تأثير إضافة الغضار على إزالة النترات من المياه الجوفية بواسطة الحديد صفري التكافؤ
DOI:
https://doi.org/10.21123/bsj.2024.10988الكلمات المفتاحية:
الغضار المنشط, الغضار الطبيعي, تلوث الماء, معالجة الماء, الحديد الصفريالملخص
تعتبر طريقة إزالة النترات من الماء باستخدام المعادن صفرية التكافؤ من الطرائق التي تثبت فعاليتها العالية يوماً بعد يوم، وخاصةً الحديد صفري التكافؤ. إلا أن أبرز العوائق التي تشكل عقبةً أمام الاستمرار باستخدامه هي تعرض سطحه للتخميل أثناء التفاعل، وتشكل أيونات الأمونيوم كمنتج رئيسي لاختزال النترات تحت ظروف المعالجة.
تم في هذا البحث دراسة تأثير الغضار أثناء إزالة النترات بواسطة الحديد الصفري، تم استخدام الغضار الخام والغضار المنشط بالطريقة الحمضية والغضار المعدل بجسيمات الحديد النانوية بنسبة (1:1).
أظهرت النتائج أنه يمكن إزالة 80% من أيونات النترات الموجودة في الماء باستخدام Fe0 بتركيز 40g/L مع 4 ≥ pH لمدة 120 دقيقة عند درجة حرارة الغرفة، كما أن إضافة الغضار الخام يقلل من الكفاءة بسبب خواصه القلوية مما أدى إلى لتفاعل تثبيط تفاعل Fe0 مع النترات. بينما أدى الغضار المنشط بالحمض إلى زيادة إزالة النترات بزيادة الجرعة المضافة. كما أعطى الغضار المعدل فعالية أكبر من الغضار الخام والغضار المنشط بالحمض، وزادت نسبة الإزالة إلى% 95.33 تحت ظروف المعالجة المطبقة. بينما تم تخفيض الأمونيوم مع زيادة الغضار المضاف بجميع أشكاله (الخام والمنشط والمعدل). وأخيراً لوحظ أن إضافة 5 غرام/لتر من الغضار (الخام، المنشط، المعدل) كانت كافية لتخفيض نسبة النترات والأمونيوم للحدود المسموح بها حسب المواصفة السورية رقم 45/2007 لمياه الشرب.
Received 19/02/2024
Revised 03/05/2024
Accepted 05/05/2024
Published Online First 20/11/2024
المراجع
Elisante, E., Muzuka, A.N.N. Occurrence of nitrate in Tanzanian groundwater aquifers: A review. Appl Water Sci. 2017; 7: 71–87. https://doi.org/10.1007/s13201-015-0269-z
Xin J, Wang Y, Shen Z, Liu Y, Wang H, Zheng X. Critical review of measures and decision support tools for groundwater nitrate management: A surface-to-groundwater profile perspective. J. Hydrol. 2021 Jul; 598: 126386. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2021.126386
Md. Iftakharul Muhib, Mir Mohammad Ali, Tareq SM, Rahman M. Nitrate Pollution in the Groundwater of Bangladesh: An Emerging Threat. Sustainability. 2023 May 17; 15(10): 8188–8.https://doi.org/10.3390/su15108188
van den Brand AD, Beukers M, Niekerk M, van Donkersgoed G, van der Aa M, van de Ven B, et al. Assessment of the combined nitrate and nitrite exposure from food and drinking water: application of uncertainty around the nitrate to nitrite conversion factor. Food Addit Contam Part A Chem Anal Control Expo Risk Assess. 2020 Jan 16; 37(4): 568–82.https://doi.org/10.1080/19440049.2019.1707294
Fernández-López JA, Alacid M, Obón JM, Martínez-Vives R, Angosto JM. Nitrate-Polluted Waterbodies Remediation: Global Insights into Treatments for Compliance. Appl Sci. 2023 Apr 1; 13(7): 4154.https://doi.org/10.3390/app13074154
Amaia Lejarazu-Larrañaga, Pablo J, Molina S, Pawlowski S, Galinha CF, Henriques B, et al. Nitrate Removal by Donnan Dialysis and Anion-Exchange Membrane Bioreactor Using Upcycled End-of-Life Reverse Osmosis Membranes. Membranes. 2022 Jan 18 [cited 2023 Jun 27]; 12(2): 101–1.https://doi.org/10.3390%2Fmembranes12020101
Alguacil-Duarte F, González-Gómez F, Romero-Gámez M. Biological nitrate removal from a drinking water supply with an aerobic granular sludge technology: An environmental and economic assessment. J Cleaner Prod. 2022 Sep; 367: 133059. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2022.133059
Abayie SO, Leiviskä T. Removal of nitrate from underground mine waters using selective ion exchange resins. J Environ Chem Eng. 2022 Sep 23 [cited 2022 Sep 27]; 108642.https://doi.org/10.1016/j.jece.2022.108642
Li S, Wang W, Liang F, Zhang W.X. Heavy metal removal using nanoscale zero-valent iron (nZVI): Theory and application. J Hazard. Mater. 2017; 322: 163–171. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2016.01.032
Nam S. Reduction of azo dyes with zero-valent iron. Water Res. 2000 Apr 1; 34(6): 1837–45. https://doi.org/10.1016/S0043-1354(99)00331-0
