فرآیند جذب سطحی با استفاده از کربن فعال

سابقا استفاده از کربن فعال تنها محدود به تصفیه آبهای آشامیدنی بود. طی دو دهه اخیر به تواناییها و پتانسیلهای این ماده جاذب به منظور استفاده در صنعت تصفیه فاضلاب توجه شده است. در سال 1974 آژانش حفاظت محیط زیست آمریکا 154 ترکیب آلی را در آب های آشامیدنی به عنوان آلاینده معرفی نمود . تشخیص این ترکیبات توام با تعداد بسیار زیادی از آلاینده های غیر آلی مسئله مهمی است که مورد توجه این آژانس قرار گرفته است.

امروزه هنوز دستیابی به روشهای اقتصادی تصفیه آب و فاضلاب یکی از بحثهای مهم در بین متخصصین این امر می باشد. همچنانکه قبلا به آن اشاره شد استفاده از کربن فعال طی دهه اخیر در صنعت تصفیه فاضلاب مورد توجه قرار گرفته است. جذب رنج وسیعی از آلاینده ها با استفاده از کربن فعال گرانولی(GAC ) با موفقیت انجام شده است.با این وجود استفاده از GAC معمولا با مسائل از قبیل هزینه های سرمایه گزاری و بهره برداری همراه است(Wang et al., 2005).

در صنعت آب فرآیند جذب سطحی به انتقال جرم از یک فاز مایع به یک فاز جامد اطلاق می شود. در این فرآیند ماده جذب شونده (adsorbate) ماده ای است که در حد فاصل فاز جامد و مایع از فاز مایع حذف می شود. و ماده جاذب (adsorbent) می تواند یک فاز جامد، گاز یا مایع باشد که ماده جذب شونده را در خود تجمع می دهد.

هر چند جذب سطحی برای فرآیند شناور سازی (flotation) که گاز و مایع در مجاورت هم قرار می گیرد هم می تواند بکار رود اما هدف این فرایند در صنعت آب جذب سطحی در تماس فاز جامد- مایع است.

جذب سطحی به فرآیند تجمع مواد موجود در فاز محلول بر روی یک فصل مشترک(interface) مناسب اطلاق می شود. ماده جذب شونده(adsorbate) به ماده ای اطلاق می شود که در حال حذف شدن از فاز محلول در فصل مشترک(فصل مشترک محلول و ماده جاذب) باشد. فرآیند جذب سطحی در سه مرحله صورت می گیرد :

مرحله ماکروترانسپورت شامل حرکت ماده جذب شونده(مثلا یک ماده آلی) از داخل فاز مایع(آب) به سمت فصل مشترک آب و ماده جامد از طریق انتشار(diffusion) و advection می باشد.

مرحله میکروترانسپورت شامل انتشار مواد آلی از میان حفرات درشت(macropore) به سمت جایگاه های جذب سطحی در حفرات کوچک(micropore) ماده جاذب جامد می باشد.

اگرچه جذب سطحی می تواند هم در سطح ماده جاذب و هم داخل ماکروپورها و مزوپورها اتفاق افتد اما مساحت سطح این مکانها در مقایسه با مساحت سطح میکروپورها آنچنان کوچک است که در عمل می توان از مقدار ماده جذب شونده ای که در این مکانها جذب سطحی شده اند صرفنظر کرد(Metcalf & Eddy, 2003). دو مشخصه عمده مواد جاذب جامد :

1- نسبت سطح به حجم بسیار بالا

2- تمایل اختصاصی جذب نسبت به ترکیب خاص در فاز محلول.

انتقال از محلول:

در مرحله اول مواد آلی(ماده جذب شونده) داخل محلول از داخل محلول به سمت لایه های مجاور ماده جذب شونده(لایه های محلول) مهاجرت می کنند.(از طریق advection و dispersion در تماس دهنده کربن).

مرحله انتقال در فیلم از طریق پراکنش(Film deffusion transport) :

در این مرحله از طریق فرآیند پراکنش مواد آلی که در لایه مجاور به ماده جاذب قرار دارند به سمت دهانه حفرات ماده جاذب حرکت می کند.

