فصلنامه علمی مدیریت محیط زیست شهری

چکیده در پژوهش حاضر، بیوچار حاصل از میوه درخت سرو با استفاده از کیتوسان به‌عنوان یک پلیمر زیستی غنی از گروه‌های آمینی، اصلاح سطحی شد تا عملکرد آن در حذف یون‌های نیکل (II) از محلول‌های آبی ارتقا یابد. به منظور بررسی مکانیسم‌های احتمالی حذف نیکل از محلول‌های آبی، جاذب بیوچار خام و بیوچار اصلاح‌شده با استفاده از آنالیزهای BET، FTIR وFE-SEM مشخصه‌یابی گردیدند. نتایج BET نشان داد که پوشش‌دهی کیتوسان، سطح ویژه بیوچار را از 13/2 به m²/g 75/5 افزایش داده و قطر متوسط منافذ را از 97/10 به nm 26/6 کاهش داده است. طیف‌سنجی FTIR ظهور پیک‌های جدید در cm⁻¹ ۱۶۲۰ (گروه آمیدی C=O))) و cm⁻¹ ۳۴۳۰ (ارتعاش کششی N–H) را تأیید کرد که مؤید تثبیت موفق گروه‌های آمینی و آمیدی بر سطح جاذب است. فرآیند حذف نیکل با استفاده از روش سطح پاسخ با چهار متغیر غلظت اولیه نیکل، pH، دوز جاذب و زمان تماس بهینه‌سازی گردید. مدل درجه سوم کاهش یافته با ضریب تعیین بالای 0.98 برای هر دو جاذب، تطابق بسیار خوبی با داده‌های تجربی نشان داد. در شرایط آزمایشگاهی، بیوچار اصلاح‌شده با کیتوسان به ۵۵ درصد حذف نیکل دست یافت، در حالی‌ که بیوچار خام تنها ۵۱ درصد حذف را نشان داد. این بهبود عملکرد، حاصل هم‌افزایی سازوکارهای جذب فیزیکی در شبکه متخلخل توسعه‌یافته، کمپلکس‌سازی سطحی با گروه‌های آمینی/آمیدی، و تبادل یونی است. یافته‌های این مطالعه حاکی از آن است که اصلاح بیوچار میوه سرو با کیتوسان، به‌رغم ارتقای قابل قبول ظرفیت جذب نیکل، نیازمند مطالعات تکمیلی در سیستم‌های صنعتی واقعی است.

چکیده در مطالعه حاضر، استخراج لیتیوم از نمک های حاصل از شیرین سازی شورابه در معدن سنگ آهن گهر زمین (سیرجان) با استفاده از حلال استخراج کننده D2EHPA و رقیق کننده کروزین مورد بررسی قرار گرفته است. این مطالعه در مقیاس آزمایشگاهی شامل 29 مجموعه آزمایش با استفاده از سیستم استخراج حلالی می باشد. جهت انجام آزمایشات استخراج مورد نظر، حجم های مساوی از فاز آبی( ml 10) با فاز آلی (D2EHPA + کروزن) با غلظت مشخص در تماس قرار داده شد و سپس در همزن مغناطیسی به مدت های 30، 45و 60 دقیقه تحت عملیات همزنی در دمای آزمایشگاه (C °23) قرار گرفت. در این مطالعه، از طرح سطح پاسخ Box-Behnken به منظور بهینه سازی متغیرهای فرایند کلیدی استخراج حلالی مانند pH، نسبت فاز آلی به آبی، زمان عملیات همزنی و درصد D2EHPA برای بازیابی لیتیوم استفاده شد. مدل تداخلی و خطی (2FI vs Linear) به عنوان پاسخ برای بازیابی لیتیوم مورد استفاده قرار گرفت. صحت و اعتبار مدل توسط آنالیز واریانس (ANOVA) مورد ارزیابی قرار گرفت. با توجه به نتایج فرآیند، شرایط عملیاتی بهینه بازیابی لیتیوم 81/69% در میزان 2/29درصد حجمی استخراج کننده D2EHPA ، pH برابر 6/5 ، نسبت فاز آلی به آبی 3:1 و زمان عملیات همزنی 05/52 دقیقه به دست آمد. نتایج نشان داد که مدت زمان همزدن تاثیر کمتری نسبت به دو متغییر میزان استخراج کننده و نسبت O/A دارد. شاخص نسبت فاز آلی به آبی O/A نسبت به سایر پارامترها بر روی بازیابی لیتیوم موثرتر است.

