بررسي كارآيي 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، اميرحسين محوي
تاريخ دفاع: 1382/01/01
مدرك: دكتراي (ph.D) بهداشت محيط
دانشگاه: دانشگاه علوم پزشكي تهران، دانشكده بهداشت، مهندسي بهداشت محيط
چكيده: اورانيم يكي از مهمترين و فراوانترين راديونوكلئيدهاي موجود در پوسته زمين بوده و اغلب منابع آبي مخصوصا آبهاي زيرزميني 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 آنجام گرفت كه مي تواند پايه اي براي مطالعات بعدي نيز باشد. پژوهش براساس 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 AmberliteCG-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 ها، تعيين ظرفيت، تعيين زمان تماس بهينه و رسم منحني جذب، عمليات مشترك بر روي 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)FIA 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 ppb0.28-33 اندازه گيري شده است. ميزان اين راديونوكلئيد در آبهاي سطحي كمتر از آبهاي زيرزميني و معدني مي باشد. فضاي خالي بين دانه هاي رزين Dowex50% 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 (0.99=r). بيشترين ميزان جذب اورانيم توسط رزينها و جاذب ها در pH1.5-3 به وقوع پيوسته و قدرت جذب رزين Dowex22.55 و اين پارامتر براي رزين Amberlite16.90 گرم اورانيم به ازاي هر ليتر رزين بدست آمده است. سرعت جذب اورانيم توسط رزين Amberlite در نمونه هاي مورد بررسي پس از 60 دققيه تماس حدود 94% براي ml15 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 6.1 و براي كربن فعال آلماني 4.5 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 ml15 محلول بوده در حالي كه براي كربن فعال ايراني پس از مدت زمان مذكور 23% بوده است. همچنين در آزمايشات جذب، حجمن 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: