حتی کم کردن انواع آلودگی موجود در خاک از اهمیت به سزایی برخوردار میباشد. یکی از راه های پاک سازی خاک های آلوده و بهسازی آن روش الکتروکینتیک میباشد؛ که اصل این روش بر انتقال یون آلوده موجود در خاک بوسیله ی میدان الکتریکی ایجاد شده و از بین بردن و خنثی کردن یون آلوده یا خارج کردن آن از خاک میباشد. این روش کاربردی توانایی حذف آلودگی های مختلف از جمله انواع مواد نفتی و فلزات سنگین را دارا میباشد. در برخی مواقع میتوان از این روش در کنار روش های دیگر بهسازی خاک یا حتی ترکیب این روش با برخی روش های دیگر نتیجه ی به مراتب بهتری را شاهد بود. مطالعه حاضر به تحقیق و پژوهش های صورت گرفته پیرامون رفع آلودگی خاک ها بوسیله ی روش الکتروکینتیک خواهیم پرداخت.
    کلید واژگان: الکتروکینتیک, رفع آلودگی خاک, فلزات سنگین, اصلاح خاک, میدان الکتریکی, هیدرو کربن های نفتی}
    Vahed Ghiasi *, Milad Kamalabadi Farahani
    One of the most critical discussions about environmental pollution is soil pollution. Contaminated soil can endanger the life of organisms. For this reason, removing all types of soil contamination and even reducing the types of soil contamination is a fundamental and critical issue. One of the ways to clean and improve contaminated soils is the electrokinetic method; The principle of this method is to transfer the contaminated ions in the soil by an electric field and to eliminate and neutralize the contaminated ion or remove them from the soil. This practical method can remove various contaminants such as petroleum products and heavy metals. In some cases, this method can be seen along with other methods of soil improvement or even combining this method with some other methods to see a much better result. The present study will present the research on soil contamination by the electrokinetic method and its limitations.
    Keywords: Electrokinetics, Soil Pollution Removal, Heavy Metals, Soil Remediation, Electric Field, Petroleum Hydrocarbons}
  • علی طاهریان، مریم یزدی*، ایمان دانایی، امیرعلی زاد

    آلودگی خاک های حاوی هیدروکربن های نفتی یکی از مهم ترین چالش های زیست محیطی می باشد، ازاین رو لازم است تا در مورد پاکسازی مواد هیدروکربنی از جمله گازوئیل در مناطق نفت خیز تدابیری صورت بگیرد، جهت پاکسازی این ترکیبات از خاک راه کارهای مختلف از جمله استفاده از فرآیند الکتروکینتیک به کار می رود. این روش برای پاکسازی خاک های ریزدانه خصوصا رسی موثر می باشد، در این تحقیق، پاکسازی خاک رسی آلوده به گازوئیل به روش الکتروکینتیک در حضور مواد فعال سطحی (Surfactant) SDS (Sodium Dodecyl Sulfate) و Tween 20 مورد ارزیابی قرار می گیرد و اثر کنترل pH در کاتولیت و آنولیت بر فرآیند اصلاح الکتروکینتیکی (Electrokinetic) خاک رسی مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج فرآیند نشان می دهد که در غیاب ماده فعال سطحی روش الکتروکینتیک راندمان بسیار کم در پاکسازی گازوئیل از خاک رس دارد آن گاه در حضور ماده فعال سطحی بازدهی حذف افزایش چشمگیری دارد، با کنترل pH در کاتولیت و آنولیت و افزایش غلظت ماده فعال سطحی بازدهی حذف گازوئیل از خاک افزایش می یابد. با کاربرد Tween 20 کمترین میزان پاکسازی در غلظت 05/0% برابر با 18% به دست آمده است این در حالی است که SDS توانست حدودا 49% از گازوئیل را در غلظت 15/0% ماده فعال سطحی حذف کند، در ادامه تحقیق آزمایش تک محوری جهت تعیین مقاومت فشاری محصورنشده نمونه خاک انجام گرفته است که نشان می دهد فرآیند پاکسازی سبب افزایش مقاومت فشاری خاک می گردد.

    کلید واژگان: الکتروکینتیک, خاک رس, گازوئیل, کنترلpH, ماده فعال سطحی, مقاومت فشاری, الکترواسموز, ژئوتکنیک}
    Ali Taherian, Maryam Yazdi *, Iman Danaei, AmirAli Zad

    In the present era, environmental pollution is a global crisis, increasing population growth and urban development, industrial expansion and unlimited use of natural resources, are among the increasingly important factors of pollutants (Reilley, 1996). Vocciante (2021) found in the study of stability in electrokinetic modification processes that the electrokinetic method is suitable for cleaning inorganic pollutants from clay. Zhou (2021) found that using the electrokinetic method is effective in removing heavy metals zinc, cadmium, and manganese from the soil and leads to the removal of about 72% of the pollutant from the soil sample. Vaishnavi (2021) in the study of bio-electrokinetic modification of diesel-contaminated environment with biosurfactant found that this method is an effective method for cleaning and cleaning soils contaminated with diesel hydrocarbons. Hanaei et al. (2021) found that the direct shear test showed that the adhesion of the soil sample increased and the friction angle decreased after oil contamination, and the permeability test showed that the contamination of the soil sample decreased the permeability of sandy soil and this change It is a function of the amount of oil and the viscosity of oils.

    Keywords: Electrokinetics, Clay, Diesel, PH control, Surfactant, compressive strength, Electroosmosis, Geotechnical}
  • فرح بخش دیبا، امیررضا گودرزی*، سهیل سبحان اردکانی، مهرداد چراغی، بهاره لرستانی

    اصلاح الکتروکینتیک گزینه ای موثر برای آلودگی زدایی از خاک ها می باشد؛ اگرچه راندمان کار تابع عوامل متعددی است. در پژوهش حاضر، توانایی کی لیت کننده EDTA و جریان پالس در بهبود این روش، برای پاکسازی خاک های ریزدانه حاوی ترکیب فلزات سنگین بررسی شد. بدین منظور، ابتدا نمونه مورد مطالعه با غلظت 5000 (میلیگرم/کیلوگرم) روی و سرب آلوده و سپس با گرادیان ولتاژ 2 ولت بر سانتیمتر (به صورت جریان پیوسته و پالس) در بازه های 7، 14 و 28 روز، تحت آزمایش الکتروکینتیک قرار گرفت. در این فرآیند، غلظت های مختلف EDTA به مخازن آند و کاتد (بطور مجزا و همزمان) نیز اضافه شد. نتایج بدست آمده نشان داد در شرایط جریان پیوسته و فاقد کی لیت ساز (روش متداول الکتروکینتیک)، میزان رفع آلودگی به ویژه سرب اندک بوده که علت آن با توجه به روند تغییرات ریزساختار نمونه و هدایت الکتریکی آن در حد فاصل آند تا کاتد، کاهش دانسیته جریان ناشی از رسوب آلاینده در ماتریکس خاک ارزیابی گردید. در این حالت، افزایش زمان آزمایش (علی رغم مصرف بیشتر انرژی) عمدتا سبب تغییر موقعیت آلودگی در محیط پیرامون آند شده و تاثیر محدودی (حدود 20%) بر راندمان کل نشان داد. مشخص شد افزدون EDTA صرفا به صورت محلول کاتولیت حتی با غلظت معادل آلودگی خاک، نیز تاثیری اندکی بر بهبود پاسخ الکتروکینتیک دارد. از طرفی، حضور کی لیت کننده در هر دو مخزن دستگاه خصوصا با اعمال جریان پالسی، باعث تسریع فرآیند پاکسازی می شود. با استناد به مجموع نتایج آزمایش های درشت ساختاری، تصاویر SEM و آنالیزهای XRD، علت این ارتقاء رفتار به دو تغییر عمده در اندرکنش خاک-آلاینده نسبت داده شد. نخست آنکه، روش اخیر با توسعه نفوذ جبهه اسیدی به سمت کاتد و محدود کردن قابلیت پلاریزاسیون ذرات رس، سبب آرایش فولکوله و کاهش قابلیت نگهداشت آلودکی در خاک می شود. همچنین این سیستم از طریق فرآیندهای بازانحلال، تشکیل کمپلکس های پایدار و اختلال در ایجاد اولیه رسوب، سهم فازهای نامحلول را به شدت کم می نماید. هم افزایی این تغییرات نقش موثری در شتاب دهی ساز و کارهای الکتروکینتیک داشته؛ بنحویکه در مقایسه با مدل متداول، ضمن کاهش 25 درصدی مصرف انرژی می تواند تا 2/6 برابر راندمان استخراج آلودگی را افزایش دهد.

