مطالعه روشهای مختلف تهیه نمونه های میکروسکوپ الکترونی خاک در ایلیت و کائولینیت حاوی آلایندههای سنگین فلزی

نویسندگان

دانشگاه بوعلی سینا

چکیده

خواص خاک ارتباط مستقیم با نوع کانی ها، مشخصات آب حفره ای، ریز سااختار خااک ،
نحوه قرارگیری ذرات و عوامل زیست محیطی دارد. برای شاناخت مساتقیم ریزسااخت خااک ،
می توان از میکروسکوپ الکترونی روبشی اساتفاده کارد . یکای از روشاهای ارزیاابی سااز و کاار
برهمکنش کانیهای رسی و آلایندههای سنگین فلزی، استفاده از تصاویر میکروسکوپ الکترونی
روبشی اسات. در ایان مقالاه، روشای بارا ی تهیا ه نمونا ه همگان از مخلاوط معلاس رر بارای
عکسبرداری به وسیله میکروسکوپ الکترونی روبشی ارائه شده است. همچنین به دلیل اهمیات
استفاده از نمونه های با حداقل دست خوردگی در تهیه تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشای و
اهمیت روش های آماده سازی نمونه ها، روش هاای مختلاف در تهیا ه نموناه هاایی شاامل اناواع
از خاکهاای آلاوده ارزیاابی (SEM) پیلینگ، روش شکست، و استفاده از رزین در تهیه تصااویر
شده است. نمونه هایی از ایلیت و کائولینیت با غلظتهای مشخص آلاینده سنگین فلزی مخلاوط
شده و پس از تعادل، به نمونهها رزین تزریس شد. سپس با اساتفاده از روش هاای ذکار شاده ، از
نمونهها عکسبرداری شد. در نهایت با مقایسه تصاویر حاصل از روش های نمونهسازی مختلف با
یکدیگر، ارزیابی تاثیر نوع کانی و روش نمونه سازی بر کیفیات تصااویر میکروساک وپ الکترونای ،
برکانیهای رسی حاوی آلاینده سنگین فلزی ارائه شده است. به علاوه تصاویر حاصل، با تصااویر
تهیه شده از نمونه های آماده شده بدون تزریس رزین مقایسه شده اند. براسار آزمایشهای انجاا
شده، معلو شد که تزریس رزین تاثیر چشامگیری بار افازایش کیفیات تصااویر میکرو ساکوپی
نمونه های خاک حاوی آلاینده سنگین فلزی داشته است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Study of different sample preparation methods for SEM micrographs from heavy metal-contaminated illite and kaolinite

چکیده [English]

The soil properties are function of mineral type, characteristics of
pore fluid, microstructure of soil, and environmental conditions. Scanning
electron microscope (SEM) can be used as a tool for a direct study of soil
microstructure. In addition, one of the methods for evaluation of heavy metal
contaminated clayey soils is related to the application of SEM. In this paper,
a method for homogeneous sample preparation for SEM micrograph from
clayey soil suspension is presented. Due to the importance of the application
of undisturbed samples for SEM study, different methods of sample
preparation including; peeling, fracturing, and resin application for
contaminated soils are investigated. Sample of illite and kaolinite were
laboratory contaminated with different concentrations of lead nitrate as a
source of heavy metals. After achieving equilibrium, samples were exposed
to the resin. Then, different sample preparation methods were applied for
those contaminated illite and kaolinite. Finally, micrographs of samples were
taken by scanning electron microscope. The impact of sample preparation
method on the quality of SEM images in these clay minerals and in the
presence of Pb ions is investigated. The prepared SEM pictures are
compared with untreated samples as well. The results indicate that the
exposure of samples to resin has a noticeable impact on the quality of SEM
micrographs of contaminated clay minerals.

کلیدواژه‌ها [English]

  • SEM micrograph
  • Heavy metal contamination
  • Illite
  • kaolinite
  • Resin
  • Peeling
[1] Yong R.N., Mulligan C.N., "Natural attenuation of contaminants in

soils", CRC Press, New York, (2004) 319p.

[2] Wong K. Y., "A new specimen preparation technique for the scanning

electron microscope", J. Geotechnique, Vol. 25, (1975) 142-145.

