بررسي كارايي فرآيندهاي تبادل يوني و جذب سطحي در حذف اورانيم از منابع آب

نويسنده: مرتضي عاليقدري
استاد راهنما: اشرف السادات مصباح، مهدي غياثي نژاد
استاد مشاور: سيمين ناصري، امير حسين محوي
تاريخ دفاع: 1382/06/29
مدرك: Ph.D مهندسي بهداشت محيط
دانشگاه: دانشگاه علوم پزشكي تهران، دانشكده بهداشت، گروه مهندسي بهداشت محيط
چكيده: ااورانيم يكي از مهمترين و فراوانترين راديونوكلئيدهاي موجود در پوسته زمين بوده و اغلب منابع آبي مخصوصاً آبهاي زير زميني و معدني حاوي تركيبات محلول از اين ماده هستند. اهميت بهداشتي و زيست محيطي اين راديونوكلئيد و پرتوگيري انسان در اثر مصرف آب، احتمال بروز انواع سرطانها و بيماريهاي كليوي را بالا مي برد. MCL تعيين شده توسط VSEPA براي اورانيم در آبهاي آشاميدني، 20 ميكروگرم در ليتر مي باشد.
از آنجائيكه اورانيم يكي از راديونوكلئيدهاي مهم جهت آلودگي آب به شمار مي رود، لذا زدايش آن از منابع آب از ديدگاههاي علمي، تحقيقاتي و تامين آب سالم براي صنايع غذايي، دارويي و آشاميدني امري مهم محسوب مي گردد. اين مطالعه به منظور تعيين كارآيي فرآيندهاي تبادل يوني و جذب سطحي در حذف اورانيم از منابع آب انجام گرفت كه مي تواند پايه اي براي مطالعات بعدي نيز باشد.
پژوهش بر اساس مطالعه منابع مختلف به منظور بررسي فرآيندهاي تبادل يوني و جذب سطحي، اندازه گيري اورانيم منابع آب (113 نمونه)، طراحي ستونها جهت عبور نمونه از آنها، روشهاي اندازه گيري اورانيم نمونه ها، تهيه محلولهاي سنتتيك از اورانيم و انتخاب نوع رزينها و جاذب ها بوده است. در اين مطالعه از دو نوع رزين آنيوني قوي با نامهاي تجاري Dowex-X8 و Amberlite CG-400 و دو نوع كربن فعال دانه اي ايراني و آلماني جهت زدايش اورانيم از آب استفاده شده است.
تعيين pH مناسب جهت حداكثر جذب اورانيم نمونه، تعيين ظرفيت، تعيين زمان تماس بهينه و رسم منحني جذب، عمليات مشترك برروي رزينها و جاذب ها در نمونه ها، از اهداف اين كار پژوهشي بوده است. همچنين آماده سازي رزينها، تعيين درصد فضاي خالي بين دانه هاي رزين و تعيين ايزوترم جذب براي كربن فعال ها، ساير عمليات اين پژوهش بوده است. اورانيم نمونه ها به روشهاي (Laser Fluorimetry)LF و (Flow Injection Analysis) اندازه گيري شده و تمامي عمليات آزمايشگاهي در سالهاي 1380 و 1381 در سازمان انرژي اتمي ايران انجام گرفته است.
ميزان اورانيم در منابع آب در محدوده ppb 33-28/0 اندازه گيري شده است. ميزان اين راديونوكلئيد در آبهاي سطحي كمتر از آبهاي زيرزميني و معدني مي باشد. فضاي خالي بين دانه هاي رزين Dowex 50% بوده در حاليكه اين فضا جهت رزين Amberlite، 45% محاسبه شده است. ايزوترم جذب براي هر دو نوع كربن فعال ( ايراني و آلماني) از مدل لانگمير تبعيت كرده است (99/0=r ).
بيشترين ميزان جذب اورانيم توسط رزينها و جاذب ها در pH 3-5/1 به وقوع پيوسته و قدرت جذب رزين Dowex 50/22 و اين پارامتر براي رزين Amberlite 90/16 گرم اورانيم به ازاي هر ليتر رزين بدست آمده است. سرعت جذب اورانيم توسط رزين Amberlite در نمونه هاي مورد بررسي پس از 60 دقيقه تماس حدود 94% براي ml 15 محلول بود. در حالي كه رزين Dowex پس از مدت زمان مذكور حدود 84% اورانيم محلول را جذب كرده است. همچنين در آزمايشات جذب، حجم محلول عبوري بين نقاط شكست و اشباع در رزين Amberlite كمتر از رزين Dowex تعيين گرديده است.
قدرت جذب در نمونه ها براي كربن فعال ايراني 1/6 و براي كربن فعال آلماني 5/4 ميلي گرم به ازاي هر ميلي ليتر كربن فعال بوده است. سرعت جذب اورانيم در نمونه ها پس از 60 دقيقه تماس در مورد كربن فعال نوع آلماني 27% براي ml 15 محلول بوده در حالي كه براي كربن فعال ايراني پس از مدت زمان مذكور 23% بوده است. همچنين در آزمايشات جذب، حجم محلول عبوري بين نقاط شكست و اشباع در كربن فعال آلماني كمتر از كربن فعال ايراني تعيين گرديده است.
به طور كلي راندمان حذف اورانيم توسط رزينها نسبت به جاذبها بيش از دو برابر محاسبه شده است. در مقايسه رزينها، رزين Amberlite نسبت به رزين Dowex و در مقايسه جاذب ها، كربن فعال آلماني نسبت به كربن فعال ايراني داراي مطلوبيت بيشتري جهت حذف اورانيم از آب بوده است.
كلمات كليدي: