بخشی از مقاله
چکیده
در این تحقیق از زئولیت طبیعی به عنوان یک بستر جهت تثبیت زیرکونیوم هیدرو فسفات با هدف دستیابی به یک جاذب ارزان قیمت با سطح ویژه و ظرفیت جذبی بالا نسبت به دیگر جاذبهای طبیعی استفاده گردید. برای بررسی و تعیین ویژگیهای جاذب سنتز شده از آنالیزهای XRD وFT-IRاستفاده کردیم. بررسی جذب یونهای استرانسیم و اثر غلظت اولیه بر ظرفیت جذبی جاذب بدست آمده صورت گرفت. در پایان نتایج نشان داد زئولیت طبیعی اصلاح شده با زیرکونیوم فسفات توانایی جذب مناسبی برای یون های استرانسیوم با ظرفیت جذبی 11/48 میلی گرم بر گرم دارد
مقدمه
استرانسیوم به عنوان یکی از مهمترین پاره های شکافت هستهای حاصل از اورانیم توجه زیادی را در پسمانهای هسته ای به خود جلب نموده است. پایدارترین و خطرناکترین ایزوتوپ پرتوزا آن استرانسیم- - 90 Sr - 90 با نیمه عمر 28/8 سال میباشد. استرانسیوم به کلسیم شباهت دارد و بدن انسان نمیتواند به خوبی آن را تشخیص دهد. بنابراین بهوسیله بدن جذب شده و در اسکلت جایگزین کلسیم میشود [1] همچنین استرانسیوم عامل ایجاد پرتوزایی بسیار بالاو ایجاد حرارت در پسمانهای سطح بالا است. بنابراین حذف این رادیوایزوتوپ از پسمان قبل از دفع نهایی بسیار مهم بوده وباعث کاهش در پرتوزایی آن خواهد شد. روشهای متدوال برای حذف یونهای فلزی سنگین و پرتوزا شامل:
الکتروشیمیایی7، فرآیندهای بیولوژیکی8 و جذب9میباشند . [2] یکی از کارآمدترین این روش ها، روش جذب و استفاده از جاذب های طبیعی است. در سالهای اخیر استفاده از زئولیتهای طبیعی به عنوان جاذب کاتیونهای فلزی افزایش یافتهاست که این انتخاب بیشتر به علت قیمت پایین، مساحت سطح نسبتا بالا و فراوانی زیاد زیولیت در طبیعت میباشد .[3]
فرمول شیمیایی عمومی زئولیتها عبارت است از؛ × Mx/n [AlxSiyO2 - x+y - ].wH2O میباشد که در آن M میتواند Na ،K، Li و یا Ca ، Mg ، Ba و ... باشد و n بار کاتیون میباشد. نسبت سیلسیوم به آلومینیوم میتواند از 1 تا 6 باشد .البته زئولیت طبیعی به دلیل فقدان گروههای عاملی، قدرت جذب یونی پایینی دارد که با اصلاح سطح آن از طریق افزودن مبادلهگرهای معدنی با ظرفیت جذبی بالا مانند زیرکونیوم فسفات، به بهبود انتخابپذیری وافزایش ظرفیت جذب آن کمک میکند. پس باترکیب کردن این دوماده میتوان ازدومزیت سطح ویژه وانتخابپذیری بالادرکنارهم بهره برد.
روش سنتز:
زئولیت طبیعی استفاده شده در این کار ابتدا با استفاده از دستگاه آسیاب گلوله ای خرد شده تا به اندازه ذرات نانو - کمتر از 100 نانومتر - تبدیل شود. سپس با استفاده از آب مقطر شستوشو داده و درداخل آون قرار میدهیم تا به صورت کامل خشک شود. در ادامه مقدار مشخصی از نمک زیرکونیل اکسی کلراید را در اتانول حل کرده سپس 5 گرم از زئولیت را به آن اضافه می کنیم. ظرف حاوی مواد را به مدت 48 ساعت بر روی حمام روغن قرار میدهیم تا تمامی الکل موجود در آن تبخیر شود. در مرحله بعد 8 میلیلیتر محلول فسفریک اسید را به ظرف اضافه میکنیم و مخلوط را به مدت 48 ساعت در دمای 130 C در حالت رفلاکس قرار میدهیم. پس از اتمام فرآیند رفلاکس، مواد را با استفاده از آب و الکل شستوشو میدهیم. برای جداسازی محلول از مواد جامد، از دستگاه سانتریفیوژ با سرعت 4000 دور بر دقیقه به مدت 5 دقیقه استفاده میکنیم. در انتها جاذب اصلاحشده را در دمای 60 C و به مدت 24 ساعت داخل آون قرار میدهیم تا به طور کامل خشک شود.
نتایج وبحث: آنالیز : XRD
شکل - a, b - 1 به ترتیب نشان دهنده الگوهای XRD زئولیت اصلاح شده با زیرکونیوم فسفات و زئولیت طبیعی خالص میباشند، پیکهای موجود در 2؛ 11، 20، 25 و 34 - درجه - نمایان در شکل - a - 1 را می توان به حضور ترکیب زیرکونیوم فسفات بر روی جاذب سنتز شده نسبت داد. مقایسه دو نمودار بیانگرکاهش درشدت پیکهایی با شدت بیشتری از زئولیت طبیعی میباشد که نشاندهندهی تغییردرساختارکریستالی زئولیت طبیعی دراثراصلاحاست و همچنین نشان میدهد که زیرکونیوم فسفات به خوبی بر روی کلینوپتیلولیت تثبیت شدهاست.
