چکیده: با توجه به اثرات خطرناک و پایدارفلزات سنگین در محیط زیست و لزوم پاک‌سازی فازهای مختلف محیط زیست از آن‌ها، در این رساله به ارائه پیشنهاد جهت حذف این آلاینده‌ها از فاز جامد پرداخته شده است. با در نظر گرفتن هدف این رساله که بیشینه‌سازی حذف فلز سنگین کادمیوم از خاک می‌باشد، در این تحقیق اثر نانوذرات به عنوان عامل موثر در تامین این هدف مد نظر قرار گرفته است. در این مطالعه، روند و مکانیسم حذف فلزسنگین کادمیوم از خاک آلوده با استفاده از نانوذره اکسید آهن سه ظرفیتی تثبیت شده با پلی اکریلیک اسید مورد آزمایش و اندازه‌گیری قرار گرفته است. در مرحله اول‌ترکیب مناسب خاک، با قابلیت جذب کافی کادمیوم جهت رسیدن به نتایج مشخص تعیین و سپس با محلول نیترات کادمیوم آلوده شده است. پس از تهیه خاک آلوده، به منظور فراهم کردن محلول همگنی از نانوذرات، نانو ذره اکسید آهن سه ظرفیتی به وسیله پلی اکریلیک اسید پایدار و سپس شرایط محیطی بهینه حذف، با انجام آزمایشات مربوطه، در سامانه ناپیوسته تعیین شده است. در این سامانه پس از انتخاب غلظت مناسب نانوسیال (mg/L 500) و pH بهینه (6.5)، زمان تماس مناسب تعیین (24 ساعت) و پس از آن نسبت حجم نانوسیال (mL) به جرم نمونه خاک (gr) جهت حذف کامل کادمیوم از خاک برابر یک به 150 بدست آمده است. پس از تعیین شرایط بهینه حذف در سامانه ناپیوسته، با راه‌اندازی سامانه پیوسته، شرایط بهینه حذف در این سامانه نیز مورد ارزیابی واقع شده و با توجه به نتایج بهینه سازی ذکر شده در قسمت ناپیوسته نانو سیال با غلظت (mg/L 500) و pH مشخص (6.5) در این سامانه مورد استفاده واقع شده است. در سامانه پیوسته ابتدا دبی بهینه جریان تعیین شده که به دلیل محدودیت در کاهش دبی حداقل، این دبی به عنوان دبی بهینه و برابر 0.5 میلی لیتر در دقیقه در نظر گرفته شده است و در ادامه بر اساس آزمایشات بهینه سازی زمان، زمان تماس مناسب جهت حذف کامل کادمیوم از خاک برابر 24 ساعت تعیین شده است. پس از تعیین شرایط مناسب جهت حذف کامل آلاینده در هر دو سامانه، با انجام آزمایش استخراج انتخابی متوالی (SSE) در هر دو سامانه در شرایط مشخص و تعیین شده مکانیسم حذف مورد بررسی قرار گرفته است. طبق نتایج مشابه بدست آمده تمایل نانوذرات آهن III در حذف کادمیوم از بخشهای مختلف خاک در هر دو سامانه به صورت زیر جمع‌بندی شده است: بخش باقیمانده < بخش آلی < اکسیدهای آهن و منگنز < کربنات < تبادل پذیر پس از انجام آزمایشات فوق با انجام آزمایشات تکمیلی بر روی خاک و نانوسیال قبل و بعد از حذف کادمیوم، شامل تغییرات pH نانو سیال و خاک، تغییرات EC و TDS در خاک و نانوسیال، توزیع سایز نانوذرات و پتانسیل زتا در نانوسیال، انجام آزمایش XRD و SEM روی خاک، تغییرات فیزیکو شیمیایی خاک و نانوسیال مورد ارزیابی واقع شده است. در نهایت نیز فرآیند حذف کادمیوم از خاک با استفاده از نانوذرات اکسید آهن سه ظرفیتی از نظر اقتصادی ارزیابی شده است.