محیط زیست و مهندسی آب
سال:1402 | دوره:9 | شماره:2 |تعداد مقالات:10

ترکیبات اورگانوفسفره به طور گسترده در سراسر جهان به عنوان آفت کش استفاده می شوند که خطرات زیادی برای سلامت انسان و محیط زیست ایجاد می کنند. این پژوهش باهدف حذف حشره کش دیازینون از محلول آبی به کمک جاذب پلی­پیرول (PPy) بر روی پلی ونیل الکل (PVA) در سیستم ناپیوسته انجام شد. شناسایی ساختار جاذب­ از طریق آنالیزهای SEM  و FTIR انجام گرفت. اثر پارامترهای تجربی pH، زمان تماس، غلظت اولیه دیازینون و جرم اولیه جاذب برجذب سطحی مطالعه شد. بنابر آزمایش ها انجام شده، pH بهینه جذب دیازینون به کمک جاذب PPy/PVA در دمای oC 20،6 بود. با افزایش زمان تماس کارایی جذب افزایش یافت و بعد از گذشت min10 به­حالت تعادل (%98) رسید. ظرفیت جذب دیازینون با افزایش جرم جاذب افزایش یافت و به بالاترین مقدار خود در جرم جاذب g 025/0 در ml10 محلول آبی دیازینون رسید. بررسی سینتیک واکنش نشان داد که داده­ها از معادلات موریس- وبر و شبه درجه دوم پیروی کردند. هم­چنین داده­های تعادلی با ایزوترم فرندلیچ تطابق خوبی نشان دادند. بر اساس نتایج به دست آمده در مطالعه حاضر، جاذب PPy/PVA از قابلیت بالایی برای حذف آفت کش دیازینون برخوردار بوده و می توان آن را به عنوان یک جاذب ارزان قیمت، کارآمد و در دسترس برای حذف آفت کش دیازینون از محلول های آبی پیشنهاد کرد. بیش ترین ظرفیت جذب دیازینون توسط کامپوزیت پلیمریmg/g  37/23 بود.

با استفاده از فرایندهای فوتوکاتالیستی می توان در شرایط ویژه ترکیبات آلی فرار در هوا را کاهش داد. هدف از این مطالعه، ارزیابی کارایی فرایند فوتوکاتالیستی در حضور نانوساختارهای آلی-فلزی مدل Bi2S3@NH2-MIL125(Ti) در کاهش غلظت اتیل­بنزن بود.. پارامترهای دبی جریان هوا (0.5-3 l/m)، اتیل بنزن با غلظت  150-300 ppm و مقدار کاتالیست نشانده شده ((1-3 g/m2 مورد مطالعه قرار گرفت. با افزایش دبی جریان هوای آلوده به اتیل­بنزن، کارایی فرایند از 79% در دبیl/min  5/0 به 41% در دبی l/min 3 کاهش پیدا کرد. با افزایش مقدار کاتالیست نشانده شده بر دیواره راکتور، کارایی فرایند از 65% در دز  g/m2 5/0 به 86% در دز  g/m2 3 افزایش یافت. با افزایش مقدار غلظت ورودی اتیل­بنزن به داخل راکتور، کارایی فرایند از 94% در غلظتppm  150 به 55% در مقدارppm  300 کاهش یافت. شرایط بهینه فرایند در دبی l/m 5/0، غلظت اتیل­بنزن برابرppm 150 و مقدار کاتالیست  g/m23 تعیین شد. درحضور منابع مختلف نوری که شامل پرتو ماورابفش A، C و نور مرئی است، می­توان به­ترتیب 94، 95 و 67% از غلظت اولیه اتیل بنزن را کاهش داد.

