بررسی جذب زیستی اورانیوم با استفاده از جلبک قهوه ای پادینا در یک سامانه جذب پیوسته

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

پژوهشکده مواد اولیه و سوخت هسته‌ای، پزوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای ایران، تهران، ایران

چکیده

با توجه به خطرهای زیست محیطی اورانیوم، اتخاذ روشی مناسب و موثر به منظور حذف این فلز سنگین از محلول­ های آبی بسیار مهم است. در این پژوهش جذب زیستی اورانیوم با استفاده از جلبک قهوه­ای دریایی، گونه پادینا (Padina sp.)، در یک سامانه جذب پیوسته مورد بررسی قرار گرفت. ستون مورد استفاده یک لوله شیشه‌ای با قطر داخلی  cm 1 و طول cm 20 بود. تاثیر پارامترهای غلظت اولیه محلول، شدت جریان ورودی و ارتفاع بستر بر عملکرد ستون مورد مطالعه قرار گرفت. بر اساس نتیجه‌های به‌دست آمده در شرایط عملیاتی شدت جریان ورودی، ارتفاع بستر و غلظت اولیه محلول عبوری به ترتیب mL/min 5، cm 8 و mg/L 150، نقطه شکست و اشباع در این سامانه به ترتیب در مدت زمان 5/1 و 20 ساعت رخ داده و میزان ظرفیت جذب، mg/g 372 جاذب به‌دست آمد. نتیجه‌های تجربی با استفاده از مدل­ های توماس و BDST برازش شد که هر دو مدل تطابق خوبی با داده­ های آزمایشگاهی نشان دادند. پارامترهای kTH و qm مدل توماس به ترتیب L/hr.mg 00208/0 و mg/g  449 به‌دست آمد. همچنین پارامترهای Ka و N0 مدل BDST  به ترتیب L/hr.mg 00208/0 و mg/cm3  42/72 به‌دست آمد. مطالعه‌های عملیات جذب و دفع در سه سیکل متوالی انجام گرفت. نتیجه‌ها نشان داد که جاذب پادینا توانایی جذب اورانیوم را با ظرفیت بالا در یک سامانه پیوسته دارد و از امکان احیا و استفاده مجدد برخوردار است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

