بخشی از مقاله
چکیده
در این مطالعه، جذب سرب بوسیله سپیولیت به عنوان تابعی از غلظت اولیه و دما، تحت شرایط pH طبیعی و در حالت بسته مورد بررسی قرار گرفت. جهت مشخصهیابی سپیولیت، روشهای SEM و XRD مورد استفاده قرار گرفت. با افزایش غلظت اولیه، جذب سرب افزایش یافت. همچنین، با افزایش دما از 10 درجه سانتیگراد به 50 درجه سانتیگراد، جذب سرب بو سیله سپیولیت افزایش یافت و در دماهای 10، 25 و 50 درجه سانتیگراد به ترتیب، 38/68، 68/18 و 87/9 میلیگرم بر گرم بدست آمد. طبق نتایج، سپیولیت میتواند به عنوان یک جاذب طبیعی با کارایی زیاد برای حذف یونهای سرب از محلولهای آبی مورد استفاده قرار گیرد.
کلمات کلیدی: سپیولیت، دما، جذب سرب
مقدمه
سپیولیت یک سیلیکات منیزیم آبدار [ Si12Mg 8O30 - OH - 4 - OH 2 - 4 .8H 2O ] و متخلخل است که دارای ساختار فیبری میبا شد و سطح ویژه زیادی دارد . - 1-4 - سپیولیت یکی از منا سبترین ساختارهای ر سی میبا شد که به دلیل وجود تعداد زیاد گروههای عامل سیلانول - Si OH - ، توانایی پیوند با آلایندههای آلی و معدنی را دارد . - 1-4 - در ساختار سپیولیت سه مکان جذب موجود میباشد: - الف - اتمهای اکسیژن ورقه تتراهدرال - ب - مکانهای محدود تبادل کاتیونی و - ج - گروههای عامل Si OH در امتداد محور فیبرها . - 1 - ساختار فیبری منحصر به فرد سپیولیت با کانالهای داخلی اجازه ورود برخی یونهای آلی و معدنی را به ساختار سپیولیت میدهد و سبب عملکرد عالی آن در کاربردهای جذب میشود . - 1-5 -
وجود غلظت کم فلزات سنگین در مواد غذایی و آب آ شامیدنی سبب اثرات م ضر بر سلامت ان سان در ا شکال عن صری و همچنین در ترکیب با مواد دیگر می شود. در میان فلزات سنگین مختلف، سرب - Pb - به طور گ ستردهای ا ستفاده می شود و اغلب از منابع مختلف مانند زهکش معادن، کارخانههای باتری سازی، ذوب سرب، رنگهای حاوی سرب، کودهای فسفاتی و صنایع مهمات سازی وارد آبهای طبیعی و فا ضلابها می شود. سرب تمایل به تجمع در بافتهای زنده دا شته و سبب بیماریها و اختلالات بسیاری از قبیل کم خونی، سردرد، اسهال، اختلال در عملکرد کلیهها، کبد، مغز و سیستم اعصاب مرکزی حتی در غلظتهای کم میشود . - 6-8 - بنابراین، حذف سرب از آبها ضروری به نظر میرسد.
کارکردهای زیستمحیطی کانیهای رس و نانو ذرات
دما، یکی از مهمترین پارامترهای محیطی است که فرایند جذب آلایندهها را تحت تأثیر قرار میدهد. افزایش ظرفیت جذب با دما، نشاندهنده گرماگیر بودن فرایند جذب و برهمکنش شیمیایی قوی بین جاذب و یونهای فلزی است 6 - ، 9 و . - 10 برای جاذبهای با تخلخل داخلی، کاهش گرانروی حلال و افزایش تحرک حلشونده در دماهای بالاتر، سبب جذب راحتتر گونههای محلول داخل منافذ میشود، که این سبب افزایش ظرفیت جذب با افزایش دما میگردد. از سوی دیگر، وقتی ظرفیت جذب با افزایش دما کاهش مییابد، ادعا میشود که فرایند جذب گرمازاست و برهمکنش جذب ضعیف بین سطح و یونهای فلزی را نشان میدهد 6 - ، 9 و . - 10 مطالعه حاضر، تأثیر دما را بر همدماهای جذب سرب بوسیله سپیولیت نشان میدهد.
