|
دانلود رایگان مقاله انگلیسی + خرید ترجمه فارسی
|
|
| عنوان فارسی مقاله: | مواد پسماند کشاورزی به عنوان جاذب های بالقوه برای ترسیب یون های فلزات سنگین از محلول های آبی- مقاله مروری |
| عنوان انگلیسی مقاله: | Agricultural waste material as potential adsorbent for sequestering heavy metal ions from aqueous solutions – A review |
| مشخصات مقاله انگلیسی (PDF) | |
| سال انتشار | 2008 |
| تعداد صفحات مقاله انگلیسی | 11 صفحه با فرمت pdf |
| رشته های مرتبط | مهندسی و علوم محیط زیست، مهندسی کشاورزی و شیمی، مهندسی بهداشت محیط، مهندسی آب و فاضلاب، شیمی آلی، شیمی محیط زیست، بازیافت و مدیریت پسماند و شیمی تجزیه |
| مجله | Bioresource Technology |
| دانشگاه | انستیتو فنی و مهندسی Sant Longowal، گروه شیمی، هند |
| کلمات کلیدی | پسماند های کشاورزی، جذب زیستی، فاضلاب های صنعتی، جذب فلزات سنگین، جاذب |
| شناسه شاپا یا ISSN | ISSN 0960-8524 |
| لینک مقاله در سایت مرجع | لینک این مقاله در سایت ساینس دایرکت |
| نشریه | Elsevier |
| مشخصات و وضعیت ترجمه مقاله (Word) | |
| تعداد صفحات ترجمه مقاله | 20 صفحه با فرمت ورد، به صورت تایپ شده و با فونت 14 – B Nazanin |
| ترجمه تصاویر | ترجمه توضیحات زیر تصاویر انجام شده و اشکال و نمودارها به صورت عکس در فایل ترجمه درج شده است. |
| فرمول ها و محاسبات | تمامی فرمول ها و محاسبات به صورت عکس در فایل ترجمه درج شده است. |
فهرست مطالب:
چکیده
۱مقدمه
۲ مکانیسم جذب زیستی
۳ مدل های جذب زیستی
۴ پارامترهای ترمودینامیکی
۵ عملکرد مواد پسماند کشاورزی به عنوان جاذب های زیستی برای حذف فلزات سنگین
۵ ۱ حذف کرومیوم
۲ ۵ حذف سرب
۵ ۳حذف کادمیوم
۴ ۵ حذف نیکل
۶ نتیجه گیری
بخشی از ترجمه:
حذف و احیای فلزات سنگین از جریانات آبی یک نگرانی اصلی به شمار می رود زیرا این یون ها مقاوم بوده و در محیط دوام زیادی دارند. فناوری های سنتی تصفیه برای حذف این یون های فلزات سنگین از نظر اقتصادی به صرفه نبوده و ایجاد حجم عظیمی از پسماند ها و فاضلاب سمی شیمیایی می کند.جذب زیستی در حال حاضر یک روش جایگزین بالقوه برای فناوری های زیست محیطی موجود جهت حذف و بازیابی یون های فلزی از محلول های آبی محسوب می شود.مزایای اصلی جذب زیستی نسبت به روش های تصفیه سنتی شامل موارد ذیل می باشد: قیمت پایین، کارایی بالا، به حداقل رساندن پسماند های شیمیایی و زیستی، بازتولید جاذب های زیستی، و امکان بازیابی فلزی.پسماند های کشاورزی سلولزی از منابع فراوان برای جذب زیستی فلزات محسوب می شوند.گروه های عاملی موجود در بیوماس پسماند های کشاورزی نظیرگروه های استامیدو،الکلی، کربونیل،فنولیک، آمید، آمین، سولفیدریل و … با یون های فلزات سنگین دارای قرابت و خویشاوندی بوده و ایجاد کمپلکس های فلزی و کلات می کنند.مکانیسم فرایند جذب زیستی شامل جذب شیمایی، کمپلکس شدن، جذب سطحی، انتشار از طریق خلل و فرج ها و تبادل یونی می باشد. هدف این مقاله مروری فراهم کردن اطلاعاتی در خصوص ابعاد مختلف بهره برداری از پسماند های کشاورزی برای حذف فلزات سنگین می باشد.پسماند های کشاورزی منابع بسیار کارامد، کم هزینه و تجدید پذیر بیوماس می باشند که برای حذف فلزات سنگین مورد بهره برداری قرار می گیرند. به علاوه این جاذب های زیستی را می توان برای افزایش کارایی و استفاده چند منظوره برای بهبود کاربرد آن ها در مقیاس صنعتی اصلاح کرد.