مرحله انتقال در حفره(Pore transport step):

در این مرحله حرکت ماده جذب شونده در داخل حفره می تواند به دو صورت باشد:

1- انتقال در امتداد یا داخل فضای خالی حفره(molecular deffusion throgh the pore)

2-انتقال یا حرکت در امتداد مجاور سطح داخلی حفرات(Deffusion along the surface of adsorbet).

به متصل شدن یا درگیرشدن مواد جذب شونده در جایگاه مناسب جذب در ماده جاذب اطلاق می شود. جذب سطحی می تواند در سطوح خارجی ماده جاذب، حفرات بزرگ، حفرات با اندازه متوسط، حفرات ریز و حفرات تحت ریز(submicropores) صورت می گیرد.اما سطوح داخلی ماکروپورها ومزوپورها در مقایسه با سطوح داخلی میکروپورها و ساب میکروپورها کوچک بوده از اینرو معمولا از مقدار مواد جذب شده در سطوح داخلی آنها(ماکروپورها و مزوپورها) صرفنظر می شود(چون نسبت سطح به حجم حفره در آنها کم است).

نیروهای دخیل در فرآیند جذب سطحی:

-بارهای نامشابه کلمبیک(Coulombic-unlike chargers)

-بارهای نقطه ای و دو قطبی(Point charge and Dipole)

-تقابل های دو قطبی- دو قطبی

-گونه های باری خنثی و نقطه ای(Doint charge neutral species)

-نیروهای لاندن- واندروالس(London-Vanderwaols forces)

-پیوندهای کووالانسی توام با واکنش(Covalent bonding with reaction)

-پیوندهای هیدروژنی(Hydrogen bonding).