وجود پساب های دارویی می تواند چالش های قابل توجهی در محیط زیست ایجاد کند. فرایندهای تصفیه پساب معمولی برای جداسازی کامل مواد دارویی کارآمد نیستند، لذا استخراج با حلال از طریق یک تماس دهنده غشایی الیاف توخالی می تواند گزینه امیدوارکننده باشد. در این پژوهش، غشای الیاف توخالی توسعه یافته پلی­سولفون (PSF) به روش جداسازی فازی با غیر حلال (NIPS) تولید و استخراج پنی سیلین جی از محلول های آبی در تماس دهنده غشایی انجام گرفت. غشای پلی سولفون دارای مشخصات، زاویه تماس سطحی °6/69، فشار بحرانی ورود آب kPa  250، تخلخل کلی 2/72% و فشار تخریب  kPa500 بود. استخراج پنی سیلین جی به­وسیله محلول 5% وزنی آلیکووات 336 انجام شد. اثر پارامترهای عملیاتی بر شار استخراج پنی سیلین جی و بهینه سازی آنها با روش سطح پاسخ (RSM) انجام شد. ماکزیمم شار استخراج kg/m2s 10-3× 46/1 در فشار عملیاتی kPa 100، شدت جریانشدت جریان محلول آبی ml/min 5/70 و شدت جریان محلول آلی ml/min 200 به­دست آمد. بنابراین، تماس­دهنده غشایی الیاف توخالی پلی سولفون می تواند گزینه مناسب برای حذف آنتی بیوتیک (پنی سیلین جی) از محلول های آبی باشد.

در این مطالعه نانوذرات آهن صفر ظرفیتی به روش احیای کلرید فریک توسط بوروهیدرید سدیم سنتز و بر روی هیدروکسی آپاتیت تثبیت گردید. به منظور ارزیابی جاذب در حذف فلزات سنگین مس و نیکل، اثر پارامترهای مختلف جذب مانند زمان تماس، دما، غلظت اولیه یون‬های فلزی، میزان جاذب و pH مورد بررسی قرار گرفت. بالاترین میزان راندمان جذب هر دو فلز در حالت pH برابر با 7، زمان ماند برابر با min 45، دمای C˚ 80، میزان جاذب g 1/0 و غلظت اولیه mg L-1 5 بدست آمد. نتایج نشان داد که داده‬های سینتیک و ایزوترم جذب به ترتیب به خوبی از معادلات شبه مرتبه دوم و لانگمویر- فروندلیچ پیروی می‬کنند. حداکثر ظرفیت جذب جاذب برای حذف فلزات مس و نیکل به‬ترتیب ‏mg g-1 138‏ و ‏mg g-1 108‏ به دست آمد. نتایج نشان داد که جاذب به‬دلیل سطح مخصوص و واکنش‬پذیری زیاد در مدت زمان min 45 بدون کنترل pH قادر به حذف بیش از 95% درصد فلزات فوق است. بررسی تغییرات پارامترهای ترمودینامیکی نظیر تغییرات آنتالپی، آنتروپی و انرژی آزاد گیبس نشان داد که جذب به لحاظ ترمودینامیکی مطلوب بوده و از طریق فرآیندهای خودبخودی رخ می‬دهد.

ازجمله پارامترهای مهم در کیفیت آب، میزان کدورت و عمق نفوذ نور در آب است. یکی از روش های رایج برای تعیین کدورت آب استفاده از دیسک سکی است، اما این روش زمان بر و پرهزینه است، بنابراین باید یک روش جایگزین در نظر گرفت. روش های یادگیری عمیق می توانند نقش مهمی در این زمینه ایفا کنند. هدف از این مطالعه، طبقه بندی کیفیت آب بر اساس کدورت و عمق دیسک سکی با استفاده از روش شبکه عصبی کانولوشن اجرا شده در محیط برنامه نویسی پایتون بود. بدین منظور از یک مخزن شبیه سازی شده در آزمایشگاه استفاده شد و گام به گام با افزایش خاک رس به آب مخزن، میزان کدورت آن افزایش داده شد. همزمان با اندازه گیری عمق دیسک سکی و کدورت آب، از نمونه ها تصویربرداری انجام گرفت. این تصاویر همراه با داده های به دست آمده به شبکه عصبی کانولوشن داده شد. نتایج نشان داد که شبکه عصبی کانولوشن با تعداد 300 تکرار می تواند کلاس کیفی آب را با دقت 95% و آماره کاپا 93% تخمین بزند و تنها 5%خطا دارد.