۱ مقدمه
یون های سمی فلزات سنگین توسط فعالیت های مختلف صنعتی نظیر معدن کاوی، پالایش کانسنگ، صنایع تولید کود، پالایشگاه های نفتی، پیل های سوختی، صنایع تولید کاغذ، آفات کش ها غیره وارد منابع آبی می شوند و ایجاد تهدید جدی برای محیط زیست می کنند(کلیک و دمیرباس ۲۰۰۵،فریدمن و وایس ۱۹۷۲،جلستروم و همکاران ۱۹۷۷،باستیرکوا۲۰۰۴).یون های فلزی عمده خطرناک و سمی برای انسان علاوه بر دیگر اشکال حیات شامل کروم؛آهن، سلنیوم، وانادیوم، مس، کبالت، نیکل،کادمیوم، جیوه، استرانسیوم، سرب و روی می باشند. این فلزات سنگین به دلیل سمیت، انباشت زیستی و دوام در طبیعت یک نگرانی اصلی محسوب می شود(فردبیگ و الیندر ۱۹۸۵،گارک و همکاران ۲۰۰۷،راندل و همکاران ۱۹۷۴).چندین فجایع گذشته ناشی از آلودگی فلزات سنگین در سیستم های آبی شامل تراژدی میناماتا ژاپن به دلیل آلودگی توسط متیل اورانیوم و ایتای ایتای ناشی از آلودگی کادمییوم در رودخانه جینسو می باشند(فریدبیگ الیندر ۱۹۸۵،جلستروم و همکاران ۱۹۷۷). آژانس های زیست محیطی مختلف ماکزیمم آستانه تجویز شده برای تخلیه فلزات سنگین به درون سیستم های زیست محیطی را وضع کرده اند. با این حال یون های فلزی با غلظت بسیار بیشتری نسبت به حد آستانه توسط فعالیت های صنعتی به مخازن آب وارد شده و ایجاد خطرات جدی برای سلامتی کرده و موجب تخریب محیط زیست می شوند.
بخشی از مقاله انگلیسی:
Abstract Heavy metal remediation of aqueous streams is of special concern due to recalcitrant and persistency of heavy metals in environment. Conventional treatment technologies for the removal of these toxic heavy metals are not economical and further generate huge quantity of toxic chemical sludge. Biosorption is emerging as a potential alternative to the existing conventional technologies for the removal and/ or recovery of metal ions from aqueous solutions. The major advantages of biosorption over conventional treatment methods include: low cost, high efficiency, minimization of chemical or biological sludge, regeneration of biosorbents and possibility of metal recovery. Cellulosic agricultural waste materials are an abundant source for significant metal biosorption. The functional groups present in agricultural waste biomass viz. acetamido, alcoholic, carbonyl, phenolic, amido, amino, sulphydryl groups etc. have affinity for heavy metal ions to form metal complexes or chelates. The mechanism of biosorption process includes chemisorption, complexation, adsorption on surface, diffusion through pores and ion exchange etc. The purpose of this review article is to provide the scattered available information on various aspects of utilization of the agricultural waste materials for heavy metal removal. Agricultural waste material being highly efficient, low cost and renewable source of biomass can be exploited for heavy metal remediation. Further these biosorbents can be modified for better efficiency and multiple reuses to enhance their applicability at industrial scale. 2007 Elsevier Ltd. All rights reserved. Keywords: Agricultural wastes; Biosorption; Industrial effluents; Heavy metal remediation; Adsorbent 1. Introduction Toxic heavy metal ions get introduced to the aquatic streams by means of various industrial activities viz. mining, refining ores, fertilizer industries, tanneries, batteries, paper industries, pesticides etc. and posses a serious threat to environment (Celik and Demirbas, 2005; Friedman and Waiss, 1972; Kjellstrom et al., 1977; Pastircakova, 2004). The major toxic metal ions hazardous to humans as well as other forms of life are Cr, Fe, Se, V, Cu, Co, Ni, Cd, Hg, As, Pb, Zn etc. These heavy metals are of specific concern due to their toxicity, bio-accumulation tendency and persistency in nature (Friberg and Elinder, 1985; Garg et al., 2007; Randall et al., 1974). Several past disasters due to the contamination of heavy metals in aquatic streams are Minamata tragedy in Japan due to methyl mercury contamination and ‘‘Itai-Itai” due to contamination