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 « Heavy metal » در نشریات گروه « فنی و مهندسی »

  • سمیه محرمی*
    پسماند شهری یک منبع مقرون به صرفه و باارزشی از مواد آلی برای خاک های کشاورزی است. در سال های اخیر کمپوست پسماند شهری به طور گسترده ای در بخش کشاورزی به عنوان یک بهبوددهنده خاک و نیز به عنوان یک کود استفاده شده است، ولی کاربرد بیش از حد کودهای آلی و معدنی در تولید محصولات گلخانه ای منجر به تجمع فلزات سنگین در خاک و خطرات سلامتی برای انسان می شود. بنابراین این پژوهش با هدف بررسی تاثیر کاربرد کمپوست پسماند شهری و کود دامی بر روی فلزات سنگین خاک انجام شد. همچنین خطرات بهداشتی ناشی از مصرف خیار کشت شده در این خاک ها ارزیابی شد. در این پژوهش، غلظت فلزات سنگین کادمیوم، مس، نیکل، سرب و روی در خاک، تحرک عنصر، فراهمی زیستی، جزء بندی فلزات به همراه اثرات آلودگی این فلزات در خاک گلخانه و جذب این فلزات توسط گیاه خیار پس از 3 سال کشت متوالی و کاربرد کمپوست پسماند شهری و کود دامی در قالب طرح بلوک های کاملا تصادفی در سه تکرار در یک گلخانه ای واقع در جنوب استان تهران بررسی شد. همچنین شاخص های آلودگی محیطی نیز ارزیابی شد. نتایج نشان داد که کاربرد کمپوست پسماند شهری و کود دامی، سبب افزایش غلظت کل و قابل استخراج فلزات سنگین در خاک شده است. با این وجود غلظت فلزات اندازه گیری شده در حد مجاز غلظت فلزات سنگین در خاک های ایران است. فلزات مس و روی به ترتیب به عنوان متحرک ترین فلزات در خاک شاهد و خاک های تیمار شده با کمپوست پسماند شهری و کود دامی شناسایی شدند. مقدار سرب mg kg-1 26/2 و کادمیوم mg kg-1 06/0 در میوه خیار کشت شده در خاک های تیمار شده با کمپوست پسماند شهری بیش از مقدار حد مجاز برای سبزیجات خوراکی بود. بر اساس نتایج به دست آمده از شاخص خطر سلامتی برای سرب و مس، مصرف خیار کشت شده در خاک های تیمار شده با کمپوست پتانسیل بالایی برای به خطر انداختن سلامتی بزرگ سالان و کودکان را دارد. نتایج این بررسی نشان داد که علی رغم کاربرد سه ساله کمپوست پسماند شهری و کود دامی، غلظت فلزات سنگین اندازه گیری شده بیش از حد مجاز نبوده است. با این حال، با در نظر گرفتن قابلیت فراهمی زیستی بالای فلزات سنگین، کاربرد مکرر کمپوست پسماند شهری خطرات تجمع تدریجی فلزات سنگین در خاک در طی زمان را به همراه خواهد داشت. بنابراین اندازه گیری غلظت های کل و قابل استخراج فلزات سنگین و تعیین فاکتور تحرک هنگام ارزیابی اثرات احتمالی بر عملکرد و جذب فلزات توسط گیاه و تعیین شاخص های کیفیت خاک، اهمیت ویژه ای دارد.
    کلید واژگان: پسماند شهری, فلزات سنگین, جزء بندی, شاخص خطر سلامتی, فاکتور تحرک عنصر}
    Somayeh Moharami *
    Municipal waste is a cost-effective and valuable source of organic matter for agricultural soils. In recent years, MSW compost has been widely used in agriculture as a soil conditioner and fertilizer. However, the excessive use of organic and mineral fertilizers in the production of greenhouse crops leads to the accumulation of heavy metals in the soil and health risks for humans. Therefore, this study investigated the effect of the municipal waste and manure application on heavy metals in the soil. Also, the health risks for humans were evaluated through the consumption of cucumber cultivated in these soil. In this study, the concentration of heavy metals Cd, Cu, Ni, Pb and Zn in soil, mobility of metals, bioavailability, fractionation of metals, effects of pollution in the greenhouse soil and uptake of these metals by cucumber plant following 3 cultivation years of application of municipal waste compost and manure were studied in a randomized complete block design with three replicates in a greenhouse located in the south of Theran province. Also, environmental pollution risks were evaluated. The results showed that the application of municipal waste compost and manure increased both the total and available concentration of heavy metals in the soil. However, the concentration of the measured metals was at the permissible limit of the concentrations of heavy metals in Iranian soils. Copper and Zn were detected as the most mobile metals in control and treated soils with municipal waste compost and manure, respectively. The amount of Pb (2.26 mg kg-1) and Cd (0.06 mg kg-1) in cucumber in treated soil with municipal waste exceeded the limit value for edible vegetables. Based on the results obtained from the health risk index, Pb and Cu represented a high potential risk for the health of adults and children by consuming cucumbers in compost-treated soils. The results of this study showed that despite the three-year application of municipal waste compost and manure, the concentration of heavy metals measured was not higher than the allowed guideline level. However, considering the high bioavailability of heavy metals, repeated application of municipal waste compost would carry a risk of gradual accumulation in the soil over time. Therefore, measuring the total and extractable concentration of heavy metals and metal mobility when assessing likely effects on plant yields and metal uptakes and setting soil quality criteria is important.
    Keywords: Municipal Solid Waste, Heavy Metal, Fractionation, Health Risk Index, Mobility Factor}
  • سمیه محرمی*
    پسماند شهری یک منبع مقرون به صرفه و باارزشی از مواد آلی برای خاک های کشاورزی است. در سال های اخیر کمپوست پسماند شهری به طور گسترده ای در بخش کشاورزی به عنوان یک بهبوددهنده خاک و نیز به عنوان یک کود استفاده شده است، ولی کاربرد بیش از حد کودهای آلی و معدنی در تولید محصولات گلخانه ای منجر به تجمع فلزات سنگین در خاک و خطرات سلامتی برای انسان می شود. بنابراین این پژوهش با هدف بررسی تاثیر کاربرد کمپوست پسماند شهری و کود دامی بر روی فلزات سنگین خاک انجام شد. همچنین خطرات بهداشتی ناشی از مصرف خیار کشت شده در این خاک ها ارزیابی شد. در این پژوهش، غلظت فلزات سنگین کادمیوم، مس، نیکل، سرب و روی در خاک، تحرک عنصر، فراهمی زیستی، جزء بندی فلزات به همراه اثرات آلودگی این فلزات در خاک گلخانه و جذب این فلزات توسط گیاه خیار پس از 3 سال کشت متوالی و کاربرد کمپوست پسماند شهری و کود دامی در قالب طرح بلوک های کاملا تصادفی در سه تکرار در یک گلخانه ای واقع در جنوب استان تهران بررسی شد. همچنین شاخص های آلودگی محیطی نیز ارزیابی شد. نتایج نشان داد که کاربرد کمپوست پسماند شهری و کود دامی، سبب افزایش غلظت کل و قابل استخراج فلزات سنگین در خاک شده است. با این وجود غلظت فلزات اندازه گیری شده در حد مجاز غلظت فلزات سنگین در خاک های ایران است. فلزات مس و روی به ترتیب به عنوان متحرک ترین فلزات در خاک شاهد و خاک های تیمار شده با کمپوست پسماند شهری و کود دامی شناسایی شدند. مقدار سرب mg kg-1 26/2 و کادمیوم mg kg-1 06/0 در میوه خیار کشت شده در خاک های تیمار شده با کمپوست پسماند شهری بیش از مقدار حد مجاز برای سبزیجات خوراکی بود. بر اساس نتایج به دست آمده از شاخص خطر سلامتی برای سرب و مس، مصرف خیار کشت شده در خاک های تیمار شده با کمپوست پتانسیل بالایی برای به خطر انداختن سلامتی بزرگ سالان و کودکان را دارد. نتایج این بررسی نشان داد که علی رغم کاربرد سه ساله کمپوست پسماند شهری و کود دامی، غلظت فلزات سنگین اندازه گیری شده بیش از حد مجاز نبوده است. با این حال، با در نظر گرفتن قابلیت فراهمی زیستی بالای فلزات سنگین، کاربرد مکرر کمپوست پسماند شهری خطرات تجمع تدریجی فلزات سنگین در خاک در طی زمان را به همراه خواهد داشت. بنابراین اندازه گیری غلظت های کل و قابل استخراج فلزات سنگین و تعیین فاکتور تحرک هنگام ارزیابی اثرات احتمالی بر عملکرد و جذب فلزات توسط گیاه و تعیین شاخص های کیفیت خاک، اهمیت ویژه ای دارد.
    کلید واژگان: پسماند شهری, فلزات سنگین, جزء بندی, شاخص خطر سلامتی, فاکتور تحرک عنصر}
    Somayeh Moharami *
    Municipal waste is a cost-effective and valuable source of organic matter for agricultural soils. In recent years, MSW compost has been widely used in agriculture as a soil conditioner and fertilizer. However, the excessive use of organic and mineral fertilizers in the production of greenhouse crops leads to the accumulation of heavy metals in the soil and health risks for humans. Therefore, this study investigated the effect of the municipal waste and manure application on heavy metals in the soil. Also, the health risks for humans were evaluated through the consumption of cucumber cultivated in these soil. In this study, the concentration of heavy metals Cd, Cu, Ni, Pb and Zn in soil, mobility of metals, bioavailability, fractionation of metals, effects of pollution in the greenhouse soil and uptake of these metals by cucumber plant following 3 cultivation years of application of municipal waste compost and manure were studied in a randomized complete block design with three replicates in a greenhouse located in the south of Theran province. Also, environmental pollution risks were evaluated. The results showed that the application of municipal waste compost and manure increased both the total and available concentration of heavy metals in the soil. However, the concentration of the measured metals was at the permissible limit of the concentrations of heavy metals in Iranian soils. Copper and Zn were detected as the most mobile metals in control and treated soils with municipal waste compost and manure, respectively. The amount of Pb (2.26 mg kg-1) and Cd (0.06 mg kg-1) in cucumber in treated soil with municipal waste exceeded the limit value for edible vegetables. Based on the results obtained from the health risk index, Pb and Cu represented a high potential risk for the health of adults and children by consuming cucumbers in compost-treated soils. The results of this study showed that despite the three-year application of municipal waste compost and manure, the concentration of heavy metals measured was not higher than the allowed guideline level. However, considering the high bioavailability of heavy metals, repeated application of municipal waste compost would carry a risk of gradual accumulation in the soil over time. Therefore, measuring the total and extractable concentration of heavy metals and metal mobility when assessing likely effects on plant yields and metal uptakes and setting soil quality criteria is important.
    Keywords: Municipal solid waste, Heavy metal, Fractionation, Health Risk Index, Mobility Factor}
  • مینو نیک قلب پور، علیرضا نگهدار*
    با افزایش جمعیت، پیشرفت تکنولوژی و به تبع آن افزایش آلاینده های فلزات سنگین و نیز قرار گرفتن یک چهارم سطح زمین در مناطق سردسیر، مطالعه ی تاثیر فرایند انجماد و ذوب روی خاک های رسی و پیش بینی رفتار آن ها با گذشت زمان ضروری می باشد. با توجه به این که اثر چرخه انجماد و ذوب بر رفتار خاک های رسی آلوده به فلز سنگین کمتر مورد بررسی قرار گرفته است و همچنین گستردگی وجود خاک رسی با خمیری پایین و سنگ رسوبی شیل در کشور ایران به عنوان نوآوری، در مقاله حاضر هدف بررسی تاثیر چرخه انجماد و ذوب بر رفتار نشست پذیری ترکیب شیل پودر شده- خاک رسی در برابر آلاینده های فلزات سنگین سرب و روی می باشد. در پژوهش حاضر خاک رسی با خمیری پایین به همراه 40 و 60 درصد شیل خرد شده مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور تعداد 60 آزمایش تحکیم یک بعدی و حدود اتربرگ بر روی ترکیب شیل پودری-خاک رس در برابر 0، 5 و 25 سانتی مول بر کیلوگرم خاک، از آلاینده های نیترات سرب و نیترات روی انجام گرفت. بر اساس نتایج بدست آمده، بیشترین تغییرات حد روانی مربوط به نمونه های آلوده به 25 سانتی مول نیترات سرب پس از 12 چرخه انجماد و ذوب با 43 درصد کاهش می باشد. کمترین تغییرات حد روانی مربوط به ترکیب 40 درصدی کایولینیت با 25 سانتی مول آلاینده نیترات روی می باشد. همچنین نتایج بدست آمده از آزمایش تحکیم بیان گر این موضوع است که خصوصیات نشست پذیری نمونه ها تحت تاثیر غلظت آلاینده فلز سنگین سرب و روی و چرخه انجماد و ذوب قرار داشته است. افزایش آلاینده فلز سنگین منجر به کاهش نسبت تخلخل اولیه و شاخص فشردگی نمونه ها و چرخه انجماد و ذوب منجر به افزایش این نسبت ها گردیده است. همچنین حداکثر تغییرات در چهار چرخه اول انجماد و ذوب ایجاد شده در حالی که تا چرخه دوازدهم تغییرات ناچیز بوده است.
    کلید واژگان: پوشش رسی, مدفن زباله, مناطق سردسیر, تحکیم یک بعدی, آلاینده فلز سنگین}
    Minoo Nikghalbpour, Alireza Negahdar *
    With the population growth, technological advancement, and the increase in heavy metal pollutants, besides the location of a quarter of the earth's surface in cold regions, it is necessary to study the effect of freeze-thaw cycles on clay and predict its behavior over time. The effect of freeze-thaw cycles on the behavior of clay contaminated with heavy metals has been less studied. In addition, low plasticity clay and shale sedimentary rock are frequent in Iran. As an innovation in this article, the effect of the freeze-thaw cycles on the compressibility behavior of shale-clay soil in the presence of lead and zinc heavy metal pollutants is investigated. The combination of low plasticity clay with 40 and 60% crushed shale was investigated. For this purpose, 60 one-dimensional and Atterberg limit tests were conducted on the samples in the presence of 0, 5 and 25 cmol/kgsoil of lead nitrate and zinc nitrate pollutants. According to the obtained results, the most changes in liquid limit are related to the samples contaminated with 25 cmol of lead nitrate after 12 cycles of freeze-thaw cycles with a 43% reduction. And the lowest changes in liquid limit are related to the combination of 40% kaolinite with 25 cmol of zinc nitrate pollutant. Also, the results obtained from the consolidation test indicate that the compressibility of the samples was affected by the concentration of lead and zinc heavy metal pollutants and the freeze-thaw cycles. The increase of heavy metal pollutants led to a decrease in the initial void ratio and compressibility index of the samples compared to freeze-thaw cycle, which led to an increase in these ratios. The maximum changes were made in the first four cycles of the freeze-thaw cycle, and the changes were insignificant until the 12th cycle.
    Keywords: Clay cover, Landfill, cold regions, 1-D Consolidation, Heavy metal}
  • فرزاد مهرجو *، محمدصابر باغخانی پور، امیر علم

