1- محبوبه ديرباز، 2- علي اكبر روستا
1- دانشجوي كارشناسي ارشد مهندسي شيمي دانشگاه صنعتي شيراز
m.dirbaz@sutech.ac.ir
2- استاديار دانشكده مهندسي شيمي، نفت و گاز دانشگاه صنعتي شيراز
دانشگاه صنعتي شيراز، دانشكده مهندسي شيمي، نفت و گاز
چكيده
انتشار فلزات سنگين در محيط زيست به دليل صنعتي شدن شهرها باعث به خطر افتادن سلامت انسانها و موجودات زنده ميشود. كادميوم به عنوان يكي از سمي ترين فلزات سنگين از مهمترين عوامل خطر براي سلامت موجودات به شمار مي آيد. از عوارض ناشي از تماس مستقيم اين فلز و تركيبات آن اختلال در عملكرد كليه، انحطاط استخوان، آسيب هاي كبدي و خوني و سرطان گزارش شده است. براي جلوگيري از بروز اين آسيب ها، ضروري است كه راه حل مناسبي براي جذب فلزات سنگين و رساندن آنها به ميزان مجاز براي ورود به محيط زيست ارائه گردد. جذب كادميوم با استفاده از جاذب هاي زيستي مانند جلبك ها به دليل اقتصادي بودن، دستيابي راحت و سازگار با استانداردهاي محيط زيست از بهترين راه حلها ميباشد. pH ، دما، غلظت اوليه فلز سنگين و غلظت اوليه جلبك به عنوان مؤثر ترين عوامل تأثير گذار بر ميزان جذب توسط جلبك ها به شمار مي آيد. در اين تحقيق، به منظور تعيين درصد جذب كادميوم توسط جلبك ها از روش برنامه ريزي ژنتيك (Genetic Programming) استفاده شده است. در اين تحقيق، دماpH ،(T) نسبت غاظت اوليه فلز كادميوم در محلول به غلظت اوليه جلبك به عنوان عوامل موثر بر درصد جذب (R%) مورد بررسي قرار مي گيرد. ميزان خطاي نسبي متوسط 3/63% بين داده هاي تجربي و نتايج حاصل از مدل نشان مي دهد كه رابطه ارائه شده در اين تحقيق قادر است ميزان جذب كادميوم توسط جلبك ها را به خوبي پيش بيني كند.
واژه هاي كليدي: جذب بيولوژيكي، جلبك ها، روش برنامه ريزي ژنتيك
مقدمه
يكي از مهم ترين مسايل دنياي امروز، آلودگي محيط زيست به فلزات سنگين سمي و خطرناك مي باشد. كادميوم كه كاربرد گسترده اي در صنعت دارد به عنوان يكي از سمي ترين فلزات سنگين از مهمترين عوامل ايجاد اين آلودگي است. اين فلز از طريق پساب هاي فرآيندهاي صنعتي به محيط زيست وارد ميشود. منابع طبيعي انتشار كادميوم عمدتا شامل سنگ فسفات هاي دريايي، سنگ هاي رسوبي، درياچه ها، آتشفشان هاي فعال، معادن و بسترهاي سنگي حاوي آنها و جنگل سوزي مي باشد. مصارف صنعتي كادميوم در آب كاري، ذوب، جوش، كود آفت كش ها، توليد آلياژ، رنگ رزي، پلاستيك، باتري ها، معدن و فرآيندهاي پالايش است. طبق گزارش آژانس حفاظت محيط زيست ايالت متحده آمريكا (US Environmental Protection Agency ) شواهد كافي براي سرطان زايي كادميوم و تركيبات آن در انسان وجود دارد. از عوارض ناشي از تماس
مستقيم اين فلز اختلال در عملكرد كليه، انحطاط استخوان و آسيب هاي كبدي و خوني گزارش شده است. طبق استانداردهاي خروجي از فاضلاب ها در ايران ميزان مجاز غلظت كادميوم در پساب ها براي تخليه به آب هاي سطحي 0/1 ppm، براي تخليه به چاه جاذب ppm 0/1 و براي مصارف كشاورزي و آبياري 0/05 ppm مي باشد. حد مجاز بين المللي طبق سازمان بهداشت جهاني ppm 0/003 و آژانس حفاظت از محيط زيست ايالت متحده آمريكا 0/005 ppm ميباشد. از آنجا كه فلزات سنگين در طبيعت از بين نميروند نياز به روشه ايي است كه با استفاده از آن بتوان فلزات سنگين را از پسابها جدا كرد. متداول ترين روش هاي حذف فلزات سنگين ته نشيني شيميايي، تصفيه شيميايي، جذب سطحي، تبادل يون، انعقاد و لخته سازي، فرآيندهاي غشايي و روش هاي جذب بيولوژيكي ميباشد. از بين فرآيندهاي ذكر شده فرآيند ته نشيني شيميايي به دليل توليد مقادير عظيم لجن و دشواري جداسازي، فرآيند تصفيه شيميايي به علت زمان بر بودن، رسوب گيري، نياز به سطح وسيعي از الكترود و سرمايه اوليه بالا، فرآيند جذب سطحي با كربن فعال به جهت قيمت بالاي كربن فعال و عدم قابليت بازسازي، فرآيند تبادل يوني به دليل رسوب گيري فلزات و حساسيت به ذرات، هزينه نگهداري و سرمايه اوليه بالا، فرآيند انعقاد و لخته سازي به علت مصرف بالاي مواد شيميايي و توليد لجن و فرآيندهاي غشايي به جهت رسوب گيري غشاء، عمر مفيد محدود غشاء، فشار بالا و نرخ جريان پايين امروزه كمتر مورد استفاده قرار مي گيرند. جذب بيولوژيكي فلزات سنگين، يك تكنولوژي نسبتا جديد براي تصفيه پسابهاي صنعتي است و هدف از آن حذف فلزات سنگين و پاكسازي محيط زيست و هم چنين بازيافت فلزات با ارزش است. از مهم ترين مزاياي تكنولوژي جذب بيولوژيكي ميتوان به ارزان بودن، موثر بودن آن در كاهش غلظت يونهاي فلز سنگين به مقادير بسيار كم، قابليت توليد مجدد جاذب، عدم توليد لجن، امكان بازيافت فلز اشاره كرد. جاذب هاي بيولوژيكي متفاوتي براي جذب فلزات سنگين استفاده مي شود كه ميتوان به به باكتري ها، مخمرها، قارچ ها و جلبك ها اشاره كرد. در اين بين، جلبك ها به لحاظ اقتصادي، در دسترس بودن و جذب بيشتر فلز نسبت به بقيه توده هاي زيستي بيشتر مورد استفاده قرار مي گيرند. تركيب اصلي ديواره سلولي اكثر جلبك ها سلولز است و گروه هاي عامل تشكيل دهنده پيوند با فلزات سنگين در آنها شامل آمين،كربوكسيل، هيدروكسيل و سولفات ميباشد كه اين امر موجب جذب بيشتر فلزات سنگين توسط جلبكها ميشود. در اين تحقيق، از روش برنامه ريزي ژنتيك براي تعيين در صد جذب كادميوم توسط جلبك ها استفاده شده است و در
آخر روش برنامه ريزي ژنتيك با داده هاي تجربي مقايسه مي شود.