کنترل انرژی اضافی جریان هنگام استفاده از شوت مایل برای انتقال آب از مسائل مهم هیدرولیکی است. در پژوهش حاضر، تأثیر شکل هندسی بلوک­ها و فواصل طولی اجرا شده بر روی شوت در زوایای مختلف بر میزان استهلاک انرژی جریان عبوری ارزیابی شد. آزمایش­ها بر روی سه شوت با زوایای 20، 23 و °6/26 و با پنج شکل هندسی مختلف از بلوک­ها و در سه فواصل طولی مختلف H 5/1، H 2 و H 5/2 (H ارتفاع بلوک) نسبت به هم درنظر گرفته شدند. نتایج نشان داد که میزان استهلاک انرژی بر روی مدل­های شوت بدون مانع بین­ 38/21 تا 22/66% است. ایجاد بلوک بر روی شوت باعث ایجاد سطح مقاومتی در برابر جریان شده و اختلاف بین نرخ استهلاک انرژی در مدل­های شوت با مانع نسبت به شوت بدون مانع، بین 21 تا 61% است. با افزایش زاویه شوت از ­°20 تا °6/26 ، میزان استهلاک انرژی جریان در شوت بدون مانع و شوت مانع­دار به ترتیب 22 و 6% کاهش می­یابد. افزایش فاصله طولی بین بلوک­ها، باعث کاهش استهلاک انرژی در تمامی مدل­ها می­شود. برای مدل برتر، افزایش %66 در فاصله طولی بین بلوک­ها باعث کاهش 10% در میزان استهلاک انرژی می­شود.

برآورد میزان افت انرژی جریان در سرریزهای گابیونی می­تواند در کنترل فرسایش پایین دست سازه، مهار سیلاب و تثبیت بستر رودخانه مؤثر باشد. ازاین رو در این پژوهش با استفاده از مدل رگرسیون چندجمله ای تکاملی (EPR) و رگرسیون چند متغیره تطبیقی اسپلاین (MARS) به تخمین مقدار افت انرژی در این سرریزها پرداخته شد. از 74 نمونه داده آزمایشگاهی حدود 75٪ برای آموزش و 25٪ باقیمانده برای آزمایش مدل ها استفاده شد. پارامترهای بی بعد عدد فرود (Fr)، شیب سرریز (S)، شماره گابیون (GN) و تخلخل (n) به عنوان پارامترهای ورودی استفاده شد. نتایج نشان داد مدل MARS مقادیر تخمین افت انرژی را با حداقل مربعات میانگین خطا (RMSE)، میانگین درصد قدر مطلق خطا (MAPE) و ضریب همبستگی (CC) به ترتیب برابر 054/0، 017/0 و 99/0 پیش­بینی می نماید که از دقت بهتری نسبت به مدل EPR برخوردار است. نتایج دیاگرام تیلور نیز نشان داد که عملکرد MARS و EPR مناسب است و دقت بسیار نزدیک به هم دارند. معادله رگرسیونی استخراجی از مدل EPR از پیچیدگی زیادی نسبت به معادله رگرسیونی استخراجی از مدل MARS برخوردار بود. با توجه به نتایج کسب شده استفاده از مدل های مذکور در تخمین افت انرژی در سرریزها توصیه می­شود.

