پاکسازی یک خاک رسی آلوده به ماده دی متیل فتالات با استفاده از روش الکتروکینتیک

مهندسی عمران فردوسی

دوره 36، شماره 1 - شماره پیاپی 41، فروردین 1402، صفحه 69-84   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jfcei.2023.79475.1188

نویسندگان

علی رییسی استبرق^{* 1}؛ حسام فتحعلی²؛ کرامت الله رضایی تیره شبانکاره³؛ عبدالحسین هورفر⁴

¹گروه آبیاری و آبادانی، دانشکده مهندسی و فناوری، دانشگاه تهران. کرج، ایران.

²گروه آبیاری و آبادانی، دانشکده مهندسی و فناوری، دانشگاه تهران; کرج، ایران

³گروه صنایع غذایی، دانشکده مهندسی و فناوری، دانشگاه تهران، کرج، ایران

⁴گروه آبیاری و آبادانی، دانشکده مهندسی و فناوری، دانشگاه تهران، کرج،ایران.

چکیده

در این کار تحقیقاتی پاکسازی یک خاک رسی آلوده به ماده آلاینده دی متیل فتالات از روش الکتروکنتیک مورد مطالعه قرار گرفت. ابتدا میزان حداکثر جذب این ماده به وسیله خاک مورد نظر تعیین گردید. پس از آن خاک آلوده با نسبت g/ mg 04/0 تهیه و به دستگاه الکتروکنتیک انتقال یافت. برای افزایش راندمان پاکسازی از محلولهای NaOH و Tween80 در مخزن آند استفاده گردید. علاوه بر آن یک آزمایش با آب مقطر به عنوان آزمایش مرجع هم انجام شد. مقادیر pH و EC مخازن آند و کاتد و حجم آب خروجی از خاک در طول آزمایش اندازه­گیری گردید. نتایج نشان داد  که در انتهای آزمایش pH در مخزن آند برابر با 8/4، 27/3 و 6/2 برای محلولهای NaOH و Tween80 و آب مقطر می­باشد و حجم مایع خروجی برای NaOH  1165 میلی­لیتر بود که برای سایر محلولها 20 درصد کمتر از آن بود. مقاومت خاک هم با افزایش فاصله از آند افزایش یافته و مقدار آن در اطراف کاتد 14 کیلوپاسکال برای NaOH حاصل گردید که نسبت به محلولهای آب مقطر و Tween80 به میزان 50 و 57 درصد بیشتر بود. نتایج پاکسازی نشان داد که درصد پاکسازی در کاتد کمتر از آند است. پاکسازی برای Tween80 در اطراف آند و کاتد به ترتیب 88/53 و 65/16 درصد می­­باشد. لیکن برای محلول NaOH این مقادیر به 82/50 و 26/23 درصد می­رسد. از طرفی برای آب مقطر انباشته شدن آلاینده به میزان 85/28 درصد در کاتد مشاهده می­گردد. نتایج مشخص نمودند اثر پاکسازی NaOH بیشتر از سایر محلولها می­باشد.

کلیدواژه‌ها

الکتروکینتیک؛ خاک رسی؛ دی متیل فتالات؛ پاکسازی

مراجع

[1] D. Reed, Structural adjustment, the environment and sustainable development. Routledge, 2013.

[2] Y. B. Acar, R. J. Gale, A. N. Alshawabkeh, R. E. Marks, S. Puppala, M. Bricka, and R. Parker, “Electrokinetic remediation: basics and technology status,” Journal of hazardous materials, vol. 40, no. 2, pp. 117-137, 1995.

[3] H. D. Sharma, K. R. Reddy, Geoenvironmental engineering: site remediation, waste containment, and emerging waste management technologies, John Wiley & Sons, 2004.

[4] A. Altaee, R. Smith, and S. Mikhalovsky, “The feasibility of decontamination of reduced saline sediments from copper using the electrokinetic process,” Journal of environmental management, vol. 88, no. 4, pp. 1611-1618, 2008.

[5] S. Pamukcu, J. K. Wittle, “Electrokinetic removal of selected heavy metals from soil,” Environmental Progress, vol. 11, no. 3, pp. 241-50, 1992.

[6] K. R. Reddy, R. E. Saichek, “Enhanced electrokinetic removal of phenanthrene from clay soil by periodic electric potential application,” Journal of Environmental Science and Health, Part A, vol. 39, no. 5, pp. 1189-1212, 2004.

[7] H. S. Gibbs, “Soils and their utilization in the Wellington district,” InProc. NZ Soc, Soil Sci, vol. 4, pp. 4-12, 1960.

[8] R. Hammett, A study of the process involved in electroreclamation of ‎contaminated soils, MSc thesis, The University of Manchester, Manchester, UK, 1980.

[9] B. A. Segall, “Practical considerations in the use of electro-kinetics. InProceed- 746 ings of the Workshop Electro-kinetic Treat. Its Appl,” Environ.-Geotech. Engrg, vol. 747, pp. 1-9, 1986.

[10] R. Lageman, W.Pool and G.Seffinga, “Electro-reclamation: theory and practice,” Chemistry and Industry, vol. 18, pp. 585-590, 1989.

[11] C. J. Bruell, B. A. Segall, and M. T. Walsh, “Electroosomotic removal of gasoline   hydrocarbons and TCE from clay,” Journal of Environmental Engineering, vol. 118, no. 1, pp. 68-83, 1992.

[12] S. Pamukcu, J. K. Wittle, D. L. Wise, And D. J. Trantolo, “Remediation of Hazardous Waste Contaminated Soils,” pp. 245-298, 1994.