    وجود یون های فلزات سنگین در پساب های آلوده تهدیدی جدی برای سلامت انسان بوده و دفع صحیح آن ها از اهمیت بالایی برخوردار است. استفاده از غشاهای نانوصافش (Nanofiltration) به دلیل عملکرد کارآمد، طراحی سازگار و مقرون به صرفه بودن، به عنوان یکی از موثرترین روش های حذف یون فلزات سنگین از پساب مطرح شده است. غشاهای نانوصافش (NF) ایجادشده از مواد پیشرفته به دلیل توانایی آن ها در آلودگی پساب در شرایط مختلف به طور فزاینده ای محبوب شده اند. ثابت شده است که ویژگی های غشای نانوصافش (NF) برای حذف کارآمد یون های فلزات سنگین از پساب، روش های پلیمرشدن سطحی و پیوند، همراه با افزودن پرکننده های نانو، موثرترین روش های اصلاح هستند. این پژوهش مروری بر فرایندهای اصلاح و عملکرد غشای نانوصافش (NF) برای حذف فلزات سنگین از پساب و همچنین بررسی کاربرد این غشاها برای تصفیه پساب یون فلزات سنگین است. بازده تصفیه بسیار بالا، مانند 90/99 %، با استفاده از غشاهای متشکل از پلی وینیل آمین (Polyvinyl Amine) و گلوتارآلدیید (Glutaraldehyde) برای حذف کروم سه ظرفیتی از پساب به دست آمده است. با این حال، غشاهای نانوصافش (NF) دارای معایب خاصی از جمله رسوب غشا هستند که تمیز کردن مکرر غشا بر طول عمر آن تاثیر می گذارد.