[3] Barden L., Sides G., "Sample disturbance in the investigation of clay

structure", J. Geotechnique 21, (1971) Vol. 3, 211-222.

[4] Yong R.N., "Geoenvironmental engineering, contaminated soils,

pollutant fate and mitigation", CRC Press, New York, (2001) 307p.

[5] Dermatas D., Meng X., "Utilization of fly ash for

stabilization/solidification of heavy metal contaminated soil", Engineering

Geology Journal, Vol. 70, (2003) 377-394.[6] Suraj G., Iyer C.S.P., Rugmini S., Lalithambika M., "The effect of

micronization on kaolinite and their sorption behavior", Journal Applied

Clay Science, Vol. 12, (1997) 111-130.

[7] Martinez-Nistal A., Veniale F., Setti M., Cotecchia F., "Scanning

electron microscopy image processing method for quantifying fabric

orientation of clay geomaterials", Journal Applied Clay Science, Vol.14,

(1999) 235-243.

[8] Yagi M., Yamada Y., Okada H., Yamagishi H., "Occurrence and

variation of clay minerals as hydrothermal scale in the Yamgawa

geothermal wells", Kyusyu, Japan. (2000)World Geothermal Congress.

[9] Blvd, S., Clara, S., "Atomic force microscopy for polymer application",

Application note, (2002) Pacific Nanotechnology.

[10] Kadire S., Karakas Z., "Distribution and origin of clay minerals in

konya neogene sedimentary basin, central Anatolia", Turkey. J. Earth

Sciences, Vol. 11, (2002) 161-167.

[11] Cao R. X., Ma L., Chen M., Singh S. P., Harris W. G., "Phosphateinduced

metal immobilization in a contaminated site", J. Environmental

Pollution, Vol. 122, (2003) 19-28.

[12] Chavan V. B., Sarwade B. D., Varma A. J., "Morphology of cellulose

and oxidized cellulose in powder form. Journal Carbohydrate Polymers",

Vol. 50, (2002) 41-45.

[13] Drees R.,"Equipment and consumable supplies for thin section

preparation", (2003), Soil micromorphology Homepage.htm.

[14] Drees R.,"Practical application of soil micro morphology sampling and

sample preparation", (1997), Summary of presentation, Soil Sci. Society of

America, Soil micro morphology workshop.

[15] Jongerius A., Heintzberger G., "Method in soil micromorphology. A

technique for the preparation of large thin sections", Soil Survey Papers

No.10, (1975) Netherlands soil survey institute.

[16] Salins I., Ringrose-Voase A.J.,"Impregnation techniques for soils and

clay materials (The problems and overcoming them)", CSIRO Division of

Soils, GPO box 639, Canberra, ACT 2601(1990), ww.users.bigpond.com.

[17] Mitchell J.K., "Fundamentals of soil behavior", John Wiley & Sons,

New York, (1976), 442 p.

[18] Tovey N.K., "Quantitative analysis of electron micrographs of soil

structure", Proc. Int. Symposium on soil structure, Gothenberg, (1973),50-59

[19] Mulligan C.N., Yong R.N., Gibbs B.F., "Remediation technologies for

metal-contaminated soils and groundwater: an evaluation", Engineering

Geology, Vol. 60, Issues 1-4, (2001)193-207.

[20] Yong R.N., Mohamed A.M.O., Warkentin B.P., 1992. "Principles of

contaminant transport in soils", Elsevier, Holland, (1992), 327 p.

[21] Ouhadi V.R., Goodarzi A.R., Sedighi M., 2003. "Relationship between

mineral type and sorption characteristics of soil liner of Hamedan landfill",

The 2nd international symposium on contaminated sediments:

Characterization, evaluation, mitigation/restoration, monitoring and

performance, Quebec city, Canada, (2003).

[22] Ouhadi V.R., Yong R. N., Saeidijam S., 2005, "Impact of Carbonate

and Solubility of Clay Fraction on Contaminant Attenuation Characteristics

of Kaolinite", Paper accepted by the 58th Canadian Geotechnical Conference

and 6th Joint CGS/IAH Groundwater Specialty Conference, (2005),

CANADA.

[23] Murphy C.P., "Faster methods of liquid phase acetone replacement of

water from soils and sediment prior to resin impregnation", J. Geoderma,

Vol. 35, (1986) 251-272.