    کلید واژگان: الکتروکینتیک, خاک آلوده, سرب و روی, جریان پالس, EDTA, شدت بخشی راندمان استخراج}
    Farahbakhsh Diba, Amirreza Goodarzi *, Soheil Sobhan ardakani, Mehrdad Cheraghi, Bahareh Lorestani

    Electrokinetic (EK) remediation is a very effective option for the soil decontamination; however, its efficiency depends on several factors. In the present study, the ability of Ethylene-diaminete-traacetic-acid (EDTA) and pulse current to improve this method for treating fine-grained soils containing heavy metals (HMs) was investigated. In so doing, first, the studied sample (mainly kaolinite) was mixed with a concentration of 5000 mg/kg zinc (Zn) and lead (Pb) and then subjected to an electrokinetic test with voltage gradient of 2 V(DC)/cm2 (in the form of continuous current and pulse) under 7, 14 and 28 days. The pulse current used was ON for 30 minutes and OFF for 10 minutes. In this process, different concentrations of EDTA (including a concentration of 0.1 M and 0.2 M) were also added to the anode and cathode reservoirs, separately and simultaneously. The obtained results showed that in the conditions of continuous current and without EDTA addtion (the common EK method), the EK removal efficiency, especially for lead, was not noticeable. According to the changes in the microstructure of soil sample and its electrical conductivity (EC) between the anode and the cathode electrodes, the reason can be ascribed to the decrease in current density due to precipitation of pollutants in the soil matrix and decresing the HMs transportation in the cathode side, as clearly confirmed by the XRD patterns and EC tests. In this case, increasing the test time from 7 to 28 days (despite more energy consumption) mainly caused the change of the pollution position in the around of anode side and the HMs removal in the cathode side is not enhanced, indicating that there is a limited effect (about 20%) on the total efficiency of the EK tests. It was found that the addition of EDTA only in the form of catholyte solution, even with the equivalent concentration of soil pollution, has a low effect on improving the electrokinetic response. On the other hand, the presence of the chelating agent in both reservoirs of the EK device, especially by applying the pulse current (with a frequency equal to 36 cycles/day) accelerates the treating process of EK remediation. In fact, as the results of macro-structural tests, scanning electron microscope (SEM) images and X-ray diffraction (XRD) analyses indicated, such improvement can be attributed to two major changes in soil-pollutant interaction. First of all, the presented EK method, by developing the penetration of the acid front towards the cathode side and limiting the polarization ability of clay particles, causes the formation of flocculation and reduces the soil ability to keep pollutants. Also, this system greatly reduces the contribution of insoluble phases through the processes of redissolution and formation of the stable complexes as well as generates a disturbance in the initial formation of metal precipitation due to the reduction in the hydrolysis reaction of the cathode part. Synergy of these changes has an prominent role in accelerating the EK mechanisms; so that compared to the conventional EK model, while reducing energy consumption by 25%, it can also increase the removal efficiency by nearly 2.6 times.

    Keywords: EK, HM-contaminated soil, EDTA, pulse current, Enhanced removal efficiency}
  • علی طاهریان، مریم یزدی، ایمان دانایی، امیرعلی زاد

    آلودگی خاک های حاوی مواد نفتی از مهم ترین چالش های زیست محیطی جهان امروز به شمار می رود. بنابراین ضروری است تا در مورد پاکسازی مواد نفتی از جمله گازوییل تدابیری صورت گیرد. جهت پاکسازی این ترکیبات از خاک راهکارهای مختلف از جمله استفاده از فرآیند الکتروکینتیک به کار می رود. نتیجه فرآیند الکتروکینتیک در خاک، حرکت آب، یون ها و ذرات باردار در اثر ایجاد اختلاف پتانسیل الکتریکی می باشد. در این تحقیق، پاکسازی خاک رسی آلوده به گازوییل به روش الکتروکینتیک در حضور مواد فعال سطحی ABTS و Saponin مورد بررسی قرار گرفته است و اثر کنترل pH در کاتولیت و آنولیت بر فرآیند اصلاح الکتروکینتیکی خاک رسی ارزیابی شده است. نتایج نشان داده که در غیاب ماده فعال سطحی، روش الکتروکینتیک بازدهی حذف خیلی کم به میزان 3 تا 7 درصد داشته ولی در حضور ماده فعال سطحی بازدهی حذف افزایش چشمگیری به میزان 20 تا 54 درصد داشته است. با کنترل pH در کاتولیت و آنولیت و افزایش غلظت ماده فعال سطحی بازدهی حذف گازوییل از خاک افزایش یافته است. با کاربرد Saponin، کمترین میزان حذف در غلظت 0.05 برابر با 20 درصد به دست آمده است، در حالی که ABTS توانسته حدودا 54 درصد از گازوییل را در بیشترین غلظت ماده فعال سطحی (0.15 درصد) حذف کند. در ادامه تحقیق، آزمایش تک محوری جهت تعیین مقاومت فشاری محصور نشده نمونه خاک انجام گرفته است که نشان می دهد که فرآیند پاکسازی سبب افزایش مقاومت فشاری خاک به میزان 15 درصد خواهد شد.

    کلید واژگان: الکتروکینتیک, خاک رس, گازوئیل, ماده فعال سطحی, مقاومت فشاری}
    Ali Taherian, Maryam Yazdi, Iman Danaei, Amirali Zad

    Pollution of soils containing petroleum products is one of the most important environmental challenges. Therefore, it is necessary to take measures for the purification of petroleum products, including diesel, to clean these compounds from the soil, various solutions are used, including the use of electrokinetic process. The result of the electrokinetic process in the soil is the movement of water, ions and charged particles due to the difference in electrical potential. In this study, the purification of diesel-contaminated clay by electrokinetic method in the presence of ABTS and saponin surfactants is investigated and the effect of pH control on catolite and anolite on the electrokinetic modification process of clay is evaluated, The results show that in the absence of the surfactant, the electrokinetic method has a very low removal efficiency of 3% to 7%, but in the presence of the surfactant, the efficiency is significantly increased by 20% to 54%, with pH control in Velit. and anolyte and the amount of active substance increase the level of efficiency of diesel removal from soil. With the use of Saponin, the lowest amount of removal at a concentration of 0.05% equal to 20% has been obtained, while ABTS has been able to remove about 54% of diesel at the highest concentration of surfactant (0.15%), in the continuation of the research A uniaxial test has been conducted to determine the unconfined compressive strength of the soil sample, which shows that the cleaning process increases the compressive strength of the soil by 15%.