    کلید واژگان: غشاء, نانوصافش, فلزات سنگین, حذف, پساب}
    Farzad Mehrjo *, MohammadSaber Baghkhanipour, Amir Alam

    The presence of heavy metal ions in polluted wastewater represents a serious threat to human health, making proper disposal extremely important. The utilization of nanofiltration (NF) membranes has emerged as one of the most effective methods of heavy metal ion removal from wastewater due to their efficient operation, adaptable design, and affordability. NF membranes created from advanced materials are becoming increasingly popular due to their ability to depollute wastewater in a variety of circumstances. Tailoring the NF membrane’s properties to efficiently remove heavy metal ions from wastewater, interfacial polymerization, and grafting techniques, along with the addition of nano-fillers, have proven to be the most effective modification methods. This paper presents a review of the modification processes and NF membrane performances for the removal of heavy metals from wastewater, as well as the application of these membranes for heavy metal ion wastewater treatment. Very high treatment efficiencies, such as 99.90%, have been achieved using membranes composed of polyvinyl amine (PVAM) and glutaraldehyde (GA) for Cr3+ removal from wastewater. However, nanofiltration membranes have certain drawbacks, such as fouling of the NF However, nanofiltration membranes have certain drawbacks, such as fouling of the NF membrane. Repeated cleaning of the membrane influences its lifetime. membrane. Repeated cleaning of the membrane influences its lifetime.

    Keywords: Membranes, Nanofiltration, Heavy metal, Removal, Wastewater}
  • وحیدرضا اوحدی*، سینا لطفی

    در اصلاح حرارتی خاک های آلوده، خاک رسی حاوی آلاینده فلز سنگین تحت اثر حرارت قرار می گیرد. خصوصیات خمیری به عنوان یکی از معیارهای کاربردی در ارزیابی رفتار ژیوتکنیک زیست محیطی خاک ها شناخته شده است. هدف این مقاله تعیین تاثیر فاز نگهداری آلاینده فلز سنگین بر خاصیت خمیری بنتونیت در اصلاح حرارتی خاک است. در این پژوهش بنتونیت کربنات دار و کربنات زدایی شده در حالت غیر آلوده و آلوده به غلظت های مختلف فلز سنگین روی (Zn) تهیه شده است. نمونه های آلوده و غیر آلوده تحت تاریخچه حرارتی 20، 110، 300، 400 و 500 درجه سانتی گراد قرار گرفته اند. سپس با استفاده از آزمایش های حدود اتربرگ، pH، SSE و XRD، تغییرات خصوصیات خمیری و ریزساختاری نمونه ها تجزیه و تحلیل شده است. بر اساس نتایج بدست آمده، در غلظت های کم آلاینده، فاز کربنات کلسیم به عنوان فاز غالب در نگهداری آلاینده عمل کرده و مانع تغییر ساختار خاک شده است. با افزایش غلظت آلاینده و ورود همه فازهای نگهداری آلاینده در فرایند اندرکنش خاک-آلودگی، حضور کربنات نقش قابل توجهی در تغییر الگوی خمیری نداشته است. نتایج نشان می دهد که تغییرات غلظت آلاینده نسبت به تغییرات درجه حرارت، تاثیر بیشتری بر کاهش دامنه خمیری بنتونیت کربنات دار داشته است. با افزایش درجه حرارت به مقادیر بزرگتر از 400 درجه، فازهای نگهداری آلاینده در رفتار خمیری خاک نقش قابل توجهی نداشته بطوری که دو نمونه بنتونیت با کاتیون غالب تبادلی سدیم و کاتیون غالب تبادلی روی به ترتیب در دماهای 400 و 500 درجه سانتی گراد خاصیت خمیری خود را از دست داده و حد خمیری برای آ ن ها قابل اندازه گیری نبوده است.

    کلید واژگان: فلز سنگین, خاصیت خمیری, کربنات کلسیم, اصلاح حرارتی, بنتونیت}
    Vahid Reza Ouhadi*, Sina Lotfi

    In geotechnical and geo-environmental projects such as thermal stabilization, thermal remediation of contaminated soils and nuclear waste disposal, clays are always exposed to heat and heavy metal contamination. The study of the effect of heavy metal contaminants and thermal treatment on the geo-environmental engineering properties of clayey soils has long been considered by many researchers. Calcium carbonate as a major component of clay soils and as a non-plastic material reduces the plasticity properties of the soil. Calcium carbonate affects the process of heavy metal adsorption by clay particles. Accordingly, the presence or absence of calcium carbonate in the soil can have a secondary effect on the plasticity properties of clay. Generally, clayey soils retain the heavy metal contaminants by four phases. These phases include retention by cation exchange, precipitation by hydroxide carbonates (oxide and hydroxide), organic fraction and residual retention. A review of the literature studies has shown that little attention has been paid to the effect of retention phases of heavy metal contaminant on the plasticity properties of bentonite in thermal improvement from a micro-structural point of view. For this reason, this study is aimed to investigate the influence of retention phases of heavy metal contaminant on the behaviour of bentonite in thermal process. A natural bentonite soil is used in this study. The soil has been decarbonated by the use of hydrochloric acid.  To achieve the above mentioned objective, carbonated and decarbonated bentonite was prepared in a non-contaminated state and laboratory contaminated with heavy metal zinc (Zn) at concentrations of 5, 10, 20, 70 and 120 cmol/kg-soil. Contaminated and non-contaminated samples are first ground and then subjected to a temperature of 20, 110, 300, 400 and 500 °C for two hours. Then, by the use of Atterberg limit, XRD, pH and SSE experiments, micro-structural and macro-structural analysis of changes in carbonated and decarbonated bentonite plasticity properties has been investigated. According to the achieved results, in low concentrations of zinc heavy metals, calcium carbonate phase of heavy metal retention is the dominant phase in soil contaminant interaction process which prevents the change of bentonite structure. Therefore, the reason for the reduction of the Liquid limit is the reduction of the electrical charge of the clay particles, which is the result of lowering the pH. By an increase in contaminant content, all of the soil retention phases contribute to soil contaminant interaction process. Therefore, the role of calcium carbonate reduces in soil plasticity behaviour changes. As the temperature rises, Zinc metal as an accelerating agent has further reduced the Liquid limit in carbonated bentonite and decarbonated bentonite. In decarbonated bentonite, due to the absence of calcium carbonate, the clay particles adsorb more zinc. As a result, the effect of lowering the Liquid limit during increasing temperature by the heavy metal zinc in decarbonated bentonite is greater than in carbonated bentonite. Bentonite with its predominant sodium and zinc exchange cations loses its plasticity properties at temperatures of 400 and 500 °C, respectively, and the plastic limit for them is not measurable.

    Keywords: Heavy metal, plasticity properties, calcium carbonate, heat treatment, bentonite}
  • Peyman Salahshour, Mansoureh Yavari, Fatih Güleç, Huseyin Karaca, Sara Tarighi, Sajjad Habibzadeh

    The advancement of residual fluid catalytic cracking (RFCC) is significantly influenced by the development of heavy metals passivation technology. Resids often include larger concentrations of heavy metals (Ni, V, and Fe) than gas oils, primarily in the form of porphyrin complexes and salts of organic acids. Under cracking conditions, metals, especially Ni and V in residues and gas oil deposit on the cracking catalyst and induce adverse dehydrogenation reactions. The catalyst's zeolite component is destroyed by these metals. While reducing the yield of gasoline, active metals increase the yields of coke and hydrogen. Because most cracking FCC units can only tolerate limited amounts of coke and hydrogen, the level of heavy metals on the catalyst needs to be kept under control in order to achieve maximum productivity and profit. Metal passivation enhances catalytic activity and/or selectivity to more desired products by minimizing the detrimental effects of contaminating metals. In this study, we will review heavy metals deactivation mechanism in RFCC process and the potential technological solutions to the catalyst deactivation concern.

    Keywords: RFCC, Heavy Metal, Vanadium, Nickel, Metal Trap, Metal Passivator}
  • علی معرفت*، عبدالرضا کرباسی، بهزاد آقابراری، انریکه رودریگز کاستیون
    به دلیل خواص اکسیدکنندگی بسیار قوی، نانوذرات دی اکسید تیتانیوم یا تیتانیا به طور گسترده ای در صنعت تصفیه آب و فاضلاب، برای حذف یا کاهش آلاینده های مختلف استفاده می شود. خاصیت ویژه این ماده موجب شده تا اثرات جانبی آن بر محیط زیست و به خصوص اکوسیستم های آبی نادیده گرفته شود. در این پژوهش، از غلظت های مختلف نانوذرات تیتانیا در یک دوره زمانی 96 ساعته و در مقیاس آزمایشگاهی استفاده شد تا اثر آنها بر اندرکنش فلزات سنگین در محیط های آبی ارزیابی شود. همچنین در تمامی آزمایش ها، از رسوبات تالاب انزلی که آلوده به فلزات سنگین بودند استفاده شد. نتایج نشان داد که آرسنیک تحت تاثیر شدید خواص نانوذرات تیتانیا قرار می گیرد، به طوری که در غلظت ppb 50 تیتانیا، غلظت آرسنیک در ستون آب از صفر به ppb 9 رسید و هم زمان تمام پیوندهای قابل تبادل آن از رسوب جدا شدند. علاوه بر آرسنیک، نیکل هم تحت تاثیر عملکرد نانوذرات تیتانیا از رسوب جدا و وارد ستون آب شد و این فرایند به طور معمول از طریق دفع پیوندهای آلی انجام شد. اندازه گیری ها نشان داد که ppb 50 تیتانیا باعث می شود که غلظت های منگنز، مس و روی در ستون آب به ترتیب از 42، 32 و ppb 29 به 7/17، 87/2 وppb  9/20 کاهش یابند و در نتیجه جذب رسوب شوند. بنابر نتایج تفکیک شیمیایی رسوب، جذب فلزات سنگین به طور معمول به صورت پیوندهای قابل تبادل و سولفیدی انجام می شود. این درحالی است که دو فلز سرب و کبالت تحث تاثیر خواص نانوذرات تیتانیا قرار نگرفته و رفتار خوددار از خود به نمایش می گذارند.
    کلید واژگان: دی اکسید تیتانیوم, فلز سنگین, تفکیک شیمیایی, رسوب, اندرکنش}
    Ali Marefat *, Abdoreza Karbassi, Behzad Aghabarari, Enrique Rodríguez Castellón
    Due to strong oxidizing properties, titanium dioxide or titania nanoparticles are widely used in the water and wastewater treatment industry to remove or reduce various contaminants. The extraordinary properties of titania have led to the neglect of its side effects on the environment, especially on the aquatic ecosystems. In this study, different concentrations of titania nanoparticles were used over a period of 96 hours in lab scale to evaluate their impact on the heavy metals distribution in an aqueous media. The sediment samples of Anzali wetland contaminated with heavy metals were applied in all experiments. The results revealed that arsenic (As) was strongly affected by titania nanoparticles and its exchangeable bonds were desorbed from the sediment. Subsequently, 50 ppb titania led to concentration of As in the water column, which increased from 0 to 9 ppb. In addition to As, nickel (Ni) was desorbed from sediment through the separation of its organic bonds. On the other hand, 50 ppb titania reduced the concentrations of manganese (Mn), copper (Cu) and zinc (Zn) in the water column from 42, 32 and 29 ppb to 17.7, 2.87 and 20.9 ppb, respectively. According to the chemical extraction analysis, heavy metals adsorption in the sediment was mainly in the form of exchangeable and sulfide bonds. However, lead (Pb) and cobalt (Co) were not affected by titania and exhibited a conservative behavior.
    Keywords: Titanium dioxide, Heavy metal, Chemical Extraction, Sediment, Interaction}
  • A.Moghimi*, A. Alborji, M. Abniki

    A flame atomic absorption spectrophotometric (FAAS) method for the determination of trace Co(II) after adsorption of synthesis 2-aminopyridine/graphene oxide nano-plates has been developed. Applying a facile and accessible sample preparation method is highly important before the experimental analysis process. In the current study, a technique was introduced for preconcentration and analysis of trace amounts of Co(II) ions in water samples. The important parameters in the analytical procedure of Co(II) ions were optimized such as the pH of extraction, amount and type of elution solvent, time of extraction, and the effect of another ion. Analytical parameters such as the concentration factor, the limit of detection (LOD) of the technique, and relative standard deviation (RSD %) were achieved as 20, 8.0 μg L-1, and 2.4%, respectively.

    Keywords: Co (II) ion, Extraction, Graphene oxide nano-plates, Heavy metal, Preconcentration of heavy metals, SPE}
  • بهاره لرستانی، هاجر مریخ پور*، مهرداد چراغی، لیما طیبی

    فلزات سنگین مشکل بزرگی در محیط زیست هستند و به علت سمیت و توانایی زیادی که در تجمع بدن موجودات زنده دارند، به یک مشکل جهانی تبدیل شده اند. با توجه به اهمیت موضوع، این پژوهش با هدف بررسی غلظت عناصر سنگین آرسنیک، کادمیم، کروم، مس، نقره، منگنز، نیکل و روی در نمونه های آب و ماهی های برداشت شده از دریاچه سد کلان ملایر در استان همدان انجام شد. نمونه های آب و ماهی 5 بار در ماه های اردیبهشت، خرداد، شهریور، مهر و بهمن از 19 مکان از دریاچه سد کلان ملایر جمع آوری شدند. نمونه های آب و ماهی که شامل گونه های Vimba vimba و Cyprinus carpio هستند به آزمایشگاه منتقل شدند. نمونه های ماهی با 4 میلی لیتر اسید نیتریک و 1 میلی لیتر اسید پرکلریک هضم شدند. مقدار فلزات سنگین در آب و ماهی با استفاده از دستگاه ICP-AES تعیین شد و از نرم افزار SAS و آزمون دانکن 05/0 برای آنالیز داده ها استفاده شد. نتایج نشان داد که میانگین غلظت فلزات مورد بررسی از حد مجاز بیان شده در استانداردهای WHO، FAO، و USEPA برای مصارف شرب کمتر است. میانگین غلظت روی و کروم به طور معنی داری بیشتر از سایر فلزات سنگین در نمونه های آب است. همچنین نتایج بیانگر غلظت بیشتر فلزات سنگین به استثنای فلز روی، در فصل بهار نسبت به سایر فصول است. میانگین غلظت فلزات سنگین در ماهی کپور در فصل بهار به ترتیب Zn> Ni> Cu> Cd> Hg> As> Mn  است. هم بستگی معنی داری بین تجمع فلزات سنگین در ماهی و غلظت فلزات سنگین در نمونه های آب وجود دارد. نتایج نشان داد که غلظت فلزات سنگین در بافت نمونه های ماهی با غلظت فلزات سنگین در نمونه های آب ارتباط دارد و انباشت فلزات سنگین در ماهی با افزایش غلظت فلزات سنگین در نمونه های آب افزایش می یابد. غلظت عناصر سنگین مورد بررسی در ماهی ها از حد مجاز بیان شده در استانداردهای WHO، FAO کمتر است و هیچ گونه مشکلی برای مصارف انسانی ایجاد نخواهد کرد.

