بررسی عملکرد میکروذرات کربن فعال و نانوذرات پراکسید کلسیم (CaO2) در پاکسازی هیدروکربن‌های حلقوی از آب زیرزمینی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه محیط زیست، دانشکده محیط زیست، دانشگاه ازاد

2 گروه محیط زیست، دانشکده محیط زیست، واحد اراک، دانشگاه آزاد اسلامی، اراک، ایران

3 گروه اکولوژی دانشگاه آزاد اسلامی واحد اراک

4 West Azadi Sport Complex Blvd

10.22034/hydro.2022.47456.1244

چکیده

با ورود آلودگی هیدروکربنی به آب‌های زیرسطحی، بر اساس سرعت آب زیرزمینی، آلودگی این امکان را دارد که به نقاط پائین دست نفوذ کرده و مشکلاتی را برای مصرف کنندگان و نیز محیط زیست بوجود آورد. به این ترتیب، علاوه بر روش‌های پاکسازی این آلاینده‌ها، دستیابی به راهکاری جهت جلوگیری از گسترش آلودگی از اهمیت بالایی برخوردار است. در پژوهش حاضر، با سنتز نانوذرات پراکسید کلسیم و آماده‌سازی میکروذرات کربن فعال، آزمایش‌های ناپیوسته (Batch) پاکسازی آلاینده‌های بنزن و تولوئن در ویال‌های ml 100 مورد بررسی عملکرد قرار گرفت. بررسی‌ها با مطالعه تغییرات اکسیژن محلول (DO)، pH، جمعیت میکروبی و غلظت آلاینده در طول 60 روز مطالعه صورت گرفت. در ادامه جهت مطالعه جمیت میکروبی تشکیل شده بر روی کربن فعال به عنوان بستر جاذب آلودگی از میکروسکوپ الکترونی (SEM) استفاده شد. نتایج حاصل از پژوهش نشان داد که با تلفیق دو روش تزریق ذرات کربن فعال جهت جذب و به دام انداختن آلودگی و افزودن نانوذرات پراکسید کلسیم به آب زیرزمینی می‌توان بازدهی حذف آلودگی از محیط را به میزان 20 درصد نسبت به بکارگیری نانوذرات به تنهایی و نیز 50 درصد نسبت به افزودن جاذب به تنهایی به بستر آب زیرزمینی افزایش داد. این درحالی بود که تصویر میکروسکوپ الکترونی گرفته شده از سطح کربن فعال حاکی از افزایش فعالیت میکروارگانیسم‌ها و اتصال آن‌ها به سطح و تشکیل کلنی است که به بهبود شرایط پاکسازی کمک می‌کند. در مطالعات میکروبی به ازای هر میلی لیتر از محیط آبی، تعداد 1000 میکروارگانیسم بیشتر در بستر حاوی پراکسید کلسیم و نیز کربن فعال نسبت به نمونه شاهد رشد مشاهده شد. در نهایت مشخص شد که ترکیب روش تجزیه زیستی به کمک نانوذرات پراکسید کلسیم و جاذب کربن فعال موجب بهبود عملکرد نانوذرات CaO2 شده و با تثبیت آلاینده در نهایت منجر به پاکسازی حداکثری آلودگی از آب زیرزمینی آلوده می‌شود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

study on the application of activated carbon microparticles and calcium peroxide (CaO2) nanoparticles in cyclic hydrocarbon remediation from groundwater

نویسندگان [English]

  • Keyvan Samimi 1
  • Abbas Ahmadi 2
  • Hamid Torangzar 3
  • Mahmoud Shavandi 4
1 Arak Branch,. Islamic Azad University
2 Assistant Professor of natural resources, Islamic Azad University, Arak Branch
3 Assistant Professor of natural resources Islamic Azad University of Arak Branch
4 West Azadi Sport Complex Blvd
چکیده [English]

In the condition that the underground water is contaminated by hydrocarbon, the spill is able to contaminate the downstream depending on the groundwater flow and causes some environmental and health problems. Not only should the approaches for decontamination be studied, but the spill also need to be controlled. In the present study, the batch tests were rendered by synthesis of calcium peroxide nano-particles and activated carbon micro-particles preparation to remediate the groundwater contaminated to toluene and benzene ( 100 mg / L ) in 100 mL vials. The investigation was performed by monitoring the dissolved oxygen ( DO ), pH, microbial population and contaminant concentration within 60 days. Furthermore, to investigate the microbial community's growth on the activated carbon, scanning electron microscopy ( SEM ) was applied. The results revealed that combination of the two methods activated carbon particles injection to trap the contaminants calcium peroxide nano particles application in groundwater is able to improve the remediation efficiency up to 20 % than only calcium peroxide injection and 50 % more than activated carbon injection. Meanwhile, scanning electron microscopy assay showed the higher microorganisms activity by creating colonies on the porous activated carbon particles which resulted in considerable remediation efficiency. In the microbiological studies, about 1000 microorganisms higher per milliliter was observed in the media contained calcium peroxide and activated carbon. Finally, it was found that combination of the two approaches improves the calcium peroxide nano particles removal ability and it is also causes the maximum remediation by spill entrapment.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Keywords: groundwater contamination
  • bioremediation
  • activated carbon
  • contaminant adsorption
  • calcium peroxide nano particles