بخشی از مقاله
*** این فایل شامل تعدادی فرمول می باشد و در سایت قابل نمایش نیست ***
بررسی اثر نمک های سولفات بر جداسازی کاتیون مس در سیستم های دو فازی آبی
چکیده
در این تحقیق،استخراج یون مس از محلول های آبی با استفاده از سیستم های دوفازی آبی((ATPSsپلی اتیلن گلیکول و نمک های سولفات،مورد مطالعه قرار گرفت.اثر جرم مولکولی پلی اتیلن گلیکول(2000، 4000 و8000 گرم بر مول) ، نمک تشکیل دهنده فاز(( NaR2RSOR4R,(NHR4R)R2RSOR4R و نسبت جرمی فازها (غنی از پلیمر به غنی از نمک) در pH و دمای به ترتیب 6 و 298 کلوین، مورد بررسی قرار گرفت.نتایج نشان داد که درصد استخراجمسبا افزایش جرم مولکولی پلیمر کاهش یافت و(PEG(2000استخراج بالاتری از PEG (4000)و PEG(8000)نشان داد. در سیستم دو فازی حاوی PEG(2000) با نمکهای سولفات آمونیوم و سولفات سدیم در نسبت جرمی بین فازهای معین، با تغییر نمک تشکیل دهنده فاز از NaR2RSOR4Rبه (NHR4R)R2RSOR4R درصد استخراج به مقدار قابل ملاحظه ای (از % 43,99 به (%78,04 افزایش یافت.در نهایت، حداکثر درصد استخراج مس، توسط سیستم PEG(2000)-(NHR4R)R2RSOR4Rبا نسبت جرمی بین دو فاز برابر با 4بدست آمد.(% (93/28
1-مقدمه
توسعه فعالیت های صنعتی منجربه افزایش آلودگی پساب ها ی صنعتی با انواع ترکیبات سمی و شیمیایی مضرشده است.از آنجایی که، بازیابی این فلزات به دلیل هزینه بالا و سمی بودن، از اهمیت اقتصادی و زیست محیطی ویژه ای برخوردار است، لذا در سال های اخیر،توجه ویژه ای به جداسازی و استخراج این قبیل یون های فلزی سنگین معطوف شده است1]،.[2 از فرآیند های موجود در حذف فلزات از مح لول های آبی (جذب،ترسیب شیمیایی،فرایندهای غشایی،استخراج با حلال و...)، استخراج با حلال بیشتر مورد توجه قرار گرفته است.زیرا این روش نه تنها عملیات آسان و انعطاف پذیری ارائه می دهد،بلکه یک فرایند تمیز و بدون تولید لجن می باشد .[3]مطالعات مختلف ی روی استخراج مس با حلال انجام شده است.[6-4]با این حال،حلال هایی که در استخراج مایع-مایع استفاده می شوند، سمی،اشتعال زا و اغلب فرار هستند و زمان لازم برای جدایش فازها و هزینه استفاده از آن در حجم زیاد، بالا می باشد.[9-7]این امر باعث شده است که تلاش های زیادی جهت جایگزین کردن سیستم های جدید،در کاربرد های صنعتی صورت گیرد.لذا به روش های استخراج جدیدی نیاز داریم که از لحاظ اقتصادی امکانپذیر،پاک و از لحاظ زیست محیطی ایمن تر باشد.
در سال های اخیر تحقیقات نشان داده است، به سبب انتخاب پذیری بالا، بهره گیری از محلول های آبی و سایر ترکیبات غیر سمی و غیر فرار، سیستم های دوفازی آبی می توانند سیستم های استخراج کارآمدی برای جداسازی فلزات باشند11]،ATPS.[10تحت شرایط ترمودینامیکی خاص،از ترکیب دو محلول از ماکرومولکول های مختلف،یک ماکرومولکول و یک الکترولیت،یا دو الکترولیت ایجاد می شود.سیستم های پلیمر-الکترولیت برای استفاده آسان تر هستند،زیرا هزینه و ویسکوزیته فازها کمتر است و در مدت زمان کوتاهتری جدا می شوند.[12]
در تحقیق حاضر، استخراج مس توسط سیستم دوفازی آبی،تشکیل شده از پلی اتیلن گلیکول با جرم مولکولی متفاوت و نمک هایسولفات سدیم و آمونیوم در دمای 298kمورد مطالعه قرار گرفت ، همچنین اثر نوع الکترولیت، جرم مولکولی پلیمر و نسبتجرمی دو فاز بر درصد استخراج مس بررسی شد.
-2 آزمایش ها
1-2 مواد
پلیمر پلی اتیلن گلیکول با وزن های مولکول ی متوسط2000 ، 4000 و 8000 گرم بر مول،نمک های سولفات سدیم((NaR2RSOR4R، سولفات آمونیوم ((NHR4R)R2RSOR4R)و سولفات مس((CuSOR4Rاز شرکت مرک((Merck آلمان،بدون هرگونه خالص سازی مورد استفاده قرار گرفتند.آب دوبار تقطیر،از سیستم تقطیر تجاری تهیه شد و برای آماده سازی تمام محلول ها در مراحل آزمایش استفاده شد.
محلول های استوک 40 درصد وزنی PEG(4000) و PEG(8000) و 50 درصد وزنی PEG(2000)تهیه شدند. محلول های استوک (%30(w/w))(NHR4R)R2RSOR4R و (%25(w/w))NaR2RSOR4R نیز به طور مشابه تهیه شدند.محلول 10g LP-1P از نمک سولفات مس نیز به عنوان ماده ی استخراج شونده آماده شد.
2-2 روش ها
تمامی آزمایشاتدر دما و pH به ترتیب 298k و 6 انجام شدند. در هر آزمایش جرم مشخصی از محلول پلیمر و محلول نمک درون یک سل(( Cell مخلوط شدند. به هر مخلوط مقدار مشخصی از محلول سولفات مس اضافه شد . پس از اختلاط کامل، در دمای 24 درجه ی سانتیگراد جدایش فازها صورت گرفت. سپس فازها به دقت جدا و غلظت یون مس در هر فاز به وسیله ی دستگاه جذب اتمی اندازه گیری شد .
3-2 ارزیابی داده ها
نتایج تجربی با استفاده از ضریب توزیع (KRMR) و درصد استخراج (ERMR)با توجه به روابط زیر ارزیابی شدند.
که CMPEG و CMSalt به ترتیب غلظت مس در فاز غنی از پلیمر و غلظت مس در فاز غنی از نمک می باشد. Rنیز نسبت حجمی فاز سبکبه فاز سنگین است.
-3 نتیجه و بحث
1-3 اثر جرم مولکولی پلیمر بر استخراج یون های مس
شکل((1 اثر جرم مولکولی PEG را بر ضریب توزیع و درصد استخراج یون مس ارائه می دهد.نتایج نشان داد که با افزایش جرم مولکولی پلیمر،درصد استخراج و ضریب توزیع کاهش یافت.با افزایش جرم مولکولی، طول زنجیره ی پلی اتیلن گلیکول و در