    کلید واژگان: فلزات سنگین, آب, دریاچه سد, ماهی, تجمع زیستی}
    Bahare Lorestani, Hajar Merrikhpour *, Mehrdad Cheraghi, Lima Tayebi

    Heavy metals are a major environmental problem and have become a global problem due to their high toxicity and their ability to accumulate in the body of living organisms. The aim of this study was to investigate the concentrations of heavy metals such as arsenic (As), cadmium (Cd), chromium (Gago-Ferrero et al.), copper (Cu), silver (Hg), manganese (Mn), nickel (Ni) and zinc (Zn) in samples of water and fish from the Malayer Dam in Hamadan Province, Iran. Samples of water and fish were collected in five steps (in May, June, September, October, February) from 19 locations in Kalan dam route of Malayer, in Hamedan, Iran. Water and fish species including Vimba vimba and Cyprinus carpio species were transferred to the laboratory. Fish samples were digested by 4 ml HNO3 and 1 ml HClO4. The amounts of heavy metals in water and fish were determined using ICP-AES and Duncan's test (0.05) was used for data analysis with SAS software. Results showed that the mean concentrations of the studied heavy metals were lower than the WHO, FAO, and USEPA guidelines for drinking water. The mean concentrations of Zn and Cr were significantly higher than other heavy metals in water samples. The results also showed that the highest concentrations of heavy metals (except Zn) were observed in spring than other seasons. The mean concentration of the heavy metals for Cyprinus carpio followed the sequence Cr≥ Zn>Ni>Cu>Cd>Hg>As>Mn in first sampling. There were significant correlations between all heavy metals’ accumulation in the Cyprinus carpio fish with heavy metals concentration in water samples. The results showed that the concentration of heavy metals in fish samples was correlated with the concentration of heavy metals in water samples and the accumulation of heavy metals in fish increased with increasing concentrations of heavy metals in water samples. The concentrations of heavy metals studied in fish are lower than those limits in the WHO and FAO guidelines and will not cause any harm in human consumption.

    Keywords: Heavy metal, Water, Dam Lake, fish, Biomagnification}
  • Mehrnaz Farzingohar *, Zabihollah Khakpour, Mohammad Ahmadizadeh Shaghooei, Alireza Soory
    Bandar Abbas fish quays activities impacted on chemical compounds of the coasts. Three stations as Posht e Shahr (Ps), Sayadan (Sa) and Shilat (Sh) were selected to investigate the oil spill pollution and heavy metal concentrations in the regions. The sediment samples were collected in June and November 2017 then extracted. The highest concentrations were Fe>Zn> Pb>Cu>Cd respectively in the Sh quay. The cluster results indicated that Ni and Zn have the same sources but Pb, Cu and Cd were from different sources. Ni and Zn entered the environment due to the activities of ship repairs and coastal construction. Pb, Cu and Cd sources were from oil spills of fishing boats. The ERLQ and ERMQ toxicity rates of Ni at Ps and Sa were at the occasional but the Sh was at the frequent occurrence level. In November, the Cd toxicity at Sh was at occasional level. The new rules needed to control the pollution of quays operation.
    Keywords: Oil spill, Sediment Analysis, Bandar Abbas, Heavy metal, Fishing port}
  • Mehrnaz Farzingohar *, Zabihollah Khakpour, Mohammad Ahmadizadeh Shaghooei, Alireza Soory
    Bandar Abbas fish quays activities impacted on chemical compounds of the coasts. Three stations as Posht e Shahr (Ps), Sayadan (Sa) and Shilat (Sh) were selected to investigate the oil spill pollution and heavy metal concentrations in the regions. The sediment samples were collected in June and November 2017 then extracted. The highest concentrations were Fe>Zn> Pb>Cu>Cd respectively in the Sh quay. The cluster results indicated that Ni and Zn have the same sources but Pb, Cu and Cd were from different sources. Ni and Zn entered the environment due to the activities of ship repairs and coastal construction. Pb, Cu and Cd sources were from oil spills of fishing boats. The ERLQ and ERMQ toxicity rates of Ni at Ps and Sa were at the occasional but the Sh was at the frequent occurrence level. In November, the Cd toxicity at Sh was at occasional level. The new rules needed to control the pollution of quays operation.
    Keywords: Oil spill, Sediment Analysis, Bandar Abbas, Heavy metal, Fishing port}
  • مهلا پوربهاءالدینی زرندی، حمید خوشدست*، اسماعیل دره زرشکی، وحیده شجاعی
    در این پژوهش امکان حذف کادمیوم از محیط های آب با استفاده از یک زیست کامپوزیت جدید که بر پایه خاکستر سبک زغال سنگ و بیوسورفکتانت رامنولیپیدی تولید شده، مورد بررسی قرار گرفته است. شرایط عملیاتی فرایند جذب، با در نظرگرفتن pH محلول و نسبت جاذب به فلز به عنوان معیارهای عملیاتی و تاثیر آنها بر  کارآیی حذف کادمیوم به عنوان پاسخ فرایند، در قالب یک طرح آزمایشی مرکب مرکزی بررسی و بهینه شد. نتایج نشان داد که هر دو معیار به‎طور مستقیم بر کارایی حذف، اثر مثبت دارند. بر اساس نتایج بهینه سازی، در مقدار pH برابر 10 و نسبت جاذب به فلز 40، بیش از 99درصد فلز از محلول حذف شد. مطالعه پیشرفت فرایند نسبت به زمان، نشان داد که جذب از سینتیک مرتبه اول با نرخ 57/548 بر دقیقه پیروی می کند. مقایسه مدل های مختلف هم دمای جذب نیز نشان داد که این فرایند به دلیل تطابق با معادله لانگمویر، از جذبی تک لایه با توزیع یکنواخت انرژی جذب بر سطح جاذب پیروی می کند. در این شرایط، بیشینه جذب برابر 11/67 میلی گرم فلز به ازای هر گرم زیست کامپوزیت حاصل شد. نتایج مطالعات گزینش پذیری نیز نشان دهنده قدرت جذب بسیار بالای جاذب بود و ضرایب گزینش پذیری برای فلزات کادمیوم، مس، سرب و روی تقریبا یکسان با یکدیگر و برابر واحد به دست آمد. این نتایج نشان داد که کامپوزیت های پایه خاکستر سبک و بیوسورفکتانت ها را می توان به‎عنوان منبعی امیدبخش برای اهداف پالایش زیست محیطی مورد استفاده قرار داد.
    کلید واژگان: خاکستر سبک, بیوسورفکتانت رامنولیپیدی, جذب سطحی, فلزات سنگین, پساب}
    M. Poorbahaadini Zarandi, H. Khoshdast *, E. Darezereshki, V. Shojaei
    A novel bio-composite produced from coal fly ash accompanied by rhamnolipid biosurfactants was produced and used as an efficient adsorbent for the removal of cadmium from aqueous solution. Effects of initial solution pH (3-11) and absorbent to cadmium ratio (40-200) on cadmium removal, as process response, were studied and optimized using a central composite type response surface methodology. Results showed that both factors significantly affect the removal efficiency. Optimum adsorption conditions, resulting in over 99% cadmium removal, were achieved at pH 10 and absorbent to cadmium ratio of 40. Time-wise studies revealed that a maximum removal can be achieved following a classic first order model with a rate of 548.57 min-1. The cadmium adsorption on activated fly ash was also found to follow the Langmuir isotherm model with monolayer adsorption mechanism. Moreover, the bio-composite yielded a maximum adsorptive capacity of 67.11 mg/g. The selectivity study in bimetal aqueous systems using copper, lead and zinc metals also confirmed the high adsorption capacity of bio-composite. This study demonstrated that rhamnolipid-fly ash bio-composite could be considered as a promising efficient, low-cost resource material for the treatment of heavy metal polluted wastewaters.
    Keywords: Fly Ash, Rhamnolipid Biosurfactant, Adsorption, Heavy Metal, Wastewater}
  • محمد امیری*، وحیدرضا اوحدی

    تثبیت و جامدسازی (S/S) رسوبات حاوی فلزات سنگین، بقایای صنعتی و خاک های آلوده، تکنولوژی جذابی برای کاهش سمیت آن ها است و دفع آن ها را ساده می سازد. کارایی تکنولوژی تثبیت و جامدسازی را می توان با استفاده از نانو ذرات رسی تغییر داد. فرایند تثبیت و جامدسازی با استفاده از ذرات نانومونت موریلونیت می تواند به طور موثری برای مقابله با انتقال فلزات سنگین به کار گرفته شود. با وجود پژوهش های وسیعی که در خصوص پایدارسازی نگهداری آلاینده ها به کمک سیمان صورت گرفته است، به بررسی ریزساختاری نحوه فرایند اندرکنش نانومونت موریلونیت - آلاینده فلز سنگین - سیمان در طی زمان و نحوه و زمان تشکیل ترکیبات سیمانی جدید و تاثیر نانو ذرات مونت موریلونیت بر میزان بازده فرایند توجه محدودی شده است. بر این اساس، هدف این مقاله مطالعه نحوه فرایند اندرکنش نانومونت موریلونیت -آلاینده فلز سنگین- سیمان در طی زمان از منظر ریزساختاری و تعیین تاثیر حضور نانو ذرات رسی بر میزان تراوش آلودگی در فرایند تثبیت و جامدسازی است. برای رسیدن به اهداف ذکرشده، به نانومونت موریلونیت، غلظت های مختلف آلاینده فلز سنگین روی و درصدهای مختلف سیمان پرتلند افزوده شد. سپس مکانیسم نگهداری آلاینده توسط مطالعه تغییرات pH و ارزیابی تغییرات ریزساختاری (پراش پرتو ایکس (XRD)) و میزان تراوش و آبشویی آلودگی (TCLP) مورد تجزیه و تحلیل آزمایشگاهی قرار گرفته است. از مهمترین نتایج این مقاله می توان به نقش نانو ذرات رسی در نگهداری آلاینده فلز سنگین و عدم وجود رابطه خطی میان درصد سیمان موجود در نمونه و میزان نگهداری آلاینده فلز سنگین اشاره نمود.

