Document
Arsenic and bromate removal from water using date palm and mesquite biochar.
Other titles
إزالة عنصر الزرنيخ ومركب البروميت من الماء باستخدام فحم شجرتي النخيل والمسكيت
Publisher
Sultan Qaboos University.
Gregorian
2022
Language
English
English abstract
Water bodies are often polluted with various inorganic contaminants such as, Arsenic
(As) and Bromate (BrO3
−). Arsenic can be found in nature whereas, bromate is
generated as a byproduct of disinfection process. The World Health Organization
(WHO) set the allowable limit of arsenic and bromate to be less than 10 ug/L in
drinking water. The long-term exposure to high concentration of the contaminants can
pose negative health effects to human like cancer. It was reported that, bromate
concentration was found to exceed the WHO standard in one of the local bottled water
brands in Oman. Therefore, this research project aims to remove Arsenic and Bromate
using date palm and mesquite biochar before and after Fe-enhancement through batch
experiment by considering three adsorbent doses of 10, 50 and 100 g/mL. Under
pristine biochar the initial concentrations of As were 10, 50 and 100 mg/L, and for
BrO3 were 0.5, 10 and 100 mg/L. For the enhanced biochar, the initial concentrations
of As were 5, 10, 50, 70 and 100 mg/L, and for BrO3 were 0.5, 10, 30, 60 and 100
mg/L. The removal efficiency comparison between pristine and Fe enhanced date palm
and mesquite biochar were done for the removal of both As and BrO3 respectively. It
was found that, Fe-enhanced date palm biochar had 16% higher removal efficiency of
Arsenic than pristine biochar. While pristine mesquite biochar had 27% higher removal
efficiency than enhanced mesquite biochar. For BrO3, pristine biochar had 67.6 %
higher removal efficiency than enhanced date palm biochar. While pristine mesquite
performs much better than Fe-enhanced biochar at high BrO3 concentration. Ion
Chromatography (IC) and Inductively Coupled Plasma (ICP) were used to determine
As and BrO3
− concentrations respectively. The isotherm models of Langmuir and
Freundlich parameters were obtained to determine the best adsorption modeling fit.
The results showed that Fe-enhanced mesquite biochar has the ability to reduce As
concentration up to 46.5% due to the great increase in oxygen containing functional
group. Whereas BrO3
− can be removed better by pristine/ unmodified date palm and
mesquite biochar due to its low polarity. The equilibrium sorption data were well fitted
to the two As isotherm models. Freundlich was found to have the highest R
2= 0.9995
by enhanced mesquite biochar. While Langmuir model can describe the removal BrO3
better than Freundlich model in which the regression coefficient was equal to 0.9993,
which confirm monolayer coverage of BrO3
−onto enhanced date palm biochar.
Member of
Resource URL
Arabic abstract
تعتبر المسطحات المائية عرضة للملوث ات غير العضوية مثل الزرنيخ )As )والبرومات ) �𝑟𝐵�
(. حيث أنه −
يمكن العثور على عنصر الزرنيخ في الطبيعة بينما البرومات يتكون كمنتج ثانوي لعملية تطهير المياه. حددت
منظمة الصحة العالمية الحد المسموح به للزرنيخ والبرومات ليكون أقل من 10 ميكروغرام/لتر في مياه الشرب.
حيث أنه يمكن أن يؤدي التعرض طويل األمد لتركيز عالي من الملوثين الى أثار صحية سلبية على اإلنسان مثل
السرطان. تم العثور على أن تركيز البرومات تجاوز معيار منظمة الصحة العالمي في احدى العالمات التجارية
المحلية للمياه المعبأة في السلطنة. لذلك يهدف هذا المشروع البحثي إلى إزالتها باستخدام الفحم الحيوي الناتج عن
طريق االنحالل الحراري ألغصان شجرة النخيل وشجرة المسكيت. تم في التجربة تعريض العينات الملوثة
لتراكيز مختلفة من الفحم الحيوي قبل وبعد عملية التعزيز بعنصر الحديد وهي 10 و50 و100 ملغم\لتر. بالنسبة
للفحم الحيوي غير المعزز تم استخدام عدة تراكيز أولية مختلفة من للزرنيخ 10 و50 و100 ملغم\لتر، بينما
كانت التراكيز األولية لل برومات 0.5 و10 و100 ملغم\لتر. أما بالنسبة للفحم الحيوي المحسن، كانت التراكيز
األولية للزرنيخ 5 و10و 50 و70و 100 ملغم\لتر، بينما كانت للبرومات 0.5 و10 و30 و60 و100 ملغم\
لتر. تم مقارنة كفاءة الفحم الحيوي غير المعزز والمعزز باستخدام عنصر الحديد لشجرتي النخيل والمسكيت في
كالً . خلصت الدراسة على أن الفحم الحيوي المعزز لشجرة النخيل يعمل إزالة من الزرنيخ والبرومات. للزرنيخ
بكفاءة أعلى بنسبة %16 من الفحم الحيوي غير المعزز، بينما كان الفحم الحيوي غير المعزز لشجرة المسكيت
يعمل بكفاءة أعلى بنسبة %27 من الفحم الحيوي المعزز باستخدام عنصر الحديد إلزالة الزرنيخ. أما بالنسبة
للبرومات، فقد وجد أن الفحم الحيوي غير المعزز لشجرة النخيل يعمل بكفاءة أعلى بنسبة %67.6 من الفحم
الحيوي المعزز لنفس الشجرة وأن الفحم الحيوي غير المعزز لشجرة المسكيت يعمل بكفاءة أعلى من الفحم
الحيوي المعزز باستخدام عنصر الحديد إلزالة مركب البرومات. تم استخدام جهازي الكروماتوغرافيا األيونية
)IC )والبالزما المقترنة بالحث )ICP )لتحديد تراكيز الزرنيخ والبرومات على التوالي. تم حساب نماذج ثوابت
الحرارة لمعا مالت النجمير وفريندليتش )Langmuir Freundlich )لتحديد أفضل مالءمة لنمذجة عملية
اإلزالة. أظهرت النتائج أن الفحم الحيوي للمسكيت المعزز بالحديد لديه القدرة على تقليل تراكيز الزرنيخ بنسبة
تصل إلى ٪46.5 الذي يعزى الى الزيادة الكبيرة في المجموعة الوظيفية المحتوية على األكسجين في الفحم
الحيوي. وأوضحت النتائج المخبرية أيضا أن البرومات يمكن إزالته بشكل أفضل عن طريق الفحم الحيوي لنخيل
التمر والفحم الحيوي للمسكيت غير المعدلة نظ ًرا النخفاض قطبيته. يمكن أن يصف نموذج فريندليتش
)Freundlich )إزالة الزرنيخ بمعامل انحدار يساوي 0.9995 باستخدام الفحم الحيوي للشجرة المسكيت المعزز
بالحديد. وتظهر النتائج تطابق بيانات امتصاص التوازن مع نماذج ثوابت الحرارة للزرنيخ. بينما يصف نموذج
النجمير )Langmuir )إزالة البرومات بشكل أفضل من نموذج Freundlich حيث وجد أن معامل االنحدار
يساوي 0.9993 الذي يؤكد تشكل طبقة احادية من البرومات حول الفحم الحيوي المعزز لشجرة النخيل.
(. حيث أنه −
يمكن العثور على عنصر الزرنيخ في الطبيعة بينما البرومات يتكون كمنتج ثانوي لعملية تطهير المياه. حددت
منظمة الصحة العالمية الحد المسموح به للزرنيخ والبرومات ليكون أقل من 10 ميكروغرام/لتر في مياه الشرب.