Dominguez CM, Romero A, Fernandez J, Santos A. In situ chemical reduction of chlorinated organic compounds from lindane production wastes by zero valent iron microparticles. J Water Process Eng [Internet]. 2018 Dec 1 [cited 2023 Mar 16]; 26: 146–55. https://doi.org/10.1016/j.jwpe.2018.10.011
Hammal A. Preparing New Ceramic Membranes from Syrian Zeolite Coated with Silver Nanoparticles to Treatment Wells Water. Baghdad Sci J. 2023, Apr 20(6): 2187-2192. https://doi.org/10.21123/bsj.2023.7620
Al-Naemi AN, Abdul-Majeed MA, Al-Furaiji MH, Ghazi IN. Fabrication and Characterization of Nanofibers Membranes using Electrospinning Technology for Oil Removal. Baghdad Sci J. 2021 Dec 1; 18(4): 1338.https://doi.org/10.21123/bsj.2021.18.4.1338
Huang, C.P.;Wang, H.W.; Chiu, P.C. Nitrate reduction by metallic iron. Water Res. 1998; 32: 2257–2264.https://doi.org/10.1016/S0043-1354(97)00464-8
Siciliano, Curcio, Limonti. Experimental Analysis and Modeling of Nitrate Removal through Zero-Valent Magnesium Particles. Water. 2019 Jun 18; 11(6): 1276. https://doi.org/10.3390/w11061276
Liu Y, Wang J. Reduction of nitrate by zero valent iron (ZVI)-based materials: A review. Sci Total Environ. 2019 Jun 1; 671: 388–403. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.03.317
Lv X, Peng H, Wang X, Hu L, Peng M, Liu Z, et al. Nitrate reduction by nanoscale zero valent iron (nFe0)-based Systems: Mechanism, reaction pathway and strategy for enhanced N2 formation. Chem Eng J. 2022 Feb; 430: 133133. https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.133133
Khalil A M, Eljamal O, Amen T W, Sugihara Y, Matsunaga N. Optimized nano-scale zero-valent iron supported on treated activated carbon for enhanced nitrate and phosphate removal from water. Chem Eng J. 2017; 309: 349–365. https://doi.org/10.1016/j.cej.2016.10.080
Mohamed Abdel Salam, Olfat Fageeh, Al-Thabaiti SA, Obaid AY. Removal of nitrate ions from aqueous solution using zero-valent iron nanoparticles supported on high surface area nanographenes. J Mol Liq. 2015 Dec 1; 212: 708–15. https://doi.org/10.1016/j.molliq.2015.09.029
Wei A, Ma J, Chen J, Zhang Y, Song J, Yu X. Enhanced nitrate removal and high selectivity towards dinitrogen for groundwater remediation using biochar-supported nano zero-valent iron. Chem Eng J. 2018; 353: 595–605. https://doi.org/10.1016/j.cej.2018.07.127
Wu Y, Zhang B, Wan Y, Jiang Y, Li N, Jiang X, et al. Fe(0)-Dissimilatory Nitrate Reduction to Ammonium for Autotrophic Recovery of Reactive Nitrogen. Environ Sci Technol. 2023 Nov 2; 57(45): 17353–62.https://doi.org/10.1021/acs.est.3c06280
Zhang L, Li W, Li J, Wang Y, Xie H, Zhao W. A novel iron-mediated nitrogen removal technology of ammonium oxidation coupled to nitrate/nitrite reduction: Recent advances. J Environ Manage. 2022 Oct 1; 319: 115779–9. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2022.115779
Giulia Maria Curcio, Limonti C, Siciliano A, Işık Kabdaşlı. Nitrate Removal by Zero-Valent Metals: A Comprehensive Review. Sustainability. 2022 Apr 10; 14(8): 4500–0. https://doi.org/10.3390/su14084500
El-Lateef HMA, Khalaf MM, Al-Fengary AE, Elrouby M. Removal of the Harmful Nitrate Anions from Potable Water Using Different Methods and Materials, including Zero-Valent Iron. Molecules. 2022 Apr 14; 27(8): 2552. https://doi.org/10.3390/molecules27082552
Yaragal RR, Mutnuri S. Nitrate's removal using ion exchange resin: batch, continuous column and pilot-scale studies. Int J Environ Sci Technol. 2022 Jan 20; 739–754. https://doi.org/10.1007/s13762-021-03836-8
Su L, Liu C, Liang K, Chen Y, Zhang L, Li X, et al. Performance evaluation of zero-valent iron nanoparticles (NZVI) for high-concentration H2S removal from biogas at different temperatures. RSC Adv. 2018 Jan 1; 8(25): 13798–805. https://doi.org/10.1039/C7RA12125C
التنزيلات
إصدار
القسم
الرخصة
الحقوق الفكرية (c) 2024 maen bittar, Muhammad Haitham Haboub, Nawzat Nebghali
هذا العمل مرخص بموجب Creative Commons Attribution 4.0 International License.