    کلید واژگان: تثبیت و جامدسازی, آلاینده فلز سنگین روی, ریزساختار, XRD, نانومونت موریلونیت}
    Mohammad Amiri *, Vahid Reza Ouhadi

    Stabilization/Solidification (S/S) is an attractive technology which helps to reduce the toxicity and facilitate the disposal of sediments containing heavy metals, industrial wastes, and contaminated soils. The efficiency of the S/S technology can be enhanced by the use of clay nanoparticles. The S/S process incorporating Montmorillonite nanoparticles can be employed to prevent the dissemination of heavy metals effectively. Although many studies have addressed the stabilization of contaminant by the use of cement, few have discussed the microstructural interactions between montmorillonite nanoparticles, heavy-metal contaminants, and cement in different time intervals. In addition, there are not enough researches on the impact of montmorillonite nanoparticles in the efficiency of solidification process. Therefore, this study aims to investigate the interactions between montmorillonite nanoparticles, heavy metals, and cement in different time intervals from microstructural point of view and to determine the impact of clay nanoparticles on toxicity leaching from solidified/stabilized contaminants. To achieve the above mentioned objectives, different concentrations of heavy metal (zinc) and different percentages of Portland cement were added to nano-montmorillonite. The contaminant retention mechanism was then experimentally analyzed through monitoring the changes in pH, evaluating microstructural changes (using X-Ray Diffraction), and Toxicity Characteristic Leaching Procedure (TCLP) measurement. The results indicate the role of clay nanoparticles in retaining the heavy-metal contaminant and the lack of linear relation between the quantity of cement content of the specimen and the contaminant retention efficiency.

    Keywords: Stabilization, Solidification, Heavy Metal, Nano Montmorillonite, Microstructure, XRD}
  • فریدون قدیمی*، عبدالمطلب حاجتی، اکرم سبزیان
    F. Ghadimi *, A. Hajati, A. Sabzian

    The Mighan playa/lake is characterized as a closed catchment. In the recent years, the rapid industrialization and urbanization has resulted in a pollution area in the city of Arak. In this work, we focus on six regions around the playa/lake to study the distribution of heavy metals in the waters and their contamination risk. A total of 32 water samples are analyzed to determine the contamination degree of heavy metals, i.e. Hg, As, Cd, Cr, Cu, Pb, and Zn. The heavy metal pollution index, heavy metal evaluation index, and degree of contamination are utilized to assess the pollution extent of these metals. The spatial distribution patterns reveal that the waters in different areas of playa/lake are in a good condition. The island, lake in playa, and the Wastewater Mineral Salts Company are most seriously polluted with Pb, being higher than the standard of drinking water quality limit. Water in the wastewater treatment plant is polluted with Hg and As. The correlation matrix, factor analysis, and cluster analysis are used to support the idea that Pb may be mainly derived from the atmospheric input, and As and Hg from the wastewater treatment plant, agricultural lands, and domestic waste. Many native and migratory birds live in the Mighan playa, which is exposed to heavy metals. Therefore, it is required to monitor heavy metals in the Arak playa and to manage the municipal, industrial, and agricultural activities around it and to reduce them.

    Keywords: Mineral Salts Company, heavy metal, Contamination indices, Wastewater, Playa, lake, Mighan}
  • پریسا دوزنده ضیابری، محسن دهقانی قناتغستانی*
    فلزات سنگین از جمله آلاینده های محیط زیست هستند که مواجهه انسان با بعضی از آنان از طریق آب و مواد غذایی می تواند مسمومیت های مزمن و خطرناکی را ایجاد کند. مشکل مسمومیت آب های آشامیدنی به آرسنیک در تمامی کشورها جان بسیاری از انسان ها را به خطر انداخته است. در پژوهش حاضر حذف فلز سنگین آرسنیک از آب با استفاده از نانوجاذب اکسید آهن/N-ایزوپروپیل اکریل آمید/ کیتوزان به صورت آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفت. در این پژوهش برای جذب فلز سنگین آرسنیک، از یک نانوجاذب مغناطیسی استفاده شد که یک روش ابداعی است. به منظور افزایش ظرفیت جذب، از عملیات پیوندزنی پلیمر بر روی سطح نانوذره استفاده شد که با این کار، سطح ویژه جاذب به مقدار قابل توجهی افزایش یافت. در واقع با قرار دادن پلیمرها بر روی جاذب، میل ترکیبی افزایش می یابد. نتایج نشان داد، نانوجاذب سنتز شده توانایی جذب آرسنیک را در غلظت های مختلف دارد، اما میزان آن در غلظت های مختلف متفاوت است. ایزوترم های لانگمیر، فروندلیچ، تمکین و دوبینین رادوشکویچ با داده های آزمایشگاهی جذب آرسنیک در دمای 45 درجه سلسیوس و pH برابر 5/7 در غظت های مختلف برازش شدند؛ مقدار 9956/0=R2 برای مدل لانگمیر، تایید می کند که این مدل برای برازش داده های آزمایشگاهی مناسب است. میزان جذب آرسنیک در شرایط بهینه در pH برابر با 5/7، مقدار جاذب 10 میلی گرم، زمان تماس 60 دقیقه، دمای 45 درجه سلسیوس و غلظت 10میکروگرم در لیتر، مقدار 2/82 درصد به دست آمد.
    کلید واژگان: فلز سنگین, آرسنیک, نانوجاذب, اکسید آهن, ایزوپروپیل اکریل آمید}
    Parisa Douzandeh Ziabari, Mohsen Dehghani Ghanateghestani *
    Heavy metals are among the environmental pollutants that human exposure to some of them through water and food can cause chronic and dangerous poisoning. The problem of poisoning drinking water to arsenic is a pervasive problem and has been seen in almost all countries, whether developed or developing, which endangered the lives of many people. In the present study, the removal of arsenic from water using iron / N-isopropyl acrylamide / chitosan nano-adsorbent was studied and evaluated. In this research, a magnetic nanoparticle was used to absorb arsenic, which is an innovative method. In order to increase the absorption capacity, we use polymer grafting operations on the surface of the nanoparticles, which will greatly increase the specific surface of the adsorbent. In fact, by placing polymers on the adsorbent, the combined desire increases. The results show that synthesized nano-adsorbants have the ability to absorb arsenic at different concentrations. But its concentration varies in different concentrations. Langmuir, Freundlich, Tamkin and Dobbin Radhushev isotherms were fitted with arsenic adsorption at 45 °C, pH = 7.5 at different concentrations. And the results show that a high (R = 0.995) R2 value for Langmuir model confirms that this model is suitable for fitting experimental data. The percentage of arsenic removal in optimal conditions at pH= 7.5, the amount of adsorbent 10 mg, contact time 60 min, temperature 45 °C and concentration of 10 μg/ml was 82.2%.
    Keywords: Heavy metal, ARSENIC, Nano-adsorbent, Iron oxide, Isopropyl Acrylamide}
  • Sedigheh Mohamadi *, Mohsen Saeedi, Afsaneh Mollahosseini
    This work aims to investigate the competitive time-dependent desorption rate of heavy metals (lead, zinc, nickel) coexisting with phenanthrene from natural high buffering soil. Two non-ionic surfactants (Tween 80 and Brij 35) combined with disodium ethylene diamine tetraacetate salt (Na2-EDTA) were utilized as the reagents. The contaminants’ time-dependent desorption data was fitted with five kinetic models including parabolic diffusion, Elovich, fractional power function, pseudo-first and -second-order equations. The best removal of contaminants obtained by the mixture of Tween 80/EDTA; desorbing 93% of lead (Pb). The competitive desorption of nickel (Ni) and zinc (Zn) is affected by the stability of Metal-EDTA complexes. Moreover, phenanthrene removal in the soil studied was slow and laborious. The desorption kinetics are well described by parabolic diffusion (for phenanthrene) and pseudo-second-order (for heavy metals of interest). In the soil-surfactant-water system, soil structure changes were negligible; however, Tween 80 influenced the development of crystal faces of CaCO3 during the process.
    Keywords: Ethylene Diamine Tetraacetate, Heavy-metal, Kinetic, Soil, Surfactant}
  • O.E. Ifelola *