چکیده خاک‌های سطحی ماسه‌سیلتی به‌عنوان یکی از نمونه‌های شاخص خاک‌های ضعیف ژئوتکنیکی، به دلیل مقاومت برشی پایین، حساسیت زیاد به فرسایش و قابلیت بالای رهایش گردوغبار، از چالش‌های مهم در مهندسی راه و مدیریت محیط‌زیست محسوب می‌شوند. این پژوهش با هدف بررسی اثر کوپلیمر استایرن–اکریلیک بر بهبود ویژگی‌های فیزیکی و مکانیکی این خاک‌ها انجام شد. نمونه‌های خاک با سه سطح ۲٫۵، ۵ و ۷٫۵ درصد وزنی از این پلیمر تهیه گردیدند. آزمایش‌های تراکم پروکتور، حدود آتربرگ و جمع‌شدگی خطی، و سپس آزمون‌های مقاومت فشاری محصورنشده (UCS) و نسبت باربری کالیفرنیا (CBR) پس از دو دوره عمل‌آوری ۷ و ۲۱ روزه انجام گرفت. افزودن پلیمر سبب کاهش اندک وزن مخصوص خشک حداکثر از ۱٫۷۹ g/cm³ در نمونه شاهد به ۱٫۷۲–۱٫۷۷ g/cm³ شد، در حالی که رطوبت بهینه از ۸٪ به ۸٫۵–۹٫۶٪ افزایش یافت. همچنین حدود روانی از ۲۰٪ به ۲۱–۲۳٪ و حد پلاستیک از ۱۲٪ به ۱۳–۱۴٪ افزایش پیدا کرد و شاخص پلاستیسیته تقریباً ثابت ماند (۸–۹٪). نتایج نشان داد مقاومت UCS پس از ۲۱ روز برای تیمارهای ۲٫۵، ۵ و ۷٫۵ درصد به ترتیب ۱٫۱۸، ۱٫۶۴ و ۲٫۰۳ مگاپاسکال بود، در حالی که نمونه شاهد تنها ۰٫۷۹ مگاپاسکال داشت. همچنین CBR از ۷٫۸٪ در نمونه شاهد به ۱۱٫۲٪، ۱۵٪ و ۱۸٫۵٪ افزایش یافت. بر این اساس، تیمار ۷٫۵٪ پس از ۲۱ روز به‌عنوان درصد بهینه معرفی می‌شود که علاوه بر افزایش مقاومت و ظرفیت باربری، کاهش انتشار گردوغبار جاده‌ای را نیز به همراه دارد.