[13] A. P. Shapiro, R.  F. Probstein, “Removal of contaminants from saturated clay by electroosmosis,” Environmental Science & Technology, vol. 27, no. 2, pp. 283-91, 1993.

[14] Y. B. Acar, A. N. Alshawabkeh, “Principles of electrokinetic remediation,” Environmental science & technology, vol. 27, no. 13, pp. 2638-47, 1993.

[15] F. Lancelot, H. Londiche, and G. De Marsily, “Experimental results on the influence of electric fields on the migration of oil, ionic species and water in porous media,” Journal of Petroleum Science and Engineering, vol. 4, no. 1, pp. 67-74, 1990.

[16] R. E. Saichek, and K. R. Reddy, “Electrokinetically enhanced remediation of hydropHobic organic compounds in soils: a review,” Critical reviews in environmental science and technology, vol. 35, no. 2, pp. 115-192, 2005.

[17] T. Alcántara, M. Pazos, S. Gouveia, C.  Cameselle, and M. A.  Sanromán, “Remediation of phenanthrene from contaminated kaolinite by electroremediation-Fenton technology,” Journal of Environmental Science and Health, part A, vol. 43, no. 8, pp. 901-906, 2008.

[18] H. Han, Y. J.  Lee, S. H. Kim, and J. W. Yang, “Electrokinetic remediation of soil contaminated with diesel oil using EDTA–Cosolvent solutions,” Separation Science and Technology, vol. 44, no. 10, pp. 2437-2454, 2009.

[19] F. Ma, B. Wu, Q. Zhang, D. Cui, Q. Liu, C. Peng, F. Li And Q. Gu, “An innovative method for the solidification/stabilization of PAHs-contaminated soil using sulfonated oil,” Journal of hazardous materials, vol. 344, pp.742-748, 2018.

[20] A. R. Estabragh, A. T, Bordbar, F. Ghaziani, and A.A. Javadi, “Removal of MTBE from a clay soil using electrokinetic technique,” Environmental Technology, vol. 37, no. 14, pp. 1745-1756, 2016.

[21] W. Du, H. Zou, Y. C. Sun, R. Zhu, and G. S. Zhang, “Surfactant-enhanced electrokinetic remediation of chromium and phenanthrene cross-polluted soils,” Environmental Engineering Science, vol. 34, no. 12, pp. 908-916, 2017.

[22] A. R. Estabragh, M. Lahoori, A. A. Javadi, and J. Abdollahi, “Effect of a surfactant on enhancing efficiency of the electrokinetic method in removing anthracene from a clay soil,” Journal of Environmental Chemical Engineering, vol. 7, no. 5, 2019. 

[23] Y. Li, L. Jiang, “Comparison of the crude oil removal effects of different surfactants in electrokinetic remediation of low-permeability soil,” Journal of Environmental Chemical Engineering, vol. 9, no. 4, pp. 105190, 2021.

[24] A. B. Fardin, A. J. Zanjani, and A. K. Darban, “Application of enhanced electrokinetic remediation by coupling surfactants for kerosene-contaminated soils: Effect of ionic and nonionic surfactants,” Journal of Environmental Management, vol. 277, no. 1, pp. 111422, 2021.

[25] F.Biabanaki, J. Neshati, and M. Ehteshami, “Using the electrokinetic remediation (EKR) technique for the soil remediation from the contaminants,” Geosystem Engineering, pp. 1-9, 2022.

[26] B. Gidudu, E. M. Chirwa, “The Role of pH, Electrodes, Surfactants, and Electrolytes in Electrokinetic Remediation of Contaminated Soil,” Molecules, vol. 27, no. 21, pp. 7381, 2022.

[27] P. Ventrice, D. Ventrice, E. Russo, and G. De Sarro, “Phthalates: European regulation, chemistry, pharmacokinetic and related toxicity,” Environmental toxicology and pharmacology, vol. 36, no. 1, pp. 88-96, 2013.

[28] J. Yang, Y. Li, Y. Wang, J. Ruan, J. Zhang, and C. Sun, “Recent advances in analysis of phthalate esters in foods,” TrAC Trends in Analytical Chemistry, vol. 72, pp. 10-26, 2015.

[29] M. Mostafa Lu, F. Shariati, and S. Shariati, “Investigation of phthalates in Anzali lagoon sediments, Iran,” Wetland Ecobiology Journal, vol. 10, no. 37, pp. 37-47, 2017..(in persian)

[30] C.S. Jeon, J. S. Yang, K. J. Kim, and K. Baek, “Electrokinetic removal of petroleum hydrocarbon from residual clayey soil following a washing process,” CLEAN–Soil, Air, Water, vol. 38, no. 2, pp.189-193, 2010.

[31] A. R. Estabragh, A. T. Bordbar, And A. A. Javadi, “Effect of Quality Electrolyte Fluid on Removing MTBE from a Clay Soil Using Electrokinetic Technique,” American Society of Civil Engineers, vol. 144, 2018.

[32] J. G. Hunter, CG. Uchrin, “Adsorption of pHthalate esters on soil at near saturation conditions,” Journal of Environmental Science & Health, Part A, vol. 35, no. 9, pp. 1503-1515, 2000.

[33] J. K. Mitchell, K. Soga, Fundamentals of soil behavior, New York: John Wiley & Sons, pp. 280-304, 2005.

[34] EPA (U.S. Environmental Protection Agency), Phthalate Esters By Gas Chromatography With Electron Capture Detection (GC/ECD), Washington, D.C, 1996.

[35] A. Rittirong, R. S. Douglas, J. Q. Shang, and E. C. Lee, “Electrokinetic improvement of soft clay