    Keywords: Electrokinetics, Clay, Diesel, Surfactant, Compressive strength}
  • علی رییسی استبرق*، حسام فتحعلی، کرامت الله رضایی تیره شبانکاره، عبدالحسین هورفر
    در این کار تحقیقاتی پاکسازی یک خاک رسی آلوده به ماده آلاینده دی متیل فتالات از روش الکتروکنتیک مورد مطالعه قرار گرفت. ابتدا میزان حداکثر جذب این ماده به وسیله خاک مورد نظر تعیین گردید. پس از آن خاک آلوده با نسبت g/ mg 04/0 تهیه و به دستگاه الکتروکنتیک انتقال یافت. برای افزایش راندمان پاکسازی از محلولهای NaOH و Tween80 در مخزن آند استفاده گردید. علاوه بر آن یک آزمایش با آب مقطر به عنوان آزمایش مرجع هم انجام شد. مقادیر pH و EC مخازن آند و کاتد و حجم آب خروجی از خاک در طول آزمایش اندازه گیری گردید. نتایج نشان داد  که در انتهای آزمایش pH در مخزن آند برابر با 8/4، 27/3 و 6/2 برای محلولهای NaOH و Tween80 و آب مقطر می باشد و حجم مایع خروجی برای NaOH  1165 میلی لیتر بود که برای سایر محلولها 20 درصد کمتر از آن بود. مقاومت خاک هم با افزایش فاصله از آند افزایش یافته و مقدار آن در اطراف کاتد 14 کیلوپاسکال برای NaOH حاصل گردید که نسبت به محلولهای آب مقطر و Tween80 به میزان 50 و 57 درصد بیشتر بود. نتایج پاکسازی نشان داد که درصد پاکسازی در کاتد کمتر از آند است. پاکسازی برای Tween80 در اطراف آند و کاتد به ترتیب 88/53 و 65/16 درصد می باشد. لیکن برای محلول NaOH این مقادیر به 82/50 و 26/23 درصد می رسد. از طرفی برای آب مقطر انباشته شدن آلاینده به میزان 85/28 درصد در کاتد مشاهده می گردد. نتایج مشخص نمودند اثر پاکسازی NaOH بیشتر از سایر محلولها می باشد.
    کلید واژگان: الکتروکینتیک, خاک رسی, دی متیل فتالات, پاکسازی}
    Ali Raeesi Estabragh *, Hesam Fathali, Keramatoallah Rezaee Tireh Shabankareh, Hoorfar Abdolhossein
    In this research work, the remediation of a clay soil contaminated with dimethyl phthalate ‎was ‎studied by using electrokinetic method. Contaminated soil was made with the ratio ‎of 0.04 mg/g. ‎Non-ionic (Tween 80) surfactant and solution of 0.1 M NaOH were ‎used as anolyte. A reference ‎test was also considered with distilled water as ‎anolyte and catholyte. pH and EC and volume of ‎flow out fluid were measured ‎during the tests in both electrode reservoirs. At the end of each test ‎the shear ‎strength, pH, EC and degree of remediation of soil was measured at different ‎distance ‎from anode. The removal of contaminated was measure by a GC (Gas ‎Chromatography) apparatus. ‎The results showed that the amount of flow out fluid ‎for NaOH was nearly 20% more than the ‎solution of Tween 80 and distilled water. The ‎results also indicated that the strength of soil for ‎different solution is increased ‎by increasing the distance from anode. The value of it around the ‎cathode for ‎solution of NaOH was 14 kPa that was about 50 and 57% more than the distilled ‎water ‎and Tween 80. It was found that the degree of remediation at cathode is less than ‎anode. The ‎percentage of remediation for Tween 80 solution around the anode and ‎cathode were 53.88 and ‎‎16.5% respectively but for NaOH they changed to 50.82 and ‎‎23.26 near anode and cathode ‎reservoir. It was resulted that the effectiveness of NaOH ‎solution in remediation of soil was more ‎than the other used solutions.
    Keywords: Electrokinetic, Clay soil, Dimethyl phthalate, Remediation}
  • مرضیه رضوی، داریوش یوسفی کبریا*، آتیه ابراهیمی
    یکی از روش های پاکسازی خاک و رسوبات آلوده دریا به فلزات سنگین استفاده از روش الکتروکینتیک می باشد که در آن با اعمال میدان الکتریکی ضعیف به کمک منبع تغذیه خارجی آلاینده ها با مکانیزم های مختلف به ویژه مهاجرت الکتریکی از محیط خاکی جداسازی می شوند اما به دلیل هزینه های تامین جریان الکتریسیته چندان مقرون به صرفه نیست. از طرفی یکی از راه های تولید جریان الکتریکی استفاده از پیل های سوختی میکروبی است که در آن باکتری ها با حذف مواد آلی، الکترون آزاد می کنند. بنابراین در این تحقیق جهت تولید میدان الکتریکی سبز، از فرآیند پیل سوختی میکروبی با سه الکترود مختلف در آند و ترکیب با گرانول کربن فعال استفاده شد تا میزان حذف فلز سنگین کروم 6 ظرفیتی از رسوبات دریایی براساس مکانیزم مهاجرت الکتریکی مورد ارزیابی قرار گیرد. نتایج نشان می دهد میزان توان الکتریکی تولیدی به صورت قابل توجهی وابسته به نوع الکترود آند بوده و بیش ترین میزان چگالی توان در حالت استفاده از الکترود ترکیبی گرافیت با گرانول کربن فعال به دلیل ایجاد شرایط بستر مناسب تر برای چسبیدن باکتری ها و همچنین نرخ بالاتر انتقال الکترون به الکترود و تغذیه محفظه آند با فاضلاب واقعی 02/0±10 وات بر مترمکعب مشاهده گردید. در این شرایط بیش ترین میزان حذف کروم حدود 64 تا 73 درصد به ترتیب در ناحیه کاتد و آند حاصل گردید. به طور کلی می توان نتیجه گرفت استفاده از کربن فعال زیستی می تواند ضمن ارتقای توان تولیدی پیل سوختی میکروبی عملکرد مناسبی در پاکسازی رسوبات آلوده دریایی به فلزات سنگین داشته باشد.
    کلید واژگان: پیل سوختی میکروبی, رسوبات دریایی, الکتروکینتیک, حذف فلز سنگین کروم}
    Marzie Razavi, Daryoush Yousefi Kebria *, Atiyeh Ebrahimi
    Electrokinetic remediation is one of the methods for cleaning of soil and sediments (Rozas and Castellote, 2012). In this case, by applying a weak electric field using the external power supply, the pollutants are separated from the soil or sediment by various mechanisms, especially electrical migration. But due to the cost of supplying electricity, it is not affordable(Acar et al., 1995). On the other hand, in the microbial fuel cells, bacteria release electrons by consuming organic matter and producing electric current. Therefore, in this study, microbial fuel cells process with three different electrodes at the anode and combination with granular activated carbon was used to produce green weak electric field. Based on the electrical migration mechanism, the removal rate of hexavalent chromium from marine sediments was evaluated by combining three physical, chemical and biological processes.
    Keywords: Microbial fuel cell, Marine sediments, Electrokinetic, Heavy metals removal (chromium)}
  • علی براتی فردین، احمد خدادادی*، احمد جمشیدی زنجانی