چکیده پژوهش حاضر به بررسی آلودگی و منشأ عناصر سنگین در خاک‌ها و رسوبات سد باطله معدن مس چهارگنبد پرداخته است. بدین منظور، 6 نمونه رسوب از سد باطله و 9 نمونه خاک از اطراف آن جمع‌آوری و مورد تحلیل قرار گرفتند. بر اساس نتایج، میانگین غلظت عناصر باریم، کبالت، مولیبدن، نیکل و وانادیم در رسوبات سد باطله به ترتیب 585، 22، 7/3، 1/30 و 8/79 میلی‌گرم بر کیلوگرم و در خاک‌های اطراف سد به ترتیب 8/244، 17، 63/0، 6/30 و 7/124 میلی‌گرم بر کیلوگرم به‌دست آمد. تحلیل شاخص غنی‌شدگی نشان داد که در رسوبات سد باطله، هر پنج عنصر مورد مطالعه دارای شدت غنی‌شدگی بسیار کم بوده و در محدوده بدون آلودگی قرار دارند. در خاک‌های اطراف سد، شاخص غنی‌شدگی برای تمامی عناصر در محدوده کمتر از 2 قرار گرفت که بیانگر تأثیر ناچیز فعالیت‌های انسانی است. شاخص زمین‌انباشت در رسوبات، کبالت و مولیبدن را در طبقه آلودگی کم تا متوسط قرار داد، در حالی که سایر عناصر در طبقه بندی غیرآلوده قرار گرفتند. عناصر وانادیم و نیکل در کلاس‌های 1 و 2 طبقه‌بندی شدند که نشان‌دهنده آلودگی خفیف تا متوسط در برخی نقاط منطقه می‌باشد. یافته‌های این تحقیق نشان داد که هوازدگی سنگ‌های مادر منشأ اصلی غلظت عناصر سنگین در منطقه است، اما فعالیت‌های معدنی به‌ویژه در رسوبات سد باطله، به افزایش محلی غلظت برخی عناصر از جمله وانادیم و نیکل کمک کرده است. این نتایج بر اهمیت پایش مداوم آلودگی و مدیریت زیست‌محیطی از جمله تثبیت رسوبات و به‌کارگیری روش‌های کاهش آلودگی در این منطقه تأکید دارد.

چکیده در مطالعه حاضر، بیوچار خام میوه سرو تحت فرایند اصلاح شیمیایی، با استفاده از عصاره پوست گردو اصلاح گردید و بهینه سازی عملکرد آن بر حذف نیکل در محلول‌های آبی، متاثر از فاکتورهای مختلف (غلظت اولیه نیکل، pH محلول، میزان جاذب و زمان تماس) با استفاده از روش سطح پاسخ، مورد ارزیابی قرار گرفت. برخلاف انتظار، اصلاح شیمیایی سبب کاهش سطح ویژه و کاهش گروه‌های عامل موثر در حذف نیکل (گروه‌های عامل حاوی اکسیژن دار و C-C) در مقایسه با نمونه بیوچار غیر اصلاحی شد. بررسی‌های انجام شده از حذف نیکل توسط بیوچار اصلاح شده نیز نشان از کاهش معنی دار حذف نیکل توسط این جاذب در شرایط یکسان در مقایسه با نمونه غیر اصلاحی داشت، به نحوی که میزان متوسط حذف نیکل در شرایط مشابه در جاذب غیر اصلاحی، 1/8 برابر بیشتر از جاذب اصلاح شده بود. بررسی فاکتورهای موثر بر حذف نیکل در دو جاذب اصلاح شده و غیر اصلاح شده نشان داد که با افزایش غلظت اولیه نیکل، حذف نیکل روند کاهشی داشت؛ در حالی که با افزایش مقادیر سایر فاکتورها، حذف نیکل روند نسبتا افزایشی را نشان داد. نتایج مطالعه حاضر نشان می‌دهد، اصلاح و مهندسی بیوچارها به روش شیمیایی ذکر شده، با تاثیر بر کاهش جذب فیزیکی (کاهش سطح ویژه) و شیمیایی (کاهش شدت گرو‌ه‌های عامل موثر بر جذب)، سبب کاهش راندمان حذف نیکل در مقایسه با نمونه خام بیوچار شده است، که فرضیه افزایش همیشگی کارایی حذف فلزات سنگین با اصلاح شیمیایی بیوچار را به چالش می‌کشد.

چکیده در سال‌های اخیر، تحقیقات در خصوص استفاده گسترده از پلیمر‌های زیست تخریب پذیر، از جمله سدیم آلژینات (SA)، در حذف آلاینده‌های منابع آبی، رشد محسوسی نشان داده است. مطالعه حاضر به منظور ارزیابی کارایی هیدروژل‌های SA کراس لینک شده با کلرید فریک، بر بهینه سازی حذف نیکل از محلول‌های آبی، متاثر از فاکتورهای مختلف (غلظت اولیه نیکل، pH محلول، میزان جاذب و زمان تماس)، با استفاده از روش سطح پاسخ (مدل باکس-بنکن)، انجام گرفت. بر اساس نتایج آنالیز‌های FTIR و SEM، هیدروژل‌های فعال شده SA دارای گروه‌های عامل هیدروکسیل و کربوکسیل بوده و مورفولوژی سطح آن‌ها به صورت غیر مسطح و برجسته بود. با توجه به نتایج به‌دست‌آمده، حداقل و حداکثر حذف نیکل در شرایط مختلف آزمایش به‌ترتیب 39/53 و 43/85 درصد بود، که با افزایش غلظت اولیه نیکل، حذف نیکل روند کاهشی داشت، در حالی که با افزایش مقادیر متغیرهای زمان تماس، pH محلول و میزان سطوح جاذب کاربردی، حذف نیکل روند افزایشی را نشان داد. ارزیابی برازش داده‌های حاصل از حذف نیکل با مدل باکس-بنکن در حضور SA، نشان از پیش‌بینی دقیق این مدل در بهینه‌سازی حذف نیکل از محلول‌های آبی داشت. به طور کلی، نتایج مطالعه حاضر نشان داد، SA توانایی مناسبی از حذف نیکل در محلول‌های آبی را دارا می‌باشد، هرچند که در مطالعات آتی، بررسی، مقایسه و تلفیق سایر روش‌های فعال‌سازی از جمله فعال‌سازی فیزیکی (ترکیب با مواد غیرآلی) و شیمیایی ( پیوندزنی سطحی) بر پلیمر SA، می‌تواند در بهبود کارایی راندمان حذف عناصر سنگین توسط این پلیمر، موثر باشد.

چکیده مواد موجود در سدهای باطله که حاوی یون های اصلی و فلزات سنگین از جمله منگنز، مولیبدن و آرسنیک هستند با حضور اکسیژن منجر به آزادسازی این فلزات و تولید اسید شده که دارای پتانسیل بالای آلودگی بوده و بر کیفیت آبهای سطحی و زیرزمینی اثر نامطلوبی دارند. در این تحقیق تاثیر سد باطله بر روی تغییرات منگنز، مولیبدن و آرسنیک در آب‌های سطحی و زیرزمینی محدوده معدنی مس تخت گنبد پرداخته شده است. تعداد 11 نمونه از قسمت های مختلف محدوده سد باطله برداشت شد، این مطالعات در دو فصل خشک و تر بر روی آب های سطحی و زیرزمینی انجام گرفت. میزان غلظت فلزات سنگین از قبیل منگنز، مولیبدن و آرسنیک بررسی و با استفاده از نرم افزار Arc GIS نمودارهای مربوطه رسم و تفسیر گردید. سپس پایش آلودگی‏ آب‌های زیرزمینی در محدوده معدنی مورد بررسی قرار گرفت. غلظت منگنز در زهکش سد رسوبگیر، آب سد باطله شماره 3 و آب پیت معدن مقدار ناچیزی از حد استاندارد محیط زیست بیشتر است. بیشترین میزان مولیبدن در فصل خشک و در پیت معدن نمایان شده است. میزان غلظت آرسنیک در فصل تر در تمامی نمونه ها زیر حد استاندارد و در فصل خشک این میزان بیش تر از حد استاندارد شرب ایران شده است. بر اساس دستورالعمل سازمان حفاظت محیط زیست و با توجه به شرایط موجود پیشنهاد می شود تعداد 17 چاه مشاهده ای به عمق حداکثر 50 متر بعنوان چاه پایش درجه 1در اطراف سد باطله معدن مس تخت گنبد حفر گردد.