مواد و روشها
مواد
سپیولیت طبیعی از معدنی واقع در ا ستان یزد تهیه گردید. سپیولیت ابتدا آ سیاب و سپس با ا ستفاده از هاون کوبیده و نرم شد و از الک 270 مش 0/05 - میلیمتر - عبور داده شد. ظرفیت تبادل کاتیونی - CEC - سپیولیت به روش ا ستات سدیم - 11 - 2/5 سانتیمول بار مثبت بر کیلوگرم رس - cmol+/kg clay - تعیین گردید. جهت تهیه محلول استوک حاوی 1000 میلیگرم سرب در لیتر از نمک نیترات سرب - Merck - استفاده شد و سپس برای آزمایشات همدما رقیق سازی انجام گرفت.
شناسایی سپیولیت
الگوی تفرق اشعه ایکس - XRD - سپیولیت با استفاده از دستگاه Philips PANalytical XPert highscore diffractometer در محدوده زوایای تفرق - 4 - 2 تا 40 درجه تهیه گردید - . - 40 N9' 40 P$' &X. UDGLDWLRQ مورفولوژی سپیولیت با استفاده از روش تصویربرداری با میکروسکوپ الکترونی روبشی - Hitachi S4160 FE-SEM - از نمونهها با پوشش طلا انجام گرفت.
همدماهای جذب
آزمایشهای همدمای جذب سرب در سیستم بسته، تحت شرایط pH طبیعی و دماهای 10، 25 و 50 درجه سانتیگراد در محلول الکترولیت 0/01 مولار کلسیم کلرید مورد بررسی قرار گرفت. جهت انجام آزمایشات همدما، 0/15 گرم از سپیولیت در سه تکرار در ظروف سانتریفیوژ از جنس پلیاتیلن توزین و به هر کدام 20 میلیلیتر محلول سرب با غلظتهای متفاوت 6 - سطح - از 50 تا 800 میلیگرم در لیتر افزوده شد. برای هرسطح غلظت به کار رفته، نمونه شاهد بدون حضور جاذب نیز مورد استفاده قرار گرفت. تعلیق نمونهها به مدت 24 ساعت در 180 دور بر دقیقه تکان داده شدند. پس از گذشت این زمان، تعلیقها با دور 2500rpm به مدت 10 دقیقه سانتریفیوژ شده و محلول تعادلی از بخش جامد جدا گردید. در انتها، غلظت تعادلی سرب در محلولها بوسیله دستگاه جذب اتمی - PerkinElmer AAnalyst 200 - در طول موج 283/3 نانومتر تعیین گردید.
مقدار یونهای سرب جذب شده بوسیه سپیولیت، از تفاوت غلظت اولیه و غلظت تعادلی یونها در محلول باقیمانده با استفاده از معادله1 محاسبه و به صورت تابعی از غلظت تعادلی ترسیم گردید.
شکلها و جداول
شکل 1 پراشنگاشت اشعه ایکس سپیولیت را نشان میدهد. پیک مشخصه و قوی - 2 =7/4 - 12/3 c مربوط به سپیولیت - 110 - میباشد . - 2 - در نمونه مربوط به سپیولیت همچنین کوارتز - 3/33 c - و دولومیت - 2/86 c - به صورت ناخالصی وجود دارند. شکل 2 ت صویر میکروسکوپ الکترونی مربوط به سپیولیت را نشان میدهد. چنانچه ملاحظه می شود سپیولیت دارای مورفولوژی فیبری شکل میباشد.
شکل 3 همدماهای جذب سرب بو سیله سپیولیت را در دماهای 10، 25 و 50 °C ن شان میدهد. همانگونه که در شکل 3 م شاهده می شود، ظرفیت تعادلی جذب سرب بو سیله سپیولیت در دماهای بالاتر، مطلوبتر میبا شد و با افزایش دما جذب سرب افزایش مییابد که میتواند ن شاندهنده گرماگیر بودن1 فرایند جذب سرب با شد. سپیولیت در دماهای 10، 25 و 50 درجه سانتیگراد به ترتیب، 38/68، 68/18 و 87/9 میلیگرم بر گرم سرب را جذب نموده ا ست.اُزگان - 12 - افزایش جذب سرب ناشی از ازدیاد دما را به در دسترس بودن بیشتر مکانهای فعال جاذب، توسعه اندازه خلل فرج و یا فعال سازی سطح جاذب در دماهای بالا مربوط میداند. این اثر همچنین بدلیل افزایش تحرک یونهای سرب از توده محلول به سمت سطح جاذب و افزایش نفوذ به داخل جاذب نسبت داده میشود. به عقیده ارن - 13 - افزایش ظرفیت جذب سپیولیت و سپیولیت پوشش داده شده با آهن برای سرب با افزایش دما نشان دهنده طبیعت گرماگیر فرایند جذب است.