    آلوده شدن خاک به ترکیبات هیدروکربنی در نتیجه حوادث گوناگون و نشت ترکیبات هیدروکربنی به محیط متخلخل جامد خاک اثرات اجتناب ناپذیری در محیط زیست از خود به جای خواهد گذاشت. روش های پاکسازی متعددی برای خاک آلوده به ترکیبات هیدروکربنی وجود دارد،  الکتروکینتیک یکی از روش های موثر پاکسازی و  مقرون به صرفه از نظر هزینه و زمان برای محیط های جامد و متخلخل ریز دانه که ظرفیت جذب بالای رطوبت و همچنین آلاینده های آلی را به خود دارند محسوب می گردد. از جمله ترکیبات هیدروکربنی هیدروفوب با خصوصیات فیزیکی و شیمیایی زیان آور بر اکوسیستم و جذب بالا بر محیط آب و خاک به کروزین می توان اشاره نمود. این ماده در ترکیب خود دارای هیدروکربن های متفاوت بوده و هر ملکول آن به طور متوسط دارای 10 تا 16 اتم کربن است. پایداری و ماندگاری یکی از ویژگی های بارز این ترکیب در اکوسیستم از جمله محیط خاک می باشد. خاک مورد استفاده در این تحقیق از جنس خاک کایولینیت ریزدانه، با توجه به ماهیت و اثربخشی روش الکتروکینتیک برای محیط متخلخل استفاده شد. در تحقیق حاضر به منظور دستیابی به زمان بهینه، نوع محلول الکترولیت و عامل بهبود دهنده مناسب برای تلفیق با روش الکتروکینتیک 5 آزمایش شامل استفاده از روش الکتروکینتیک طی مدت زمان 5 و 7 روز، روش الکتروکینتیک در مدت 7 روز به همراه دو نوع محلول الکترولیت متفاوت و عامل های بهبود دهنده کنترل pH و افزایش ولتاژ با تلفیق روش الکتروکینتیک در نظر گرفته شدند. درصد حذف کروزین با توجه به مدت زمان 5 و7 روز با استفاده از محلول الکترولیت نیترات پتاسیم به ترتیب برابر 24/47 و 50 بود. با افزایش 9/2 برابری جریان الکترواسمز در مدت زمان 48 ساعت از 5 به 7 روز راندمان حذف کروزین  76/2 درصد افزایش پیدا کرد. استفاده از آب مقطر به عنوان محلول الکترولیت در مدت 7 روز راندمان حذف را به 02/33 درصد کاهش داد. اما هنگام استفاده از عامل های بهبود دهنده کنترل pH و افزایش ولتاژ تا 2 ولت بر هر سانتی متر راندمان حذف کروزین به ترتیب با جریان الکترواسمز 372 و 452 میلی لیتر  به 69/47 و 43/61 درصد افزایش پیدا نمود. لذا بهترین راندمان حذف کروزین مروبط به استفاده از روش الکتروکینتیک با تلفیق عامل بهبود دهنده افزایش ولتاژ و استفاده از محلول الکترولیت نیترات پتاسیم طی مدت زمان 7 روز بود.

    کلید واژگان: الکتروکینتیک, کنترل pH, افزایش ولتاژ, کروزین, عامل های بهبود دهنده}
    Ali Barati Fardin, Ahmad Khodadadi*, Ahmad Jamshidi Zanjani

    Every year with the expansion and development of industrial and mining activities, millions of tonnes of toxic waste are produced throughout the world. Soil contamination by organic material as a result of various incidents and the leakage of organic compounds into the soil solid porous media will have an adverse effect on the environment. There are several methods for soil remediation contaminated with hydrocarbon compounds. Electrokinetic is one of the effective remediation which includes three main mechanisms for remediation, electroosmotic flow, ionic migration and electrophoresis. Electrokinetic is suitable in terms of cost and time for solid and porous fine-grained environment media that have high adsorption capacity of moisture and also organic pollutants. Kerosene is considered as one of the hydrophobic organic compounds with harmful physical and chemical properties to ecosystems and high adsorption onto the water and soil media. It has different hydrocarbons in its composition, each molecule having an average of 10 to 16 carbon atoms. It is so durable in the ecosystem, including the soil environment. The soil used in this study was fine-grained kaolinite due to the nature and effectiveness of the electrokinetic method for porous media. In this study, five series of experiments were carried out using electrokinetic method and its combination with improved techniques. The parameters including cumulative electroosmotic flow, electrical current intensity, reservoir and soil pH variation and residual kerosene concentrations in soil were studied. The highest electrical current devoted to increased voltage and pH control tests with 48 and 94 mA respectively for a time interval of 80 to 90 hours after the start of the tests were observed. The higher electric current intensity causes faster migration of ionic species to the opposite-electrode, resulting in greater electroosmotic flow transportation. In the present study, the removal percentage of kerosene from kaolinite soil through the different electrokinetic techniques including changing the electrolyte solution (nitrate potassium and tap water), increasing the-voltage (2 volts per cm of soil), and pH control over 5 and 7 days were investigated. Results revealed, using potassium nitrate as electrolyte solution, the the removal efficiency of kerosene was 47.24% and 50%, respectively, according to the remediation time of 5 and 7 days. With an increase of 2.9 times in the electroosmotic flow over a period of 48 hours from 5 to 7 days, the removal efficiency of the kerosene increased by 2.76%. Using distilled water as electrolyte solution despite the volume of 555 milliliters of electroosmotic flow, kerosene removal efficiency decreased to 33.02% in 7 days. The percentage of kerosene removal by pH control and increased voltage up to 2 v/cm, respectively with electroosmotic flow of 372 and 452 was 47.69 and 61.43%. Hence, a higher volume of electroosmotic flow represents a greater removal of kerosene in the soil. According to the obtained results, the best removal efficiency of kerosene (inspite of higher electroosmotic flow in tests with no enhancement technique) was due to the use of electrokinetic method by combining the higher voltage enhancement technique and the use of potassium nitrate electrolyte as solution over a period of 7 days.

