تاثیر مجموع نمک های قابل حل (TDS) بر جذب آلاینده ی فلز سنگین در بنتونیت
حوزه های تحت پوشش: مهندسی عمران (عمومی)
برگزار کننده: موسسه آموزش عالی عمران و توسعه همدان
ویژگی های مطلوب فیزیکی و رفتاری بنتونیت، موجب شده که از این خاک رسی به طور گسترده در مراکز دفن مهندسی زباله استفاده شود. از آن جا که یکی از فرآیند های تاثیرگذار بر قابلیت جذب و نگهداری آلودگی فلز سنگین در کانی های رسی، وجود بار منفی ذرات رسی است، میزان قابلیت تبادل کاتیون(CEC) و سطح مخصوص ذرات رس(SSA) نقش عمده ای را در ارزیابی قابلیت جذب آلاینده ها توسط رس ایفا می کنند. از سوی دیگر حضور نمک های قلیائی در خاک های رسی از اجزای متداول در این خاک ها تلقی می شود. با وجود تحقیقات وسیعی که در زمینه ی فرآیند اندرکنش فلزات سنگین و خاک های رسی انجام شده است در زمینه ی تاثیر غلظت نمک های قابل حل در خاک بر فرآیند اندرکنش خاک و آلودگی تحقیقات محدودی صورت گرفته است به طوری که این موضوع یکی از موارد بسیار متداول در فرآیند اندرکنش آلاینده های فلز سنگین و خاک است که جنبه کاربردی قابل توجهی نیز دارد.
هدف از این پژوهش ارزیابی و تعیین تاثیر غلظت و نوع نمک های قابل حل بر قابلیت جذب آلاینده ی فلز سنگین توسط بنتونیت است.
رسی بنتونیتی مورد استفاده در این تحقیق بنتونیت تجاری، با نام "بنتونیت فلات ایران"، ارائه شده توسط شرکت تجاری" ایران باریت" بوده است. همچنین در این تحقیق از نمک کلرید کلسیم، کلرید سدیم و نیترات سرب تهیه شده از شرکت مرک آلمان استفاده شده است. به منظور مطالعه ی دقیق تر تاثیر نمک های قابل حل بر فرآیند اندرکنش آلاینده های فلز سنگین و بنتونیت، نمونه های رسی ابتدا همویونیک شدند. برای ساخت نمونه های همویونیک شده کلسیم بنتونیت (تک کاتیونه) به مقدار ۴ برابر CEC بنتونیت به خاک مورد نظر نمک کلرید کلسیم اضافه شده است و پس از چند مرحله آب شویی، زمانی که EC سوسپانسیون ثابت شد نمونه خشک شده و بعد از رد کردن خاک خشک شده از الک ۲۰۰، به نمونه ها غلظت های مختلف ۱۰۰ و۴۰ سانتی مول بر کیلوگرم خاک(cmol/kg-soil) سدیم کلرید اضافه شد. پس از خشک کردن نمونه ها، کلیه ی نمونه ها به همراه نمونه های بنتونیت طبیعی و کلسیم- بنتونیت در معرض غلظت های مختلف نیترات سرب قرار گرفتند. در تهیه ی نمونه ها با عبور خاک بنتونیت از الک ۲۰۰ (۰.۰۷۵ میلی متر)، غلظت های گفته شده از محلول فلز سنگین نیترات سرب با نسبت ۱:۲۰ به خاک مورد نظر اضافه شد. سپس سوسپانسیون (محلول و خاک) مورد نظر به مدت ۴ روز هر روز به مدت ۲ ساعت توسط دستگاه لرزاننده ی الکتریکی به طور کامل همگن و بعد از این مرحله برای به تعادل رسیدن، سوسپانسیون به مدت ۲۴ ساعت در محیط نگهداری شد، در نهایت توسط دستگاه سانتریفیوژ، الکترولیت مورد نظر از سوسپانسیون جدا و برای انجام آزمایش جذب آماده شده است. همچنین در هر مرحله بعد از تک کاتیونه کردن خاک و اضافه نمودن نمک کلرید سدیم، مراحل همزدن، خشک کردن و عبور از الک ۲۰۰ به طور جداگانه انجام شده است.
آزمایش های انجام شده بر نمونه ها شامل آزمایشات حدود اتربرگ، رسوب، جذب اتمی، میکروسکوپ الکترونی (SEM)، آزمایشXRD و آزمایش مقاومتی تک محوری بوده است. نتایج آزمایشات حدود اتربرگ نشان داده است که با اضافه کردن آلاینده ی فلزی، حد روانی کاهش پیدا کرده است. بر اساس نتایج آزمایشات رسوب نیز می توان نتیجه گیری نمود که با ۶ بار آب شویی نمونه های کلسیم- بنتونیت، ساختار خاک به طور کامل پراکنده شده است. نتایج آزمایش جذب اتمی نیز نشان می دهد که نمونه های کلسیم- بنتونیت ۶ بار آب شویی شده حاوی ۱۰۰ cmol/kg-soil NaCl غلظت سرب تا مرز CEC به طور کامل و در غلظت ۸۰ cmol/kg-soil Pb حدود ۹۵%، در غلظت ۱۲۰ cmol/kg-soil Pb حدود ۹۰% و در غلظت ۲۰۰ cmol/kg-soil Pb حدود ۷۰% از سرب موجود را نگهداری کرده است که بیشترین میزان نگهداشت آلاینده ی سرب در بین حالت های موجود بوده است. نتایج آزمایش XRD نیز نشان می دهد که نمونه ی کلسیم- بنتونیت ۶ بار آب شویی شده به علت افزایش نیروهای دافعه ی بین پولک های آن، پرتو اشعه ی ایکس را بهتر منعکس کرده و شدت قله ی بیشتری داشته اند. در آزمایش مقاومت تک محوری، در نمونه ی بنتونیت طبیعی در اثر اندرکنش با سرب، مقدار زاویه ی اصطکاک داخلی تا حدودی افزایش یافته و کاهش قابل توجه چسبندگی این نمونه سبب کاهش قابل توجه مقاومت تک محوری در مقایسه با نمونه ی فاقد آلودگی بوده است.
کلید واژگان: نمک ها قابل حل، آزمایش XRD، بنتونیت طبیعی، لایه ی دوگانه، فلز سنگین سرب، کلسیم- بنتونیت
***
ارائه دهنده: آقای مهندس علی اروندی، دانشجوی کارشناسی ارشد رشته مهندسی عمران گرایش محیط زیست
استاد راهنما: آقای دکتر وحیدرضا اوحدی، استاد رشته مهندسی عمران گرایش ژئوتکنیک
استاد ممتحن: آقای دکتر میثم زرین فر، استادیار رشته مهندسی عمران گرایش ژئوتکنیک
استاد ممتحن: آقای دکتر صلاح الدین حمیدی، استادیار رشته مهندسی عمران گرایش ژئوتکنیک
نظرات