    In this work, the concentrations of the potentially toxic elements in stream sediments in SE Nigeria were assessed for pollution monitoring in mining, quarrying, and farming areas. The levels of iron, molybdenum, vanadium, copper, lead, zinc, nickel, cobalt, manganese, chromium, barium, and beryllium were determined. The concentrations of the elements were in the order of Fe > Ba > Mn > Cr > Zn > Pb > Cu > Co > Ni > As > Mo. There were significant positive correlations at P < 0.01 between Mo and Cu (r = 0.734), Mo and Pb (r = 0.811), and Cu and Pb (r = 0.836). The others were between Cu and V (r = 0.748), Pb and V (r = 0.793), Fe and V (r = 0.905), Fe and Be (r = 0.703), V and Be (r = 0.830), Cu and Pb (r = 0.778), and Fe and V (r = 0.905). The geoaccumulation index values were classified as polluted (0-1) to moderately polluted (1-2). The enrichment factors fell into moderate, significant, and very high enrichment. Pb, Co, and Ba attained significant enrichment factors. The potential ecological risk showed a strong risk level "C" in only three locations. Arsenic was a strong factor carrying risk. The potential ecological risk (Ei</sup>R) trend was Ei</sup>R (AS) > Ei</sup>R (Pb)> Ei</sup>R (Cu) > Ei</sup>R (Co) > Ei</sup>R (Cr) > Ei</sup>R (V) > Ei</sup>R (Ni) > Ei</sup>R (Zn).  Ba, Pb, and As should be monitored further to determine their source and recommend possible remedial measures. The result of this work could be used to improve water management efficiency and serve as a benchmark of vulnerability assessment of the studied area. This could also be useful for future impact assessment and adequate planning of mining and farming areas. In addition, the result obtained could assist the scientists to make appropriate environmental management strategies to reduce the influence of metal contamination triggered from the mining sites and farming areas both in Nigeria and globally.