    Keywords: Electrokinetics, pH control, Increased Voltage, Kerosene, Improvement factors}
  • سجاد ادهمی، احمد جمشیدی*، احمد خدادادی دربان

    تصفیه و پاکسازی خاک های آلوده به مواد هیدروکربنی به دلیل ارتباط با چرخه غذایی امری مهم است. روش های متنوعی برای حذف این نوع از آلاینده ها مورد استفاده قرار گرفته است که هریک دارای نقاط قوت و ضعف متعددی هستند. از جمله این روش ها، روش الکتروکینتیک است که در سال های اخیر به دلیل سادگی، هزینه پایین، عدم تولید پسماند ثانویه و توانایی حذف چند نوع آلاینده از خاک مورد توجه قرار گرفته است. در این پژوهش به منظور حذف آلاینده آلی فنانترن از خاک رسی از روش الکتروکینتیک در دو بازه زمانی هفت و ده روزه بهره گرفته شده است و تاثیر مدت زمان فرآیند در حذف فنانترن از خاک در مقیاس آزمایشگاهی بررسی شده است. غلظت فنانترن در خاک در فرآیند هفت روزه از1000 mg/Kg به 600 mg/Kg کاهش یافته است و با افزایش مدت زمان فرآیند به ده روز غلظت آلاینده به 580  mg/Kg رسیده، که برابر با  2 درصد افزایش است. در ادامه به منظور بهبود فرآیند از تلفیق الکتروکینتیک با تکنیک فنتون، که یک تکنیک اکسیدکننده است، استفاده شده است. تلفیق فنتون و الکتروکینتیک در مدت پنج روز غلظت آلاینده را در خاک به 50 درصد یعنی 500 mg/Kg کاهش داده است و در مدت زمان ده روز این مقدار به کمتر از 46 درصد یعنی 460 mg/Kg رسیده است.

    کلید واژگان: الکتروکینتیک, فنتون, فنانترن, پاکسازی خاک}
    Sajad Adhmai, Ahmad Jamshidi*, Ahmad Khodadadi

    Polycyclic aromatic hydrocarbons are hydrocarbons that composed of two or more benzene rings. These compounds are produced by incomplete burning or pyrolysis of organic matter. Phenanthrene is a type of aromatic hydrocarbon composed of three benzene rings, whose known effects can be attributed to its stimulating effect and skin sensitivity. The remediation of contaminated soil with hydrocarbon pollutants is crucial issue due to the soil connection with the food cycle. There are several methods for contaminated soil remediation. Electrokinetic (EK) is considered as one of the innovative technique that capable to remove both heavy metals and hydrocarbon contaminant from the soil matrix. The oxidation and reduction agents are added to change the chemical and microbiological properties of the soil that improve the extraction of pollutants or reduce their toxicity through the oxidation-reduction reactions. Oxidation agents can include air or oxygen, or chemical oxidants (such as hydrogen peroxide, sodium or potassium permanganate, ozone, chlorine, or oxygenated compounds). On the other hand, , , Calcium Polysulfide, and Sodium Ditonite are used as reducing agents. Fenton is one of the subsets of oxidation-reduction methods that has been considered by researchers for the last few years to remove pollutants from the soil. In the present study, the capability of EK combined with the Fenton was investigated to remove phenanthrene from contaminated soil. The effect of soil remediation time was studied for the EK only and EK combined with Fenton. The applied soil w::as char::acterized through the XRF and XRD. Based on the XRF, ,  ,  are the most prevalent component. Noteworthy is the presence of 6% hematite in the soil composition tested. Iron as a catalyst in the Fenton process plays an important role, which should be in contact with hydrogen peroxide to complete this process. Because of the proper percentage of hematite in the soil, it is not necessary to add iron from the outside of the system to complete the Fenton process. Based on the obtained results, the intensity of the electric current in all experiments rises rapidly at 1 to 20 hours of each test, reaching its peak of about 810 mA, then decreases and becomes almost constant. The reason for the rapid increase in the intensity of electric current in the early hours of the experiment, which was also observed in other researches, is the presence of metal salts and ions in the pore-water of the soil, which causes high electrical conductivity in the soil. With the increasing of the time, due to the electrical migration of these ions to the electrolyte reservoirs and the precipitation of a non-conducting layer on the surface of the electrodes, the intensity of the current decreases after 20 hours. In all experiments, the electroosmosis flow was from the anode to the cathode is due to the positive zeta potential of the soil. In experiments 3 and 4, using the Fenton technique, the rate of electroosmosis flow decreased due to the precipitation of the catalyst particles in the soil. Despite the reduction of the electroosmosis flow rate (test 3 and 4), the percentage of phenanthrene removal from soil has increased, which is due to the decomposition of pollutants into simple compounds during the Fenton technique. Overall, results revealed that, when the EK without any enhancement was applied in the seven days the phenanthrene concentration was decreased from 1000 to 600 mg/Kg. However, with the increasing time to 10 days, the phenanthrene concentration was decreased to 580 mg/Kg. When the EK combined with Fenton was conducted, the phenanthrene concentration was reduced to 500 mg/Kg after 5 days. However, with the increasing time to 10 days, the phenathrene removal was increased to 540 mg/Kg. Moreover, the energy consumed in experiment 3, where 50% of the pollutant was removed from the soil environment, was the lowest. Also, experiment 4 has eliminated 54% of the phenanthrene in the soil, had the most energy during the process.

    Keywords: Electrokinetic, Fenton, Phenanthrene, Soil remediation}
  • محسن شاطریان سلمان بیدگلی، نادر مختارانی *

    در پژوهش حاضر، تاثیر تلفیق فرایند جداسازی مغناطیسی و آب شویی در کنار فرایند الکتروکینتیک پیشرفته در حذف فلز روی و نیکل از لجن مازاد تصفیه خانه ی فاضلاب صنعتی در مقیاس آزمایشگاهی بررسی شده است. نتایج آزمایش های اولیه نشان داده است که الکتروکینتیک پیشرفته با استفاده از E D T A و اسیدسیتریک به عنوان الکترولیت در مقایسه با الکتروکینتیک معمولی (استفاده از آب به عنوان الکترولیت) عملکرد بهتری در حذف فلزات از لجن دارد. در پژوهش حاضر، راندمان حذف فلز روی با استفاده از الکتروکینتیک پیشرفته 31\٪ بیش از الکتروکینتیک معمولی بوده است. همچنین نتایج آزمایش ها نشان داده است که از میان فرایندهای مورد بررسی، تلفیق فرایند آب شویی با الکتروکینتیک پیشرفته باعث افزایش راندمان حذف فلزات روی و نیکل به ترتیب به میزان 94\٪ و 82\٪ شده است. لازم به ذکر است که در فرایند مذکور، تاثیر p H و عناصر موجود در لجن در راندمان سیستم، بیش از ضریب نفوذپذیری الکترواسمز بوده است. همچنین نتایج آزمایش های تکمیلی نشان داده است که تلفیق فرایند جداسازی مغناطیسی با الکتروکینتیک پیشرفته، تاثیر قابل توجهی در عملکرد سیستم نداشته است.