of cadmium in Jintsu river of japan (Friberg and Elinder, 1985; Kjellstrom et al., 1977). Various regulatory bodies have set the maximum prescribed limits for the discharge of toxic heavy metals in the aquatic systems. However the metal ions are being added to the water stream at a much higher concentration than the prescribed limits by industrial activities, thus leading to the health hazards and environmental degradation (Table 1). Conventional methods for removal of metal ions from aqueous solutions include chemical precipitation, ion exchangers, chemical oxidation/reduction, reverse osmosis, electro dialysis, ultra filtration etc (Gardea-Torresdey et al., 1998; Patterson, 1985; Zhang et al., 1998). However these conventional techniques have their own inherent limitations such as less efficiency, sensitive operating conditions, production of secondary sludge and further the disposal is a costly affair (Ahluwalia and Goyal, 2005a). Another powerful technology is adsorption of heavy metals by activated carbon for treating domestic and industrial waste water. (Horikoshi et al., 1981; Hosea et al., 1986). However the high cost of activated carbon and its loss during the regeneration restricts its application. Since 1990’s the adsorption of heavy metal ions by low cost renewable organic materials has gained momentum (Bailey et al., 1999; Orhan and Bujukgungor, 1993; Rao and Parwate, 2002; Vieira and Volesky, 2000). The utilization of seaweeds, moulds, yeasts, and other dead microbial biomass and agricultural waste materials for removal of heavy metals has been explored (Bailey et al., 1999; Haung and Haung, 1996; Sudha and Abraham, 2003; Zhou and Kiff, 1991). Recently attention has been diverted towards the biomaterials which are byproducts or the wastes from large scale industrial operations and agricultural waste materials. The major advantages of biosorption over conventional treatment methods include: low cost, high efficiency, minimization of chemical or biological sludge, no additional nutrient requirement, and regeneration of biosorbents and possibility of metal recovery. Agricultural materials particularly those containing cellulose shows potential metal biosorption capacity. The basic components of the agricultural waste materials biomass include hemicellulose, lignin, extractives, lipids, proteins, simple sugars, water hydrocarbons, starch containing variety of functional groups that facilitates metal complexation which helps for the sequestering of heavy metals (Bailey et al., 1999; Hashem et al., 2005a,b, 2007). Agricultural waste materials being economic and ecofriendly due to their unique chemical composition, availability in abundance, renewable, low in cost and more efficient are seem to be viable option for heavy metal remediation. Studies reveal that various agricultural waste materials such as rice bran, rice husk, wheat bran, wheat husk, saw dust of various plants, bark of the trees, groundnut shells, coconut shells, black gram husk, hazelnut shells, walnut shells, cotton seed hulls, waste tea leaves, Cassia fistula leaves, maize corn cob, jatropa deoiled cakes, sugarcane bagasse, apple, banana, orange peels, soybean hulls, grapes stalks, water hyacinth, sugar beet pulp, sunflower stalks, coffee beans, arjun nuts, cotton stalks etc has been tried (Annadurai et al., 2002; Cimino et al., 2000; Hashem et al., 2006a,b; Macchi et al., 1986; Maranon and Sastre, 1991; Mohanty et al., 2005; Orhan and Bujukgungor, 1993; Reddad et al., 2002; Tee and Khan, 1988). These promising agricultural waste materials are used in the removal of metal ions either in their natural form or after some physical or chemical modification. The present review article deals with the utilization of agricultural waste materials as biosorbents for removal of toxic heavy metal ions from aqueous streams. 