رفتار ژئوتکنیک زیست محیطی نانورسها در اندرکنش با آلایندههای فلز سنگین

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 نویسنده مسئول و استاد گروه عمران، دانشکده مهندسی، دانشگاه بوعلی سینا

2 دانشجوی کارشناسی ارشد عمران، دانشکده مهندسی، دانشگاه بوعلی

چکیده

با وجود تحقیقات مختلف در کاربرد نانو رس­ها در طرح­های مختلف مهندسی، در زمینه کاربرد ژئوتکنیک زیست­محیطی نانورسها، تحقیقات قابل­توجهی صورت نگرفته­است. در این پژوهش امکان استفاده از نانورسها برای جذب آلایندههای فلز سنگین مورد مطالعه آزمایشگاهی قرار گرفته­است. با انجام آزمایشهای ژئوتکنیک زیست محیطی، اندرکنش چند نانورس و کانیهای رسی کائولینیت و بنتونیت با آلاینده­های فلزی سرب و مس مطالعه شد. بررسی ظرفیت بافرینگ، میزان نگهداری آلاینده توسط نانو رس، و نتایج پراش اشعه ایکس نشان داد که در مقایسه ظرفیت تبادل کاتیونی(CEC)، سطح مخصوص و کربنات، بخش قابل­توجهی از ظرفیت بافرینگ خاک ناشی از حضور کربنات است وCEC دومین عامل در این اندرکنش است. با حضور آلاینده سرب در خاک، شدت قله اصلی کلیه نمونه­ها در پراش اشعه ایکس کاهش نشان داد. در نانو رس کلوزایت A15 که کمترین مقدار جذب آلاینده را داشت بعد از اندرکنش با آلاینده، کمترین کاهش شدت قله (Cps200) دیده شد. همچنین نتایج نشان داد که در نمونه­های مورد مطالعه، ترتیب قابلیت نگهداری آلاینده عبارتست از:
Bentonite> Cloisite®Na+ > Kaolinite> Cloisite®30B > Cloisite®20A > Cloisite®15A

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Geo-environmental Behaviour of Nanoclays in Interaction with Heavy Metal Contaminants

نویسندگان [English]

  • Vahid reza Ouhadi 1
  • mohammad amiri 2
چکیده [English]

In recent years, the use of nanoclays in different projects are reported. However, there has been very little attention on the application of nanoclays in geo-environmental projects. In this paper the possibility of application of nanoclays for retention of heavy metal (HM) contaminant were investigated. To achieve this objective a series of experiments were performed on bentonite, kaolinite and nanoclays samples. The buffering capacity, retention properties and XRD experiments show that among Cation Exchange Capacity (CEC), specific surface area, and carbonate, the main factor that controls the soil-HM interaction is carbonate phase. The CEC is the second important factor. Furthermore, after interaction of soil samples with HM the intensity of basal spacing of minerals in XRD decreased. In Cloisite 15A which had the minimum interaction with HM, the minimum reduction in peak intensity was observed (200 Cps). In addition, the contaminant retention of soil samples are in accordance to following order:
 Bentonite> Cloisite®Na+ > Kaolinite> Cloisite®30B > Cloisite®20A > Cloisite®15A

کلیدواژه‌ها [English]

  • Nanoclay
  • Bentonite
  • Heavy metal contaminant
  • XRD
  • Buffering Capacity

مراجع

[1]American Society for Testing and Materials, ASTM, ASTM Standards, P.A., Philadelphia, Vol. 4.08, 1992.
[2]Chang, J. H.; and An Y. U.; J. Polym. Sci,. Part B 40, p. 670, 2002.
[3]Eltantawy; Arnold, I.N.; “Reappraisal of EGME method for SSA estimation of clays”, Soil Sci. 24, pp.232–238, 1973.
[4]EPA,; Process design manual, land application of municipal sludge, Municipal Environ. Research Laboratory, EPA-625/1-83-016, U.S.,1983.
[5]Glen. E. F.; Guozhong. C.; “Environmental Applications of Nanomaterials Synthesis, Sorbents and Sensors”, Imperial College Press, pp. 507, 2007.
[6]Griffin, R.A.; Shimp, N.F.; Steele, J.D.; Ruch, R.R.; White, W.A.; Hughes, G.M.; “Attenuation of Pollutants in Municipal Leachate by Passage through Clay”,Environ. Sci. Technol., 10, 1262-1268, 1976.
[7]Handershot, W. H.; Duquette, M.; “A simple barium chloride method for determining cation exchange capacity and exchangeable cations”, Soil Sci. Soc. Am.J. 50, pp. 605–608, 1986.
[8]Hesse, P. R.; “A textbook of soil chemical analysis”, 519p, 1971.
[9]Kónya1, J.; Nagy, N. M.; Földvári, M.; “The Formation  and Production of Nano and Micro Particles on Clays under Environmental-Like Conditions”, Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, Vol. 79, 537–543,2005.
[10]Krishna B. G.; Gupta, S. S.; “Adsorption of a few heavy metals on natural and modified kaolinite and montmorillonite: A review”, Advances in Colloid and Interface Science 140, pp. 114-131, 2008.
[11]Lines, M. G.; “Nanomaterials for practical functional uses”, Focus on Powder Coatings, Volume 2008, Issue 2, pp. 1-3, 2008.
[12]Lines, M. G.; “Nanomaterials for practical functional uses”, Journal of Alloys and Compounds 449, pp: 242–245, 2008.
[13]Papp, S.; Dékány, I.; “Stabilization of palladium nanoparticles by polymers and layer silicates”, Colloid Polym. Sci., 281, 727, 2003.
[14]Plassard, F.; Winiarski, T.; Petit-Ramel, M.; “Retention and Distribution of Three Heavy Metals in a Carbonated Soil”, Comparison Between Batch and Unsaturated Column Studies, J. of Contaminant Hydrology, 42, 99-111, 2000.
[15]Sevim, I. F.; Güner, G.; “Investigation of rheological and collodial properties of bentonitic clay dispersion in the presence of a cationic surfactant”, Progress in Organic Coatings. Vol. 54, 1, 28-33, 2005.
[16]Wilson, M.; Kannangara, K.; Smith, G.; Simmons, M.; “NANOTECHNOLOGY Basic Science and Emerging Technologies”, University of New South Wales Press Ltd. ; pp.263, 2002.
[17]Yarlagadda, P.S.; Matsumoto, M.R.; Van Benschoten, J.E.; Kathuria A.; “Characteristics of HMs in contaminated soils”, Jour. of Environ. Eng., ASCE,Vol. 121, No. 4, pp.276–286, 1995.
[18]Yong, R.N.; Phadangchewit, Y.; “pH Influence on Selectivity and Retention of Heavy Metals in Some Clay Soils”, Can. Geotech. J., 30, 821-833, 1993.
[19]Yong, R.N.; “Geoenvironmental Engineering, Contaminated Soils, Pollutant Fate and Mitigation”,CRC Press, Boca Raton, 2001.
[20]Yong, R.N.; Warkentin, B.P.; Phadangchewit, Y.; Galvez, R.; “Buffer Capacity and Lead Retention in Some Clay Minerals”, Water, Air, Soil, Pollut, J., 53,53-67, 1990.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار