دانشگاه صنعتی امیرکبیر: موفقیت در بهینه‌سازی فرآیند بازیافت وانادیم

فلز وانادیم یکی از فلزات سنگین است که جداسازی آن از لحاظ اقتصادی و زیست محیطی حائز اهمیت است. این فلز کاربردهای فراوانی در صنایع مختلف مانند فولاد، رنگ، نفت و پتروشیمی دارد. سالانه مقادیر بسیار زیادی فلز وانادیم از طریق پساب خروجی این صنایع، وارد محیط‌ زیست می‌شود که با توجه به سمیت بالای این فلز و ترکیبات آن، جداسازی آن‌ها امری بسیار ضروری است. از طرفی، هر ساله میزان تقاضای این فلز در جهان رو به افزایش است. بنابراین جداسازی وانادیم از منابع موجود نظیر سرباره‌ی صنایع فولاد، خاکستر بویلرهای نیروگاهی، ته‌مانده‌ی برج تقطیر پالایشگاه نفت و غیره، از لحاظ اقتصادی و زیست محیطی از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. بازیافت فلزات سنگین به روش‌های مختلفی از جمله استخراج با حلال، جذب سطحی، رسوب‌دهی، روش‌های غشایی و اکسیداسیون صورت می‌پذیرد. فرایند‌هایی نظیر رسوب‌دهی، غشایی و اکسیداسیون به دلیل پیچیدگی فرآیند و هزینه‌ی عملیاتی بالا، در واحدهای صنعتی کمتر استفاده می‌شود. امروزه روش جذب سطحی توسط جاذب‌های مناسب یکی از متداول‌ترین روش‌ها برای بازیافت فلزات سنگین است که ن بهینه‌سازی آن برای فلزات مختلف به ویژه وانادیم ضروری است.
دکتر منصوره سلیمانی، با بیان اهمیت انتخاب جاذب مناسب در فرآیند جذب سطحی جهت افزایش میزان بازیابی فلز وانادیم، عنوان کرد: « هدف از این تحقیق، اصلاح سطح کربن فعال با استفاده از نانوذرات آهن و بررسی عملکرد آن به‌عنوان جاذب در میزان بازیابی وانادیم از پساب صنایع فولاد و نفت خام بوده است.»
وی پیرامون مزایای اجرای این طرح افزود: « امروزه روش‌های مختلفی برای اصلاح سطح کربن فعال استفاده می‌شود. ولی در اغلب آن‌ها میزان مصرف انرژی بالاست. در این تحقیق، اصلاح سطح کربن فعال با بهره‌گیری از نانوذرات، به روش بسیار ساده، کم‌هزینه و کم انرژی صورت گرفته است.»
نتایج تحقیق نشان می‌دهد که استفاده از نانوذرات آهن به‌عنوان عامل اصلاح‌کننده‌ی سطحی کربن فعال، باعث افزایش توانایی جذب این جاذب صنعتی به‌منظور حذف یا بازیافت وانادیم از سرباره‌های فولاد شده است.
محقق این طرح با اشاره به نحوه‌ی ساخت و عملکرد ویژه‌ی نانوذرات در این تحقیق ادامه داد: «پس از سنتز نانوذرات آهن به‌صورت شیمیایی بر روی سطح کربن فعال، آزمایش‌های بازیافت یون فلزی وانادیم از محلول‌های رقیق به دو روش ناپیوسته و پیوسته انجام شد. نتایج نشان داده، جاذب‌های سنتز شده عملکرد بسیار خوبی برای بازیافت وانادیم داشته‌اند. در فرایند اصلاح، نانوذرات آهن بر سطح کربن فعال تشکیل شده و به‌عنوان مکان‌های جذب بسیار فعال جهت جذب مواد مختلفی آلی و معدنی، عمل می‌کنند و توانایی جذب کربن فعال به‌عنوان یک جاذب مهم را بالا می‌برند.»
سلیمانی در پایان، با اشاره به حجم بالای وانادیم در سرباره‌های فولادی و ته‌مانده‌های نفتی واحدهای صنعتی ایران، از امکان اجرای این روش با هدف جداسازی فلز وانادیم با بازدهی بالا و هزینه کم و تأثیرات زیست محیطی پایین به‌صورت تجاری در کشور، ابراز امیدواری کرد.
این تحقیقات حاصل همکاری دکتر منصوره سلیمانی- عضو هیأت علمی دانشگاه امیرکبیر – و حکیمه شریفی فرد – دانشجوی دکتری همین دانشگاه- است. نتایج این کار در مجله‌ی RSC Advances (جلد 98، سال 2015، صفحات 80650 تا 80660) منتشر شده است.