    کلید واژگان: الکتروکینتیک, لجن, آب شویی, جداسازی مغناطیسی, روی}
    M. Shaterian Salman Bidgoli, N. Mokhtarani *

    Heavy metals are among the most serious environmental pollutants. Contamination of industrial waste water treatment sludge with heavy metals represents a potential threat to human and animal health. Electrokinetic remediation is one way of removing pollutants such as heavy metals from the contaminated soils. This technique is also highly cost-e ective and practical for remediation of industrial sludge. In electrokinetic remediation a low-intensity electrical current is made to ow through electrodes (cathode and anode) embedded in the contaminated soil. Small ions and charged particles migrate between the electrodes encased with water. Due to electrical potential di erences, pollutants, such as heavy metals in uenced by the ow of electric current, move into the electrolytic solution. The main objective of this study is to investigate the e ect of magnetic separation and sulfuric acid leaching pretreatment asawayofboostingzincandNickelremovalfromindustrial wastewater sludge through an electrokinetic process. This laboratory-scale study uses real sludge samples taken out from a wastewater treatment plant of industrial park. In this study, changes in pH, electrical current, electro-osmosis ow and energy consumption in di erent processes have been studied and the ability of each processes for the removal of zinc and nickel from sludge is determined. The results of pre test showed that enhanced electrokinetic process (the use of EDTA andcitricacidastheelectrolyte)comparedwithconventional electrokinetic (the use of water as the electrolyte) has a better performance in the removal of metals from thesludge. Inthisstudy, removalofzincusingenhanced electrokinetic process was 31% more than that in conventional method. The results revealed that leachingelectrokinetic combined process increases the removal eciency of zinc and nickel to 94% and 82%, respectively. Decreasing pH and removing unwanted elements by leaching were the major factors to improve the electrokinetic performance. The results also showed that themagneticseparation-electrokineticcombinedprocess has no considerable e ect on heavy metal removal from sludge.

    Keywords: Electrokinetic, Sludge, Leaching, Magnetic Separation, Zn}
  • بهنوش خطایی، نادر مختارانی*، حسین گنجی دوست

    در پژوهش حاضر، تصفیه ی خاک آلوده به نفت خام)آلودگی اولیه ی m g/K g 6000(با استفاده از روش الکتروکینتیک بهبودیافته با سورفکتنت های S D S و S a p o n i n در مقیاس آزمایشگاهی بررسی شده است. آزمایش ها در سلول الکتروکینتیک از جنس پلکسی گلاس به ابعاد c m $30\t i m e s6\t i m e s5$ در مدت 7 روز انجام شده اند. در پژوهش حاضر، اثر غلظت سورفکتنت)غلظت S D S برابر با 0٫1، 0٫2 و 0٫3 و غلظت S a p o n i n برابر با 0٫05، 0٫1 و 0٫2 درصد وزنی(و ولتاژ)1 و 2 ولت بر سانتی متر(در میزان حذف نفت از خاک ارزیابی شده است. طبق نتایج حاصل، با کاربرد S a p o n i n در ولتاژ V/c m 1، بیشترین میزان حذف در غلظت بحرانی)0٫1\٪(برابر با 18٫35\٪ به دست آمده است؛ درحالی که S D S توانسته است 26٫14\٪ از نفت خام را در بیشترین غلظت سورفکتنت)0٫3\٪(حذف کند. از طرفی با افزایش ولتاژ به V/c m 2 در آزمایش های با غلظت بحرانی سورفکتنت ها، راندمان حذف حدود 4-6 درصد بهبود یافته است.

    کلید واژگان: تصفیه ی خاک, آلودگی نفتی, الکتروکینتیک, سورفکتنت ها, S D S, S A P O N I N}
    B. Khataei, N. Mokhtarani *, H. Ganjidoust

    Uncontrolled emission of different contaminants in environment, such as soil and groundwater, leads to increasing the contamination and causing risks for the ecosystem and human health. Over the last century, the oil has been one of the energy sources and the raw material for many industries. It must be mentioned that about 0.1% of its production enters the seas and oceans due to various events and pollutes the water and soil. Among the different methods of soil treatment, Electrokinetic is one of the most widely used methods, especially in the case of fine-grained soils. Due to low solubility of organic contaminants in water, such as oil, application of surfactants is necessary to improve the Electrokinetic method. Surfactants can increase the solubilization of organic compounds by reducing the surface tension and interfacial tension. So, the electroosmosis flow is the most important mechanism of pollutant transport. In this study, treatment of contaminated soils with crude oil, using enhanced Electrokinetic method by surfactants in pilot scale has been investigated. For this purpose, SDS and Saponin were used to remove the oil crude (6000 mg/Kg) from soil. Each test was conducted in cells made of Plexiglas with dimensions of 30*6*5 cm during 7 days. The effect of surfactant concentration (0.1, 0.2, and 0.3 wt % for SDS and 0.05, 0.1, and 0.2 wt % for Saponin) and applied voltage gradient (1 and 2 V/cm) to the oil removal from soil were investigated in the experiments. According to results, in the tests conducted with Saponin in 1 V/cm, the maximum removal rate of 18.35% was obtained in critical concentration (0.1 %), while using the SDS leads to a removal percentage equaling to 26.14 % in the highest concentration of SDS (0.3%). In addition, increasing the applied voltage gradient to 2 V/cm in the tests with critical concentration of surfactants raised the removal efficiency