از آنجا که تمیز بین جذب سطحی فیزیکی و شیمیایی مشکل است اغلب عبارت sorption برای توصیف اتصال مواد آلی(جذب شونده) به کربن فعال بکار می رود.چون فرآیند جذب سطحی در چندین گام پی در پی صورت می گیرد آهسته ترین گام در این فرآیند به عنوان گام محدود کننده میزان جذب(Rate limiting step) شناخته می شود.رویهم رفته چنانچه جذب سطحی فیزیکی روش اساسی در جذب سطحی تلقی شود در این حالت یکی از مراحل انتقال انتشاری(Deffusion transport) گام محدود کننده خواهد بود چرا که میزان جذب سطحی فیزیکی سریع است. و هرگاه جذب سطحی شیمیایی روش اساسی جذب تلقی شود در این حالت مرحله چهارم یعنی جذب سطحی یا جذب(adsorption or sorption)به عنوان مرحله یا گام محدود کننده منظور می شود.زمانی که سرعت جذب(sorption) برابر یا سرعت پس جذب(Desorption) باشد در آن حالت تعادل برقرار شده و ظرفیت ماده جاذب یا کربن نیز تکمیل شده است.
يافتن عوامل موثر در حذف فلزات سنگين از آب - پنجشنبه بیست و سوم تیر 1390
راهبردهاي جديد تصفيه آب با استفاده از فناوري نانو - پنجشنبه بیست و سوم تیر 1390
مالكيت منابع آبي - چهارشنبه بیست و دوم تیر 1390
سازمان هاي حافظ آبهاي آشاميدني و جلوگيري از آلودگي آبهاي عمومي - چهارشنبه بیست و دوم تیر 1390
سدهاي لاستيكي - چهارشنبه بیست و دوم تیر 1390
دستگاه های تصفیه فاضلاب در صنایع غذایی - چهارشنبه بیست و دوم تیر 1390
مدیریت نگهداری شبکه های آبرسانی و آبیاری - چهارشنبه بیست و دوم تیر 1390
ساختار سياست جزايي حقوق آب ايران - چهارشنبه بیست و دوم تیر 1390
فلوئور در تصفیه خانه های آب - سه شنبه بیست و یکم تیر 1390
معرفی انواع سد ها و سفره های آب زیرزمینی - سه شنبه بیست و یکم تیر 1390
شناسائي و كاهش آب بحساب نيامده در شبكه هاي آبرساني شهري 4 - سه شنبه بیست و یکم تیر 1390
شناسائي و كاهش آب بحساب نيامده در شبكه هاي آبرساني شهري 3 - سه شنبه بیست و یکم تیر 1390
شناسائي و كاهش آب بحساب نيامده در شبكه هاي آبرساني شهري 2 - سه شنبه بیست و یکم تیر 1390
شناسائي و كاهش آب بحساب نيامده در شبكه هاي آبرساني شهري 1 - سه شنبه بیست و یکم تیر 1390
معرفی سه روش گندزدایی آب:کُلرزنى(Chlorination),اوزونزنى(Ozonation),پرتوهاى فرابنفش(Ultraviolet ray) - دوشنبه بیستم تیر 1390
روناب - شنبه هجدهم تیر 1390
فاضلاب و زباله شهري - شنبه هجدهم تیر 1390
استفاده مجدد از فاضلاب در كشاورزي و چالش هاي بهداشتي - شنبه هجدهم تیر 1390
بررسی روش اقتصادی انتخاب لوله - شنبه هجدهم تیر 1390
آب زیرزمینی - شنبه هجدهم تیر 1390
اساس کار پمپ - شنبه هجدهم تیر 1390
حفاظت آب Water Conversion - شنبه هجدهم تیر 1390
دلايل فني تخريب سدها - شنبه هجدهم تیر 1390
نگاه «محیط زیستی» از کجا آمده؟ - پنجشنبه شانزدهم تیر 1390
اقتصاد مهندسي - پنجشنبه شانزدهم تیر 1390
خوردگی - پنجشنبه شانزدهم تیر 1390
جذب سطحی اسید استیک روی زغال فعال - پنجشنبه شانزدهم تیر 1390
حملات شيميائي و حفاظت از منابع آب - چهارشنبه پانزدهم تیر 1390
آب شرب سالم - چهارشنبه پانزدهم تیر 1390
بررسي نحوه بهره برداري از دستگاههاي كلرزني به عنوان روشی جهت گندزدائي آب شرب - چهارشنبه پانزدهم تیر 1390
لاگون هوادهي - چهارشنبه پانزدهم تیر 1390
آلودگي آب شهري - چهارشنبه پانزدهم تیر 1390
الکترولیز - سه شنبه چهاردهم تیر 1390
اسپكتروفتومترها - دوشنبه سیزدهم تیر 1390
تعیین غلظت آهن در آب به روش اسپکتر و فتومتری - دوشنبه سیزدهم تیر 1390
خوردگی فلزات - دوشنبه سیزدهم تیر 1390
اهميت آب - دوشنبه سیزدهم تیر 1390
كيفيت آب (Water Quality) - دوشنبه سیزدهم تیر 1390
لوله كشي سيستم فاضلاب و تصفيه استخر - دوشنبه سیزدهم تیر 1390
تاثير آبهاي زير زميني بر توسعه منابع طبيعي - دوشنبه سیزدهم تیر 1390
اهميت آب در روند توسعه کشورها - دوشنبه سیزدهم تیر 1390
چالش هاي فراروي مديريت آب ايران در توسعه پايدار - دوشنبه سیزدهم تیر 1390
اهمیت مدیریت لجن در تصفیه خانه های آب - دوشنبه سیزدهم تیر 1390
ارزیابی پمپ های گریز از مرکز و عوامل ایجاد کاویتاسیون - شنبه یازدهم تیر 1390
سيستم دفع فاضلاب ساختمان ها - شنبه یازدهم تیر 1390
انواع کاویتاسیون در پمپ ها - شنبه یازدهم تیر 1390
آلودگی های زیست محیطی شهر مشهد و راهکار های کاهش آن - شنبه یازدهم تیر 1390
فيزيولوژي جذب آب در گياهان - جمعه دهم تیر 1390
بررسي شوري خاک در سيستم هاي مختلف آبياري - جمعه دهم تیر 1390
تاثير آبياري بر رشد گياهان گلخانه اي - جمعه دهم تیر 1390