در پژوهش حاضر، از سه مدل داده محور شامل مدل درختی M5P، REP و جنگل تصادفی در تخمین تبخیر-تعرق مرجع روزانه استفاده شد. توانایی این سه مدل در تخمین تبخیر-تعرق مرجع در حالت منفرد و ترکیبی مورد مطالعه قرار گرفت. به این منظور از داده های هواشناسی روزانه پنج ایستگاه هواشناسی در استان کرمان در بازه زمانی 1379 تا 1399 استفاده شد. یک ترکیب از متغیرهای هواشناسی، با استفاده از تحلیل حساسیت در مقابل مقادیر تبخیر-تعرق مرجع حاصل از فائو- پنمن- مونتیث، به عنوان ورودی برای هر یک از مدل های مذکور در نظر گرفته شد. درنهایت، دقت روش های مذکور و روش های تجربی در برآورد تبخیر-تعرق گیاه مرجع با استفاده از شاخص های آماری مورد مقایسه و مدل برتر انتخاب شد. نتایج در مرحله صحت سنجی نشان داد که روش M5P به صورت منفرد (083/0 = RSME و 998/0NS =  در ایستگاه بم) و روش میانگین گیری وزنی از مدل های درختی به صورت ترکیبی (RMSE = 0.155 و NS = 0.994 در ایستگاه بم و سیرجان) در همه ایستگاه های مورد مطالعه نتایج بهتری در تخمین مقادیر تبخیر-تعرق مرجع داشته اند. در حالت کلی، مدل های درختی به خصوص M5P، در مقایسه با مدل های تجربی نتایج بهتری در تخمین مقادیر تبخیر-تعرق روزانه گیاه داشته اند.

مقاومت جریان در رودخانه های دارای توده گیاهی ازجمله پارامترهای چالشی در مهندسی رودخانه است. هدف از این پژوهش بررسی تأثیر توده گیاهی بر مقاومت جریان در رودخانه های شاپور، فهلیان و دالکی است. داده های اندازه-گیری شده در این پژوهش شامل اندازه گیری سرعت، نقشه برداری بازه ها و نمونه برداری از بستر است. در این پژوهش پس از در نظر گرفتن فرضیات ساده-کننده، رابطه ای برای مقاومت جریان ناشی از توده گیاهی استخراج شد. بر این اساس مقاومت جریان ناشی از توده گیاهی از طریق تفاضل مقاومت جریان ناشی از ذرات بستر از مقدار مقاومت جریان کل برای هر مقطع به دست آمد. نتایج این پژوهش نشان می دهد که به طور میانگین درصد مشارکت توده گیاهی از مقاومت جریان کل 44% است که نشان دهنده تأثیر غیرقابل انکار توده گیاهی بر مقاومت جریان است. همچنین بررسی 71 نیمرخ سرعت اندازه گیری شده حاکی از پدیده پایین افتادگی جریان در نیمرخ های نزدیک توده گیاهی بود که با فاصله گرفتن از توده گیاهی اثر این پدیده کاهش یافته و نیمرخ ها حالت S شکل به خود می گیرند.

نفوذ آب شور در آبخوان های موجود در حاشیه کویرها و مناطق خشک یکی از چالش های مهم توسعه منابع آب در این مناطق است. در این پژوهش سعی شد تا با اصلاح و بهینه سازی مدل GALDIT، خطر نفوذ آب شور در مجاورت یک کفه نمکی در دشت سیرجان ارزیابی شود. پارامترهایی مانند نوع آبخوان، هدایت هیدرولیکی آبخوان، تراز آب زیرزمینی، فاصله تا کفه نمکی، وضعیت موجود نفوذ آب شور و ضخامت آبخوان برای پهنه بندی خطر نفوذ آب شور به کار گرفته شدند. برای اصلاح و بهینه سازی مدلGALDIT از روش آنالیز حساسیت تک پارامتری، روش تحلیل سلسله مراتبی و منطق فازی کمک گرفته شد. بر اساس نتایج به دست آمده، دشت سیرجان از لحاظ پتانسیل نفوذ آب شور به سه منطقه با خطر کم، متوسط و زیاد تقسیم بندی شد. نتایج حاصل از صحت سنجی مدل های مختلف نشان داد که روش منطق فازی بهترین روش برای بهینه سازی مدل GALDIT در منطقه مورد مطالعه است. میزان همبستگی نتایج مدل Fuzzy GALDIT با پارامترهای هدایت الکتریکی و غلظت یون کلراید آب زیرزمینی به ترتیب برابر با 88/0 و 90/0 است.