    Keywords: S?O?I?L T?R?E?A?T?M?E?N?T, O?I?L C?O?N?T?A?M?I?N?A?T?I?O?N, E?L?E?C?T?R?O?K?I?N?E?T?I?C M?E?T?H?O?D, S?U?R?F?A?C?T?A?N?T?S, S?D?S, S?A?P?O?N?I?N}
  • امیررضا گودرزی*، متین میرمومن
    در پژوهش حاضر تاثیر مشخصات مایع منفذی و اثر زمان بر بازده روش الکتروکینتیک، ارزیابی شد. به این منظور، ابتدا رس کائولینیت با محلولهای حاوی نیترات روی و سرب بطور مجزا آلوده و با گرادیان ولتاژ V/cm 2 در زمانهای 3 الی 48 روز، در مقیاس آزمایشگاهی مورد آزمایش الکتروکینتیک قرار گرفت. از اسید نیتریک نیز به عنوان محلول کاتولیت، با هدف امکان شدتبخشی فرآیند پالایش خاک استفاده شد. نتایج بدست آمده نشان میدهد پاسخ خاک به اصلاح الکتروکینتیک تابعی از مشخصات ماده آلاینده، pH سیستم خاک-الکترولیت و زمان انجام آزمایش است. بر این اساس در شرایط یکسان بخصوص در زمانهای کم، بازده استخراج آلودگی از نمونه حاوی سرب به دلیل تمایل بیشتر این فلز به جذب سطحی و همچنین تشکیل رسوب، تقریبا 70 درصد نمونه آلوده به روی اندازه گیری شد. با توجه به طیفهای اشعه ایکس و تصاویر SEM، تقویت جبهه اسیدی محیط پیرامون کاتد با افزایش غلظت یون H+ درون توده خاک، سبب تغییر ساختار، افزایش تحرکپذیری فلز سنگین و در نهایت تشدید قابلیت رفع آلودگی از خاک میشود. مشخص شد میزان اصلاح خاک به ویژه در قطعات نزدیک به آند ابتدا با گذشت زمان، به شدت بهبود یافته اگرچه افزایش بیشتر زمان خصوصا در نمونه های با غلظت زیاد فلز روی، تاثیر محدودی بر نتایج دارد. این یافته بیانگر وجود یک زمان بهینه متناسب با نوع و غلظت آلاینده در فرآیند پاکسازی فلزات سنگین از خاک به روش الکتروکینتیک بوده بنحویکه کاهش pH محیط تاثیر بسزایی در کاهش این زمان و افزایش راندمان استخراج دارد.
    کلید واژگان: الکتروکینتیک, فلزات سنگین, مشخصات مایع منفذی, زمان, ریزساختار}
    Amir Reza Goodarzi*, Matin Mirmomen
    The electrokinetic (EK) approach is one of the popular choices for the extraction of inorganic contaminants (e.g. heavy metals) from a soil matrix. On the other hand, many factors can affect the performance of EK contaminant remediation. Therefore, in the present study a series of macro and micro level tests including electrokinetic experiments, pH and electrical conductivity (EC), adsorption and desorption, X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscope (SEM) analyses were performed to investigate the effects of time and pore fluid characteristics on the efficiency of EK remediation. For this purpose, the kaolinite clay was separately infected with different solutions containing zinc nitrate and lead nitrate in concentrations of 20 and 40 cmol/kg and then electrokinetic experiments on a laboratory scale were conducted at 2 V/cm voltage gradient in time periods of 3, 6, 12, 24 and 48 days. Nitric acid was also used as a catholyte solution to enhance the soil remediation process. The results obtained show that the soil response to the EK remediation is a function of the contaminant characteristics, the pH of soil-electrolyte system and the time of testing. In EK contaminant remediation from a soil matrix, it is significant to pay particular attention to the effect of the concentration and type of contaminant on the applicability and efficiency of this method. The results reveal that under the same conditions, especially in the low times, extraction efficiency from samples containing lead was measured approximately 70 percent of the samples containing zinc. This is because the lead tends to more adsorbe on the clay surface and has a greater tendency to form precipitate. In addition to the type of contaminants, it was found that the increase in concentration of contaminants in the soil through a series of physical-chemical reactions accelerates clean up capabilities, particularly in the initial time period of the EK experiments. Catholyte conditioning with acidic solution enhanced the removal of heavy metals, which is mainly due to microstructural changes and an increase in the mobility of pollutants. In fact, based on the X-ray diffraction and scanning electron microscope analyses, the microstructural characteristics and the arrangement of the clay particles have an important role in the process of electrokinetic soil remediation. The formation of flocculated structure decreases the retention capacity of the clay particles and also increases the flow path, which enhance the efficiency of pollutant extraction. It was found that the soil remediation, especially in the parts close to the anode, greatly enhanced with increase the time of EK test; however, the further increase in time had a limited impact on results, especially in the samples containing high concentrations of zinc. This indicates that there is an optimum time in the process of cleaning up heavy metals from the soil by EK method, which depends on the type and concentration of contaminant. Moreover, it was seen that the extent of contaminant removal from anode side towards the cathode side is considerable when catholyte conditioning with acidic solution is used. In other words, reducing the pH of soil-electrolyte system has a significant impact in increasing the efficiency of pollutant extraction.
    Keywords: Electrokinetic, Heavy metals, Pore fluid characteristics, time, Microstructure}
  • علی تابع بردبار، علی رئیسی استبرق، فاطمه غازیانی
    MTBE (متیل ترشیو بوتیل اتر) یک ماده آلی اکسیژن دار است که امروزه به صورت گسترده در بسیاری از کشورهای جهان به عنوان جایگزین سرب در سوخت اتومبیل ها جهت کاهش آلودگی ناشی از وجود سرب استفاده می شود. اما علی رغم مزایای استفاده از این ماده، با توجه به استفاده بیش از حد MTBE و همچنین جذب خیلی سریع این ماده توسط آب و خاک، این آلاینده تبدیل به یکی از آلوده کننده ترین مواد در خاک ها و منابع آب زیرزمینی شده است. یکی از تکنیک های موثر در حذف آلاینده ها، روش الکتروکینتیک می باشد که ضمن داشتن هزینه کم و راندمان پاکسازی قابل توجه، از نظر زمانی نیز مقرون به صرفه است. در تحقیق حاضر، پاکسازی یک نمونه خاک رسی آلوده به MTBE، به روش الکتروکینتیک مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور نمونه های خاک آلوده به MTBE تهیه شدند و در یک سلول ساخته شده قرار گرفتند و در آن از آب مقطر و محلول کمپلکس ساز EDTA (که تا کنون بیشتر برای حذف فلزات سنگین و آلاینده آلی قطبی استفاده شده است)، به عنوان الکترولیت استفاده گردید. آزمایشات تحت اختلاف پتانسیل الکتریکی و مدت زمان های مختلف انجام شد. نتایج نشان دادند که راندمان پاکسازی خاک تابعی از نوع الکترولیت، گرادیان پتانسیل الکتریکی و مدت زمان آزمایش می باشد. همچنین در نهایت مشخص گردید که استفاده از EDTA به عنوان الکترولیت به منظور حذف MTBE (به عنوان نماینده آلاینده آلی غیر قطبی) از خاک رس کائولینیت، علی رغم ارتقاء بازده پاکسازی نسبت به استفاده از آب مقطر، گزینه ایده آلی نمی باشد و تحقیقات بیشتری به منظور ارتقاء بازده پاکسازی خاک آلوده به MTBE با استفاده از شوینده ها و الکترولیت های مناسب نیاز می باشد.
    کلید واژگان: MTBE, رس کائولینیت, الکتروکینتیک, اختلاف پتانسیل الکتریکی, _ EDTA}
    Ali Tabe Bordbar, Ali Raeesi Estabragh, Fatemeh Ghaziani
    There are many techniques for the remediation of contaminated soil. One of these methods is electrokinetics. The electrokinetics technique is comprised of three major processes such as: electro-osmosis، electro osmosis and electrolysis. Electropheresis is referred to the process that causes the movement of colloid sized particles under an electrical field within the soil moisture. Electro-osmosis is the process of movement soil moisture from anode to cathode. The electrolysis is only due to the movement of ions and ion complexes in soil. The electrokinetics method is recognized as an effective technique in remediation of metal contaminated soils. Recently researchers showed that showed that it is possible to use this technique to remove a range of water soluble organic contaminates from soil. A review of the literature shows that the treatment of soils contaminated with MTBE has not beenstudied. Therefore،the aim of this work is to investigate the remediation of a soil contaminated with MTBE using the electrokinetic method