    Keywords: Heavy Metal, Speciation, Overburden Topsoil, Bio-Availability, Environment, Sorption}
  • سعیده رستگار*، حسن رضایی، حسین یوسفی
    فلز سنگین سرب یکی از عناصر بسیار خطرناک و سمی است و برای انسان و محیط زیست تهدید جدی محسوب می شود. روش جذب سطحی با استفاده از جاذب های طبیعی یکی از فناوری های موثر برای حذف این فلز از فاضلاب است. پژوهش حاضر با هدف بررسی کارایی جاذب طبیعی نانوفیبرکیتین در حذف فلز سرب از محلول های آبی انجام شد. برای شناسایی ویژگی های فیزیکی، شیمیایی و ساختاری نانوفیبرکیتین، آنالیز XRD، FT-IR و میکروسکوپ الکترونی عبوری TEM انجام گرفت. در سیستم ناپیوسته پارامترهای pH در محدوده 4 تا 9، دز جاذب 1/0 تا 1 گرم در لیتر، زمان تماس15 تا 120 دقیقه، غلظت اولیه فلز سرب 10 تا 50 میلی گرم در لیتر و دما 15 تا 40 درجه سلسیوس مورد بررسی قرار گرفت. بر اساس نتایج، بیشترین درصد حذف فلز سرب، در دمای 25 درجه سلسیوس، pH برابر 5، زمان60 دقیقه، دز جاذب 3/0 گرم در لیتر و غلظت سرب 10 میلی گرم در لیتر، 45/98 به دست آمد. نتایج حاصل از این پژوهش نشان داد که نانوفیبرکیتین با حذف بیش از 98 درصد از سرب ، به عنوان یک جاذب مطلوب برای حذف فلز سرب از محلول های آبی محسوب می شود.
    کلید واژگان: جذب سطحی, ژل نانوفیبرکیتین, فلز سنگین, سرب, محلول های آبی}
    Saeedeh Rastgar *, Hassan Rezaei, Hossein Yousefi
    Lead is one of the most dangerous and toxic elements that is considered a serious threat to human and the environment. One of the effective technologies for removing this metal from wastewater is use the adsorption with natural adsorbents. The main objective of this study was to investigate the chitin Nano-fiber as natural absorption for removal of lead metal from aqueous solutions in a discontinuous system. X-ray diffraction (XRD), infrared spectrometer (FT-IR) and transient electron microscopy (TEM) were used to identify the physical, chemical and structural characteristics of chitin Nano-fiber. In the discontinuous system, pH (4-9), absorption dose (0.1-1 g), contact time (15-120 min), lead initial concentration (10-50 mg/L) and temperature (15-40 °C) were studied. The results were analyzed by one-way ANOVA and Duncan's tests for significant evaluation of changes in parameters. The highest percentage of removal of lead (98.95%.) was obtained at 25 °C, pH 5, 60 min contact time, absorbent dose of 0.3 g and lead concentration of 10 mg/L. The results of this study showed that chitin Nano-fiber is considered as an optimal absorber for removal of lead from aqueous solutions by removing more than 98% of lead from aqueous solutions.
    Keywords: Adsorption, Chitin Nano-fiber Gel, Lead, Heavy metal, Aqueous solutions}
  • امیررضا گودرزی*، مهدی سحاب روشن، حمیدرضا اکبری
    در پژوهش حاضر قابلیت ترکیب نانو رس و سیمان با هدف افزایش بازده فرآیند تثبیت و جامدسازی (S/S) خاک آلوده به فلز سنگین ارزیابی شد. بدین منظور دو نوع نانو رس فعال (شامل سدیم-مونتموریلونیت و نانو سدیم-کلوزایت) ، سیمان و ترکیب سیمان-رس (CNC) بطور جداگانه به یک نمونه خاک آلوده شده به درصدهای مختلف فلز روی اضافه و تغییر رفتار مصالح تحت زمانهای مختلف عمل آوری با انجام مجموعه ای گسترده از آزمایشهای بزرگساختاری و ریزساختاری بررسی گردید. نتایج بدست آمده نشان میدهد پس از افزودن کانی های رسی به خاک، علیرغم کاهش اولیه دسترسی زیستی آلودگی اما حمله اسیدی سبب واجذب بخشی از فلز سنگین خواهد شد. بر اساس طیفهای اشعه ایکس، در نمونه های اصلاح شده با سیمان تنها نیز مشاهده شد حضور آلاینده سبب تخریب مواد سیمانی و در نتیجه تاثیر منفی (تا 8 برابر) بر مقاومت مصالح میشود. لذا برای تامین حداقل ضوابط S/S، مقادیر زیادی سیمان (تقریبا 20% به ازای یک درصد آلاینده) و حدود 28 روز نگهداری لازم است. از طرفی، استفاده از CNC با افزایش پتانسیل نگهداشت سیستم و محدودیت در تاثیر نامطلوب فلز سنگین بر واکنشهای هیدراتاسیون، سیمان مورد نیاز برای کنترل تراوش آلاینده را بیش از 40% کاهش و زمان عمل آوری را به یک چهارم میرساند. این ترکیب، مقاومت خاک آلوده را نیز تا 5/1 برابر نسبت به سیمان تنها افزایش داده و لذا به عنوان یک گزینه موثر برای S/S پیشنهاد میشود.
    کلید واژگان: خاک آلوده, فلز سنگین, سیمان, نانو رس, تثبیت و جامدسازی}
    Amir reza Goodarzi *, Mahdi Sahabroshan, HamidReza Abari
    Stabilization/solidification (S/S) has emerged as a cost-effective method for treating a variety of wastes, particularly heavy metal (HM) contaminated soils. Among the many available fixing agents, Portland cement (PC) has been used extensively for the remediation of contaminated sites. However, there are significant environmental and technical impacts associated with PC application. Thus, the present research was conducted to address the efficacy of cement and nano-clay mixture in enhancing the S/S process. In so doing, artificially contaminated soils were first prepared by mixing kaolinite with zinc (Zn) at levels of 0 to 2%. Afterward, tow type of nano-clay (Na-Montmorillonite and Na-Cloisite), cement and cement/nano-clay (CNC) were separately added to the sample, and then, a set of macro and micro level experiments including batch equilibrium, pH, toxicity characteristic leaching procedure (TCLP), unconfined compression strength (UCS), X-ray diffraction (XRD) and energy dispersive X-ray (EDX) analyses were carried out at various curing periods (1, 7 and 28 days) to assess the effectiveness of the additives. The results obtained show that the addition of nano-clay can increase the HM retention capability of soil; however, this may be partly lost when the treated soil are subjected to acidic TCLP solution. In addition, with increasing the HM content, due to the decrease in buffering capacity of system and the restructuring of the clay particles, the soil remediation potential at presence of nano-clay is decreased considerably. It was found that the application of sole cement may significantly enhance the HM retention capacity of soil. But in this case, the physicochemical reactions of Zn ions with cement could hinder and/or reduce the generation of hydration products phases such as calcium silicate hydrate (CSH) and calcium aluminate hydrate (CAH), resulting in the degradation of cementation structure-bonding of S/S matrix, as clearly confirmed by the formation of calcium zincate and the diminution in the cementitios compounds peak intensity in the XRD patterns of cement-treated soils. Therefore, the leaching characteristics and the mechanical properties of the S/S material with sole cement are adversely affected by increasing the amount of HM ions. As a result, a large quantity of cement (20 wt% per one percent of HM) and a long time of curing (≈ 28 days) should be employed to meet the full needs of HM immobilization in contaminated soil and give the EPA-acceptable UCS value (≥ 0.35 MPa). The TCLP and XRD test results indicate that the cement/nano-clay combination can expedite the S/S process and alleviate the deleterious influences of metal ions and acidic attack on the stabilized sample. The EDX analyses also support the increase in the development of hydration reactions and the formation of cementing materials in the presence of CNC, providing the enhancement of binding capacity that will lead to the greater strength (up to 50%) in comparison to cement application. Hence, the CNC binary system is more efficient in modifying the contaminated soil with a lower amount of binder (to about 40%) and shorter curing ages (by nearly 4 times) than that of the sole cement. Overall, it is concluded that the cement/nano-clay mixture can be utilized as an effective S/S amendment and CNC content of 15 wt% per 1% of HM can successfully remediate the contaminated soil after 7 days of curing.
    Keywords: Contaminated soil, heavy metal, cement, nano-clay, stabilization, solidification}
  • محمد امیری*، وحید رضا اوحدی
    زمینه و هدف
    خاک های آلوده به فلزات سنگین یکی از مشکلات متداول ژئوتکنیک زیست محیطی در سراسر جهان هستند. از سوی دیگر ایجاد بستری مناسب برای مراکز دفن زباله همواره یکی از مخاطرات پژوهشگران ژئوتکنیک و ژئوتکنیک زیست محیطی در سه دهه گذشته بوده است. ارائه ماده ای با خصوصیات ژئوتکنیک زیست محیطی مناسب با کمترین میزان نفوذپذیری و قابلیت جذب حداکثری آلاینده از اهداف این مقاله است. فرایند تولید نانوذرات رسی از رس های بنتونیت با رویکرد بالا به پایین شامل حذف بعضی از مواد به شکل ضایعات است. در پژوهش های صورت گرفته از طریق فرایندهای فیزیکی و شیمیایی اجزای نمونه رسی بنتونیت به دو بخش اصلی نانومونت موریلونیت (SLB) و ضایعات فرایند (BLB) جداسازی شده است.
    روش بررسی
    در این پژوهش با انجام یک سری آزمایش های ژئوتکنیکی و ژئوتکنیک زیست محیطی فرایند اندرکنش نانومونت موریلونیت (SLB)، ضایعات فرایند (BLB) و نمونه رسی بنتونیت با آلاینده های فلز سنگین مورد مطالعه و تجزیه و تحلیل آزمایشگاهی قرار گرفته است. شایان ذکر است روند جداسازی اجزا نمونه رسی بنتونیت از طریق آزمایش های ریزساختاری پراش اشعه ایکس (XRD)، تعیین سطح ویژه (SSA) و بررسی تصاویر میکروسکوپ الکترونی پویشی (SEM) مورد آنالیز قرار گرفت.
    بحث و نتیجه گیری
    نتایج تحقیق حاضر نشان می دهد، ضایعات فرایند (BLB) حدود 80% آلاینده فلز سنگین مس را در غلظت cmol/kg-soil 100 نگهداری می کند. همچنین میزان نفوذپذیری نمونه BLB در حدود m/sec 10-10*5.2 و درصد تورم آن 70% است.
    کلید واژگان: آلاینده فلز سنگین, نانورس, مرکز دفن مهندسی, BLB, XRD}
    V.R. Ouhadi, Mohammad Amiri *
    Soils contaminated with heavy metals are among the common environmental geotectonic problems all around the globe. Clay is considered as one of the best protective layers for environment to absorb polluters. Considerable SSA, very low permeability and the clays cationic capacity have been good factors to use these materials in geo-environmental projects vastly. It can react with the materials existing in the polluters because of the layered structure and special vast surface so the clay can absorb all or some of the dangerous polluter materials passing through the soil. Each part of the mineral materials constituting the clay, carbonate, organic materials, oxides, amorphous materials or remained phases can play a role in the process retention heavy metals. Carbonates play a special role in the process of the clay and metallic polluters’ interaction. The effect of the soil structure in retention heavy metal has been studied in many researches. In geotechnical environment view the clay mineral montmorillonite is one of the clays used in geo-environmental projects. Among the clay minerals montmorillonite has the highest property absorbing polluters. In the absence of clayey soils, compacted bentonite-enhanced sand mixtures are attracting greater attention as suitable material for contaminant barrier systems. The efficiency of these insulated barriers depends largely on their hydraulic and mechanical behavior. In landfills, as the main function of the liner is to minimize the movement of water out of the waste disposal facility, Landfill should satisfy three performance criteria if it is to perform satisfactorily as a barrier material. It should have low hydraulic conductivity (typically less than 1×10-9 m/s), should have sufficient strength in order to be stable during construction and operation, and it should not be susceptible to excessive shrinkage cracking due to water content changes that usually occur during the lifetime of the landfill. On the other hand, provision of the proper platform for landfills has been a concern of geotectonic and environmental geotectonic researchers in the past three decades. One of the objectives of this research was to introduce a material with suitable environmental geotectonic properties, minimum permeability, and maximum contaminant absorption potential. The process of producing nanoclay particles from bentonite clay with a top-down approach involves omission of some materials in the form of tailings. In related studies, the bentonite clay sample was divided into the following two main parts through physical and chemical processes: nano-montmorillonite (SLB) and process tailings (BLB). In this research, through a series of geotectonic and environmental geotectonic experiments the interaction of nano-montmorillonite interaction (SLB), process tailings (BLB), and bentonite clay samples with heavy metal contaminants was studied and analyzed experimentally. It shall be mentioned that the process of separating bentonite clay sample components was analyzed through microstructural X-ray diffraction (XRD) and specific surface area (SSA) experiments as well as scanning electron microscope (SEM) imaging. The tests conducted in the study were mostly on the basis of ASTM standard and the geo-environmental tests directions issued by McGill University of Canada. The soil carbonate percentage was defined by titration method. The specific surface area (SSA) was determined using the ethylene glycol-monoethyl ether (EGME) method. CEC was determined by the BaCl2 replacement method. The carbonate content of the soil was determined by titration, and the soil pH was measured in 1:10 soil solution.Also the soil pollution retention capacity was measured by titration test and HNO3 in different concentrations was added to the samples. Results of the present research suggest that process tailings (BLB) contain approximately 80% of copper as a heavy metal contaminant at a concentration of 100 cmol/kg-soil. In addition, permeability of the BLB sample and its inflation are approximately 5.2 10-10 m/sec and 70%, respectively.
    Keywords: Heavy Metal, NanoClay, Landfill, BLB, XRD}
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