مراجع

[1] Aksu Z., Equilibrium and Kinetic Modelling of Cadmium (Ii) Biosorption by C. Vulgaris in a Batch System: Effect of Temperature, Separation and Purification Technology, 21(3): 285-294 (2001).
[2] Gök C., Aytas S., Sezer H., Modeling Uranium Biosorption by Cystoseira Sp. And Application Studies, Separation Science and Technology, 52(5): 792-803 (2017).
[3] Kalin M., Wheeler W., Meinrath G., The Removal of Uranium from Mining Waste Water Using Algal/Microbial Biomass, Journal of environmental radioactivity, 78(2): 151-177 (2005).
[4] Khani M., Keshtkar A., Ghannadi M., Pahlavanzadeh H., Equilibrium, Kinetic and Thermodynamic Study of the Biosorption of Uranium onto Cystoseria Indica Algae, Journal of Hazardous Materials, 150(3): 612-618 (2008).
[5] Yi Z.-j., Yao J., Zhu M.-j., Chen H.-l., Wang F., Yuan Z.-m., Liu X., Batch Study of Uranium Biosorption by Elodea Canadensis Biomass, Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 310(2): 505-513 (2016).
[6] Hassan Khani M., Reza Keshtkar A., Meysami B., Firouz Zarea M., Jalali R., Biosorption of Uranium from Aqueous Solutions by Nonliving Biomass of Marinealgae Cystoseira Indica, Electronic Journal of Biotechnology, 9(2): (2006).
[7] Farhan S.N., Khadom A.A., Biosorption of Heavy Metals from Aqueous Solutions by Saccharomyces Cerevisiae, International journal of industrial chemistry, 6(2): 119-130 (2015).
[8] Gupta V., Carrott P., Ribeiro Carrott M., Suhas. Low-Cost Adsorbents: Growing Approach to Wastewater Treatment—a Review, Critical Reviews in Environmental Science and Technology, 39(10): 783-842 (2009).
[9] Ali I., Gupta V., Advances in Water Treatment by Adsorption Technology, Nature protocols, 1(6): 2661-2667 (2006).
[10] Gupta V., Shrivastava A., Jain N., Biosorption of Chromium (VI) from Aqueous Solutions by Green Algae Spirogyra Species, Water research, 35(17): 4079-4085 (2001).
[11] Gupta V.K., Rastogi A., Nayak A., Adsorption Studies on the Removal of Hexavalent Chromium from Aqueous Solution Using a Low Cost Fertilizer Industry Waste Material, Journal of Colloid and Interface Science, 342(1): 135-141 (2010).
[12] Anayurt R.A., Sari A., Tuzen M., Equilibrium, Thermodynamic and Kinetic Studies on Biosorption of Pb (II) and Cd (II) from Aqueous Solution by Macrofungus (Lactarius Scrobiculatus) Biomass, Chemical Engineering Journal, 151(1-3): 255-261 (2009).
[13] Bano A., Hussain J., Akbar A., Mehmood K., Anwar M., Hasni M.S., Ullah S., Sajid S., Ali I., Biosorption of Heavy Metals by Obligate Halophilic Fungi, Chemosphere, 199: 218-222 (2018).
[14] Fadel M., Hassanein N.M., Elshafei M.M., Mostafa A.H., Ahmed M.A., Khater H.M., Biosorption of Manganese from Groundwater by Biomass of Saccharomyces Cerevisiae, Hbrc Journal, 13(1): 106-113 (2017).
[15] Pyrzynska K., Removal of Cadmium from Wastewaters with Low-Cost Adsorbents, Journal of Environmental Chemical Engineering, 7(1): 102795 (2019).
[16] Romero‐Cano L.A., González‐Gutiérrez L.V., Baldenegro‐Pérez L.A., Carrasco‐Marín F., Grapefruit Peels as Biosorbent: Characterization and Use in Batch and Fixed Bed Column for Cu (II) Uptake from Wastewater, Journal of Chemical Technology & Biotechnology, 92(7): 1650-1658 (2017).
[17] Vendruscolo F., da Rocha Ferreira G.L., Antoniosi Filho N.R., Biosorption of Hexavalent Chromium by Microorganisms, International Biodeterioration & Biodegradation, 119: 87-95 (2017).
[18]  محمدی‌ها م.،امانی ح.، کریمی نژاد ح.، بررسی جذب بیولوژیکی فلزهای سنگین روی و کبالت توسط قارچ غیر زندهPtcc 5270 Phanerochaet Crysosperium ، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، (1)38: 301 تا 308 (1398).
[19] حسنی سردارآبادی م.، میرزایی م.، مطالعه تجربی و نظری جذب یون مس (II) در یک بستر ثابت پر شده با دانه‌های هیدروژل، با خوراک‌دهی شعاعی، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، (1)40: 147 تا 156 (1400).
[20]  شریفی فرد ح.، لشنی زادگان ا.، هاشمی ز.، مدل‌سازی انتقال جرم فرآیند جذب سطحی کادمیم با کربن فعال سنتز شده از تفاله انگور، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، (3)39: 171 تا 183 (1399).
[21] Volesky B., Sorption and Biosorption, Montreal-St. Lambert, Quebec, Canada, BV Sorbex Inc, 11: 258-263 (2003).
[22] Naddafi K., Nabizadeh R., Saeedi R., Mahvi A.H., Vaezi F., Yaghmaeian K., Ghasri A., Nazmara S., Biosorption of Lead (Ii) and Cadmium (Ii) by Protonated Sargassum Glaucescens Biomass in a Continuous Packed Bed Column, Journal of Hazardous Materials, 147(3): 785-791 (2007).
[23] Vijayaraghavan K., Jegan J., Palanivelu K., Velan M., Biosorption of Copper, Cobalt and Nickel by Marine Green Alga Ulva Reticulata in a Packed Column, Chemosphere, 60(3): 419-426 (2005).
[24] Ghasemi M., Keshtkar A.R., Dabbagh R., Safdari S.J., Biosorption of Uranium (VI) from Aqueous Solutions by Ca-Pretreated Cystoseira Indica Alga: Breakthrough Curves Studies and Modeling, Journal of Hazardous Materials, 189(1-2): 141-149 (2011).
[25] Chatterjee A., Schiewer S., Biosorption of Cadmium (II) Ions by Citrus Peels in a Packed Bed Column: Effect of Process Parameters and Comparison of Different Breakthrough Curve Models, CLEAN–Soil, Air, Water, 39(9): 874-881 (2011).
[26] Malkoc E., Nuhoglu Y., Removal of Ni (II) Ions from Aqueous Solutions Using Waste of Tea Factory: Adsorption on a Fixed-Bed Column, Journal of Hazardous Materials, 135(1-3): 328-336 (2006).
[27] Seader J.D., Henley E.J., Roper D.K., "Separation Process Principles", John Wiley & Sons,‏ (1998).
[28] Park D., Yun Y.-S., Park J.M., The Past, Present, and Future Trends of Biosorption, Biotechnology and Bioprocess Engineering, 15(1): 86-102 (2010).
[29] Baral S., Das N., Ramulu T., Sahoo S., Das S., Chaudhury G.R., Removal of Cr (VI) by Thermally Activated Weed Salvinia Cucullata in a Fixed-Bed Column, Journal of Hazardous Materials, 161(2-3): 1427-1435 (2009).
[30] Aksu Z., Gönen F., Biosorption of Phenol by Immobilized Activated Sludge in a Continuous Packed Bed: Prediction of Breakthrough Curves, Process Biochemistry, 39(5):  599-613 (2004).
[31] Ghasemi M., Keshtkar A., Dabbagh R., JABER S.S., Biosorption of Uranium in a Continuous Flow Packed Bed Column Using Cystoseira Indica Biomass, Journal of Environmental Health Science & Engineering, 8(1): 65-74 (2011).
[32] Khani M.H., Uranium Biosorption by Padina Sp. Algae Biomass: Kinetics and Thermodynamics, Environmental Science and Pollution Research, 18(9): 1593 (2011).
[33] Yang J., Volesky B., Biosorption of Uranium on Sargassum Biomass, Water research, 33(15): 3357-3363 (1999).
[34] Khani M.H., Statistical Analysis and Isotherm Study of Uranium Biosorption by Padina Sp. Algae Biomass, Environmental Science and Pollution Research, 18(5): 790-799 (2011).

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار