بازیافت شوراب سیستم RO با نانو مواد سازگار در محیط زیست برای آبیاری

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه تهران، تهران، ایران.

2 استاد دانشگاه تهران، تهران، ایران.

3 دانشیار وزارت کشاورزی، تهران، ایران.

4 دانش آموختة کارشناسی ارشد، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران.

چکیده

شوری زدایی آب با استفاده از سیستم RO در حال گسترش می باشد. با توجه به حجم زیاد شوراب دور ریز این سیستم تصفیه، بازیافت آن برای آبیاری می تواند گامی مؤثر در توسعه پایدار محیط زیست محسوب گردد. در این تحقیق، تصفیه شوراب RO در سه مرحله انجام شد: با محلول اکسیدگرافن، با لجن اکسیدگرافن، با محلول اکسیدگرافن و سپس لجن اکسیدگرافن. نتایج تشان داد که درصد کاهش هدایت‌الکتریکی شوراب با محلول اکسید گرافن برابر با 48.84% (کاهش از 12000µs/cm به 6139µs/cm)، با لجن اکسیدگرافن برابر با 10% (کاهش از 12000µs/cm به 10800µs/cm)، با محلول اکسیدگرافن و سپس لجن اکسیدگرافن 51.9% (کاهش از 12000µs/cm به 5772µs/cm ) بوده است. pH شوراب تصفیه شده با اکسیدگرافن با اندک تغییری یا بدون تغییر، ثابت ماند. نتایج حاصل با رهنمود و استاندارد کیفیت آب ایران برای آبیاری مطابقت داشت. از مزایای استفاده از این روشِ تصفیه، سهولت و سرعت انجام کار به مدت کوتاه حداکثر 10 دقیقه بوده است. لجن اکسیدگرافن، غلیظ‌تر و کمتر از مقدار لجن دیگر فرآیندهای متداول تصفیه آب بود. با توجه به ساختار کربنی لجن حاصل، قابل خشک‌ کردن و سپس قابل دفع در محیط زیست می‌باشد. براساس نتایج ذکر شده، به نظر می‌رسد روش جدید تصفیه شوراب با اکسیدگرافن می‌تواند به عنوان روشی سازگار با محیط زیست برای سیستم های تصفیه RO، مورد استفاده قرارگیرد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Recycling of brine of RO system with environmental friendly nano-materials for irrigation

نویسندگان [English]

  • Fatemeh Rahman 1
  • GholamReza NabiBidhendi 2
  • Frood Sharifi 3
  • Naser Mehrdadi 2
  • Farangis Rahman 4
1 Tehran University, Tehran, Iran.
2 Professor of Tehran University, Tehran, Iran.
3 Assistant Professor of Agriculture Ministry, Tehran, Iran.
4 Graduate of MSc, Islamic Azad university, Tehran, Iran.
چکیده [English]

Water desalination using the RO system is expanding. Due to large volume of brine in the treatment system, its recycling for irrigation can be an effective step in sustainable development of environment. In this study, treatment of RO brine was performed in three phases; with graphene oxide solution, with graphene oxide sludge, with graphene oxide solution and then graphene oxide sludge. The results showed percentage decrease of electrical conductivity of brine with graphene oxide solution was equal to %48.84 (decrease from 12000µs/cm to 6139µs/cm), with graphene oxide sludge equal to %10 (decrease from 12000µs/cm to 10800µs/cm), with graphene oxide solution and then graphene oxide sludge %51.9 (decrease from 12000µs/cm to 5772µs/cm). pH of treated brine with graphene oxide was constant with little change or no change. The results were in accordance with water quality guideline and standard of Iran country for irrigation. The advantages of this method of treatment were ease and speed of work in a short time up to maximum 10 minutes. Graphene oxide sludge was thicker and less, compared with sludge in most conventional water treatment processes. Due to the carbon structure of the resulting sludge, it can be dried and then it can be disposed in environment. Based on the results, it seems the new treatment method of brine with graphene oxide can be used for RO systems as an environmental-friendly method.

کلیدواژه‌ها [English]

  • graphene oxide
  • Brine
  • Electrical conductivity
  • RO
آذری، ع. ، سالاری، ا. و دهقانی، م. 1395. بررسی کارایی نانوذرات اکسید گرافن مغناطیسی شده در حذف دی کلروفنل از محیط آبی. مجله دانشگاه علوم پزشکی مازندران. 26. 144: 281-265.
چهره راضی، ع. 1396. شوری زدایی آب توسط جاذب های گرافنی و زئولیتی. پایان نامۀ کارشناسی ارشد. دانشگاه صنعتی اصفهان، دانشکدۀ مهندسی منابع آب.
سازمان حفاظت محیط زیست ایران. 1372. استاندارد پساب برای مصارف آبیاری. https://www.doe.ir.
ظهیری فر، ج. و عسکری، م. (1394). بررسی تولید و ظرفیت کاربرد غشاهای اکسیدگرافنی در نمک زدایی و تصفیه آب. کنفرانس ملی مهندسی و مدیریت محیط زیست.
عابدی، م. 1381. کتاب استفاده از آب شور در کشاورزی پایدار. تهران-انتشارات کمیته ملی آبیاری و زهکشی ایران- چاپ اوّل
Amiri, M., Ostovar, M. and Pannahi, S. 2014. Electrical conductivity as a novel technique for control of lime softening process. Journal of Desalination and Water Treatment. 52 : PP.16-18, http://dx.doi.org/10.1080/19443994.2013.797132.
Awad, F. and AbouZeid, K. 2017. Efficient removal of heavy metals from Polluted water by Graphene Oxide. Journal of American Chemical Society. 39 : pp.34230–34242, https://doi.org/10.1021/acsami.7b10021.
Boretti, A. and Zubaidy, S. 2018. Outlook for graphene based desalination membranes. Journal of Clean Water. 1: pp.5, https://doi.org/10.1038/s41545-018-0004-z.
Cheng, Z. and Liao, J. 2015. One-Step fabrication of Graphene Oxide enhanced magnetic composite gel for highly efficient dye adsorption and catalysis. Journal of American Chemical Society. 3 : pp.1677–1685, https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.5b00383.
Dave, H. 2016. Assessing graphene oxide for water desalination applications. Submitted to the Department of Mechanical Engineering. in partial fulfillment of the requirements for the degree of Doctor. Massachusetts Institute of Technology.
Gao, P. and Li, A. 2014. Effects of various TiO2 nanostructures and graphene oxide on photocatalytic activity of TiO2. Journal of Hazardous Materials. 279 : pp.96-104.
Hegab, M. and Zou, L. 2015. Graphene oxide assisted membranes. Fabrication and potential applications in desalination and water purification. Journal of Membrane Science. 484, http://dx.doi.org/10.1016/j.memsci.2015.03.011.
Homaeigohar, S. and Elbahri, M. 2017. Graphene membranes for water desalination. Journal of NPG Asia Materials. 9 : pp.427.
Jasim, D. 2016. Graphene Oxide derivatives for biomedical applications biomedical applications. Submitted to the University of Manchester for the degree of Doctor of Philosophy in the Faculty of Medical and Human Science. School of Medicine Institute of Inflammation and Repair.
Lawler, J. 2016. Incorporation of graphene related carbon nanosheets in membrane fabrication for water treatment. Journal of Membranes. 6 : pp.57, http://dx.doi.org/10.3390/membranes6040057.
Loryuenyong, V. and Totepvimarn, K. 2013. Preparation and characterization of reduced Graphene Oxide sheets via water based exfoliation and reduction methods. Journal of Advances in Materials Science and Engineering, http://dx.doi.org/10.1155/2013/923403.
Ma, J. and Yang, M. 2015. Water enhanced removal of ciprofloxacin from water by porous Graphene hydrogel. Journal of Scientific Reports. 5, https://doi.org/10.1038/srep13578.
Majumdar, D. 2017. Proficiency of graphene oxide in adsorption and removal of methylene blue from water. Journal of Environmental Chemistry and toxicology. 1: pp.4-8.
Nupearachchi, C. and Mahatantila, K. 2017. Application of graphene for decontamination of water, implications for sorptive removal. Journal of Groundwater for Sustainable Development. 5 : pp.206-215. , http://doi.org/10.1016/j.gsd.2017.06.006.
Pelin, M. and Fusco, L. 2017. Differential cytotoxic effects of Graphene and Graphene Oxide on skin keratinocytes. Journal of Scientific Reports. 7, https://doi.org/10.1038/srep40572.
Salihi, E. and Wang, J. 2016. Enhanced removal of nickel.II ions from aqueous solutions by SDS functionalized graphene oxide. Journal of Separation Science and Technology. 51 : pp.1317–1327, https://doi.org/10.1080/01496395.2016.1162172.
Song, X. and Yunfeng, L. 2018. A novel Graphene Oxide composite nanofiltration membrane. Journal of Membrane Science & Technology. 8: pp.2, https://doi.org/10.4172/2155-9589.1000184.
Tabish, T. and Memon, D. 2018. A facile synthesis of porous graphene for efficient water and wastewater treatment. Journal of Scientific Reports. 8, https://doi.org/10.1038/s41598-018-19978-8.
Wang, Y. and Liang, S. 2013. Synergistic Removal of Pb.II, Cd.II and Humic Acid by Fe3O4 Mesoporous Silica Graphene Oxide Composites. Journal of PLOS ONE. 8, https://doi.org/10.1371/journal.pone.0065634.
Xiuqiang, L. and Weichao, X. 2016. Graphene oxide based efficient and scalable solar desalination under one sun with a confined 2D water path. Journal of PNAS. 113 : pp.13953–13958, www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1613031113.
Yang, X. and Zhou, T. 2018. Removal of Mn II by sodium alginate, Graphene Oxide composite double network hydrogel beads from aqueous solutions. Journal of Scientific Reports, 8: https://doi.org/10.1038/s41598-018-29133-y.
You, Y. and Sahajwalla, V. 2016. Graphene and Graphene Oxide for desalination. Journal of Nanoscale, http://dx.doi.org/10.1039/C5NR06154G.
Yunessnia, A. and Akbari, A. 2017. A novel nanofiltration membrane prepared with PAMAM and graphene oxide for desalination. Journal of Nanostruct. 7 : pp.331-337.