حيث أنه يمكن أن يؤدي التعرض طويل األمد لتركيز عالي من الملوثين الى أثار صحية سلبية على اإلنسان مثل
السرطان. تم العثور على أن تركيز البرومات تجاوز معيار منظمة الصحة العالمي في احدى العالمات التجارية
المحلية للمياه المعبأة في السلطنة. لذلك يهدف هذا المشروع البحثي إلى إزالتها باستخدام الفحم الحيوي الناتج عن
طريق االنحالل الحراري ألغصان شجرة النخيل وشجرة المسكيت. تم في التجربة تعريض العينات الملوثة
لتراكيز مختلفة من الفحم الحيوي قبل وبعد عملية التعزيز بعنصر الحديد وهي 10 و50 و100 ملغم\لتر. بالنسبة
للفحم الحيوي غير المعزز تم استخدام عدة تراكيز أولية مختلفة من للزرنيخ 10 و50 و100 ملغم\لتر، بينما
كانت التراكيز األولية لل برومات 0.5 و10 و100 ملغم\لتر. أما بالنسبة للفحم الحيوي المحسن، كانت التراكيز
األولية للزرنيخ 5 و10و 50 و70و 100 ملغم\لتر، بينما كانت للبرومات 0.5 و10 و30 و60 و100 ملغم\
لتر. تم مقارنة كفاءة الفحم الحيوي غير المعزز والمعزز باستخدام عنصر الحديد لشجرتي النخيل والمسكيت في
كالً . خلصت الدراسة على أن الفحم الحيوي المعزز لشجرة النخيل يعمل إزالة من الزرنيخ والبرومات. للزرنيخ
بكفاءة أعلى بنسبة %16 من الفحم الحيوي غير المعزز، بينما كان الفحم الحيوي غير المعزز لشجرة المسكيت
يعمل بكفاءة أعلى بنسبة %27 من الفحم الحيوي المعزز باستخدام عنصر الحديد إلزالة الزرنيخ. أما بالنسبة
للبرومات، فقد وجد أن الفحم الحيوي غير المعزز لشجرة النخيل يعمل بكفاءة أعلى بنسبة %67.6 من الفحم
الحيوي المعزز لنفس الشجرة وأن الفحم الحيوي غير المعزز لشجرة المسكيت يعمل بكفاءة أعلى من الفحم
الحيوي المعزز باستخدام عنصر الحديد إلزالة مركب البرومات. تم استخدام جهازي الكروماتوغرافيا األيونية
)IC )والبالزما المقترنة بالحث )ICP )لتحديد تراكيز الزرنيخ والبرومات على التوالي. تم حساب نماذج ثوابت
الحرارة لمعا مالت النجمير وفريندليتش )Langmuir Freundlich )لتحديد أفضل مالءمة لنمذجة عملية
اإلزالة. أظهرت النتائج أن الفحم الحيوي للمسكيت المعزز بالحديد لديه القدرة على تقليل تراكيز الزرنيخ بنسبة
تصل إلى ٪46.5 الذي يعزى الى الزيادة الكبيرة في المجموعة الوظيفية المحتوية على األكسجين في الفحم
الحيوي. وأوضحت النتائج المخبرية أيضا أن البرومات يمكن إزالته بشكل أفضل عن طريق الفحم الحيوي لنخيل
التمر والفحم الحيوي للمسكيت غير المعدلة نظ ًرا النخفاض قطبيته. يمكن أن يصف نموذج فريندليتش
)Freundlich )إزالة الزرنيخ بمعامل انحدار يساوي 0.9995 باستخدام الفحم الحيوي للشجرة المسكيت المعزز
بالحديد. وتظهر النتائج تطابق بيانات امتصاص التوازن مع نماذج ثوابت الحرارة للزرنيخ. بينما يصف نموذج
النجمير )Langmuir )إزالة البرومات بشكل أفضل من نموذج Freundlich حيث وجد أن معامل االنحدار
يساوي 0.9993 الذي يؤكد تشكل طبقة احادية من البرومات حول الفحم الحيوي المعزز لشجرة النخيل.
Category
Theses and Dissertations
File size
2.65 MB
1
0