    Keywords: MTBE, Kaolinite clay, Electrokinetic, Electrical potential difference, EDTA}
  • مریم پام، غلامرضا اسدالله فردی*، احمد خدادادی
    اصلاح الکتروکینتیک یک تکنولوژی نوید بخش است که می توان از آن برای پاکسازی خاک های ریزدانه در محل استفاده کرد. در این مطالعه حل عددی فرآیند الکتروکینتیک در خاک آلوده به جیوه مورد توجه قرار گرفته است. مدل عددی برای شبیه سازی انتقال جیوه تحت یک میدان الکتریکی با استفاده از معادله یک بعدی انتقال- انتشار توصیف کننده انتقال آلاینده فرمول بندی شده است. مدل ارائه شده برای نشان دادن تغییر pH و حذف جیوه از خاک رس کائولینیت استفاده می شود. برای حل مدل از روش های تفاضل محدود استفاده شده است. برنامه کامپیوتری در نرم افزار متلب به دو روش FTCS و Crank-Nicolson نوشته شده که طرح Crank-Nicolson به دلیل دقت بیشتر با نتایج بیشتر منطبق است. برای کالیبراسیون مدل از نتایج آزمایشگاهی استفاده شده است. مدل عددی پیشنهاد شده با نتایج آزمایشگاهی مطابقت خوبی نشان می دهد
    کلید واژگان: تصفیه خاک, الکتروکینتیک, فلز سنگین, جیوه, حل عددی}
    Electrokinetic soil remediation is a promising technology that can be used for insitu treatment of fine-grained soils. In this study the numerical analyses of electro kinetic process in soil is considered. Numerical model is formulated for simulating mercury transport under an electric field using one-dimensional convection-diffusion equation that describes contaminant transport. The presented model is used for demonstrating the pH changes and mercury removal from kaolinite clay at last day. The finite difference method is used for solving the model. Computational programs were written in two ways of FTCS and Crank-Nicolson using MATLAB software. The Crank-Nicolson scheme has been more consistent with experimental results. Experimental results are used for the calibration of the model. The proposed numerical model shows good agreement with experimental results.
    Keywords: soil treatment, electrokinetic, heavy metal, mercury, numerical analysis}
  • احمد خدادادی، حسین گنجی دوست، ایزد بنی مصطفی عرب
    پاکسازی خاک آلوده به سیانید با روش های مختلف از جمله اکسیداسیون،خاکشویی، تجزیه بیولوژیکی و روش الکتروکینتیک انجام می شود. استفاده از روش الکتروکینتیک برای حذف سیانید تاکنون کم تر استفاده شده است. بنابراین، ای ن تحقیق برای بررسی کارایی این روش در خاک با درصد رس بالا و نفوذپذیزی پایین انجام شد. در روش الکتروکینتیک با قرار دادن دو که تحت یک میدان الکتریکی قرار گرفته است به سمت قطب مثبت (آند) CN– الکترود داخل خاک و برقراری جریان مستقیم، یون با غلظت (CL) مهاجرت کرده و خاک پالایش می شود. در این پژوهش، پاکسازی خاک سد باطله معدن طلای تکاب از نوع رس سیانید 420 میلی گرم بر خاک خشک با استفاده از محلول های آب مقطر و سود 1 مولار در آند، مورد بررسی قرار گرفت. مایع مورد 1/5 با زمان V/cm 1 و V/cm استفاده در کاتد آب مقطر بود. خاک مورد نظر با رطوبت بهینه با استفاده از جریان مستقیم با شیب ولتاژ خاک،رطوبت، جریان الکترواسمز pH، عبور جریان به مدت 7 و 14 روز آزمایش شد. در انتهای دوره، راندمان حذف سیانید از خاک و آمپراژ روزانه اندازه گیری شد. نتایج این تحقیق نشان می دهد که سیانید در مدت 7 و 14 روز به ترتیب با راندمان 65 و 80 درصد 8) به 1 تا 2 در نزدیک اند و 12 تا 13 در مجاورت کاتد تغییر کرد. تحلیل نتایج / خاک از میزان اولیه (حدود 83 pH. حذف شده است
    کلید واژگان: سیانید, پالایش خاک, سد باطله, الکتروکینتیک}
    Ahmad Khodadady, Hosan Ganjidoust, Ezad Bani Mostafa
    There are known techniques for cyanide remediation from contaminated soil such as soil washing, soil oxidation and biological degradation. However, there is very little research forelectrokinetic remediation of cyanide from soil. This study investigates the application of electrokinetic remediation to contaminated soil with high clay content and low coefficient of permeability. The experiments were conducted with two electrodes as cathode and anode poles, which were placed inside the soil using the direct electrical current. Thus cyanide ions were transported to the anode pole and caused the remediation of the soil. The contaminated soil from tailing dam of Takab gold processing plant was used. Contaminated soil with the concentration of 420 mg/kg, distilled water and NaOH were employed in the electrokinetic cell. The experiments were conducted on the optimum moisture content of clayed soil at two voltage gradients (1.0 and 1.5 VDC/cm for the duration of 7 and 14 days) in order to assess the effect of voltage gradient when employing 1M NaOH solutions and distilled water at the anode pole. For each test, cyanide removal efficiency, the pH of the soil, moisture content, electrical conductivity and the electrical current and flow were determined. The measurements were conducted for the entire duration of electrokinetic experiments and at the end of the test. The results indicated that the cyanide removal obtained in 7 and 14 days was approximately 65% and 80%, respectively. The results also showed the pH of the soil was changed from 8.83 to 1-2 for the anode and to 12-13 for the cathode pole. The cyanide transported to the cathode and the pH were the most important dominant factors for cyanide remediation.
  • امین فلامکی، نادر شریعتمداری، علی نورزاد
    در این تحقیق غلظت محلول سیلیکات سدیم در بهسازی سیلت غیر خمیری با روش تزریق الکتروکینتیک بررسی شده است. محلولهای سیلیکات از طریق یک مخزن درکنار الکترود آند به درون خاک تزریق شده اند. تزریق سیلیکات سدیم مقاومت خاک را بسته به غلظت محلول، در مجاورت الکترود آند بین 5 تا 8 برابر افزایش داده است. تزریق 5 و10 درصد از این محلول مقاومت خاک را در کل طول نمونه به مقدار قابل توجه افزایش می دهد. اگرچه محلول 20 درصد سیلیکات سدیم، مقاومت خاک را در مجاورت آند به شدت افزایش می دهد، اما تغییر قابل ملاحظه ای در مقاومت در سایر بخشهای نمونه دیده نمی شود. بیشترین افزایش مقاومت در طول نمونه (طول نفوذ دوغاب) به تزریق محلول 5 درصد سیلیکات سدیم در آند و محلول 10 درصد اسید فسفریک درکاتد اختصاص دارد بطوری که مقاومت 3/3 تا 0/4 برابر شده است. کمترین عمق نفوذ دوغاب به تزریق محلول 20 درصد سیلیکات سدیم در آند اختصاص دارد. در این پژوهش نشان داده می شود که می توان با این روش برای شکل گیری یک شمع و یا بهسازی لرزه ای در زیر پی های موجود اقدام نمود.
    کلید واژگان: الکتروکینتیک, تزریق, سیلیکات سدیم, بهسازیSoil Improvement by Electrokinetic Injection}
    A. Falamaki, N. Shariatmadari, A. Noorzad
    In this study, a non-plastic silt is grouted by sodium silicate in an electrokinetic cell. The silicate solutions are injected through the reservoir next to the anode electrode. The injection of Na- silicate solution increases the strength adjacent to the anode electrode between 5 to 8 times compared with the base soil. Increasing silicate concentration generates lower increase in strength across the specimen. This means that decreasing the silicate concentration increases the penetration length of the grout. Neglecting the results for anode side of the specimens, the maximum increase in strength has been observed for injection of 5% silicate solution through the anode with acid in the cathode chamber. The obtained strength is 3.3 to 4.0 times greater than the strength of the base soil with the highest penetration length. The application of this technology for increasing the strength of the soil underneath an existing foundation or generation of pile through the soil is proven.
    Keywords: Electrokinetics, Soil Improvement, Sodium silicate, Injection}
نکته
  • نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شده‌اند.
  • کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شده‌است. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
  • در صورتی که می‌خواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.
درخواست پشتیبانی - گزارش اشکال