2. Mechanism of biosorption The removal of metal ions from aqueous streams using agricultural materials is based upon metal biosorption (Volesky and Holan, 1995). The process of biosorption Table 1 Permissible limits and health effects of various toxic heavy metals Metal contaminant Permissible limits for industrial effluent discharge (in mg/l) Permissible limits by international bodies (lg/l) Health hazards Into inland surface waters Indian Standards: 2490(1974) Into public sewers Indian Standards: 3306(1974) On land for irrigation Indian Standards: 3307 (1974) WHO USEPA Arsenic 0.20 0.20 0.20 10 50 Carcinogenic, producing liver tumors, skin and gastrointestinal effects Mercury 0.01 0.01 – 01 02 Corrosive to skin, eyes and muscle membrane, dermatitis, anorexia, kidney damage and severe muscle pain Cadmium 2.00 1.00 – 03 05 Carcinogenic, cause lung fibrosis, dyspnea and weight loss Lead 0.10 1.00 – 10 05 Suspected carcinogen, loss of appetite, anemia, muscle and joint pains, diminishing IQ, cause sterility, kidney problem and high blood pressure Chromium 0.10 2.00 – 50 100 Suspected human carcinogen, producing lung tumors, allergic dermatitis Nickel 3.0 3.0 – – – Causes chronic bronchitis, reduced lung function, cancer of lungs and nasal sinus Zinc 5.00 15.00 – – – Causes short-term illness called ‘‘metal fume fever” and restlessness Copper 3.00 3.00 – – 1300 Long term exposure causes irritation of nose, mouth, eyes, headache, stomachache, dizziness, diarrhea 6018 D. Sud et al. / Bioresource Technology 99 (2008) 6017–6027 involves a solid phase (sorbent) and a liquid phase (solvent) containing a dissolved species to be sorbed. Due to high affinity of the sorbent for the metal ion species, the latter is attracted and bound by rather complex process affected by several mechanisms involving chemisorption, complexation, adsorption on surface and pores, ion exchange, chelation, adsorption by physical forces, entrapment in inter and intrafibrillar capillaries and spaces of the structural polysaccharides network as a result of the concentration gradient and diffusion through cell wall and membrane (Basso et al., 2002; Sarkanen and Ludwig, 1971; Qaiser et al., 2007) (Fig. 1). Agricultural waste materials are usually composed of lignin and cellulose as the main constituents. Other components are hemicellulose, extractives, lipids, proteins, simple sugars, starches, water, hydrocarbons, ash and many more compounds that contain a variety of functional groups present in the binding process. Cellulose is a crystalline homo-polymer of glucose with b1 ? 4 glycosidic linkage and intra-molecular and intermolecular hydrogen bonds (Demirbas, 2000a,b). Hemicellulose is a heteropolymer of mainly xylose with b1 ? 4 glycosidic linkage with other substances of acetyl feruoyl and glycouronyl groups (Garg et al., in press). Lignin is three dimensional polymer of aromatic compounds covalently linked with xylans in hardwoods and galactoglucomannans in softwoods (Garg et al., 2007; Sjo¨tro¨m, 1981) The functional groups present in biomass molecules acetamido groups, carbonyl, phenolic, structural polysaccharides, amido, amino, sulphydryl carboxyl groups alcohols and esters (Beveridge and Murray, 1980; Gupta and Ali, 2000). These groups have the affinity for metal complexation.
|
دانلود رایگان مقاله انگلیسی + خرید ترجمه فارسی
|
|
| عنوان فارسی مقاله: | مواد پسماند کشاورزی به عنوان جاذب های بالقوه برای ترسیب یون های فلزات سنگین از محلول های آبی- مقاله مروری |
| عنوان انگلیسی مقاله: | Agricultural waste material as potential adsorbent for sequestering heavy metal ions from aqueous solutions – A review |
خرید ترجمه فارسی مقاله با فرمت ورد
خرید نسخه پاورپوینت این مقاله جهت ارائه