بخشی از مقاله
چکیده
ماده ی جدید هیبریدی پلی اکریل آمید زیرکونیوم - - ZrPACM-43 توسط اختلاط محلول آبی اکسی کلرید زیرکونیوم و مخلوط اکریل آمید ساخته شد پارامترهای مقدار جاذب ، pH محلول ، زمان تماس و دما بررسی شد. حداکثر راندمان حذف آرسنیت بازمان جذب120دقیقه توسط پلی اکریل آمید زیرکونیوم - 98.22 - ZrPACM-43درصد بود. ظرفیت جذب از همدمایی لانگمیر 41.48mgg_1 با ضریب همبستگی R2>0.999 محاسبه میشود پارامتر ترمودینامیک + یک فرایند جذب گرماگیر را مشخص میکند. مطالعات احیا نشان میدهد که این ماده توسط محلول قلیایی1 مولار احیا میشودو این ماده دوستدار محیط است ودر تصفیه آب در مقیاس کوچک تا بزرگ برای حذف آرسنیک استفاده میشود.
جاذب دیگر در این مطالعه محصول فرعی laterite اسیدی توسط اسید سولفوریک - ALS - است که طی تولید سولفات آلومینیوم فریک - FAS - توسط تصفیه ی شیرابه ی اسیدی به همراه laterite برای حذف آرسنیک از محلول آبی تولید شد ارزان قیمت است و در سراسر جهان یافت میشود پارامترهای مقدار جاذب , PH و اندازه ی ذره بررسی شد.داده های سینتیک و ایزوترم جذب با استفاده از مدلهای سینتیک شبه درجه اول و دوم مدل شد. حداکثر ظرفیت بارگذاری ALS برای یونهای آرسنیت و آرسنات به ترتیب 171.7و 923.6 میکروگرم بر گرم جاذب بود.
مساحت بیشتر سطح و حضور گروههای سطحی سولفات باقیمانده بر ALS سبب افزایش ظرفیتهای جذب میشود.جاذب دیگر با طراحی ترکیب توسط ذرات گنجانیده شده در کریوژلهاتولید شد که وسیله ای موفق برای استفاده از ذرات کوچک - مقیاس نانو و میکرو - در محلول های آبی با حفظ ظرفیت جذب و سینتیکها بود ظرفیت های جذب برای نانوذرات آلومینیوم - Alu-NPs - < 50nm گنجانیده شده در آمین غنی کریوژلها 20.3 0.8 - ALU - cryo - میلی گرم بر گرم جاذب بود. این جاذب در محدوده pHمورد مطالعه از 2-8 به خوبی کار کرده است. دخالت یونها - نیترات ، سولفات و فسفات - حذف آرسنیک را برای تحت تاثیر قرار میدهد . مس و روی در غلظتهای کم - - ʽg / L اثری بر این جاذب نداشته است .
-1 مقدمه
آرسنیک یک شبه فلز و عنصر سمی شناخته شده است که بعنوان بیستمین عنصر فراوان در زمین میباشد. [1] حضور آرسنیک در آب بخاطر فرآیند های طبیعی ،فعالیت بیولوژیکی، احتراق سوخت فسیلی ،فوران آتشفشانی ،ذوب فلزات، سنگ معدن و بسیاری دیگر از فعالیتهای انسانی است. [1] ، [2]و [3] بطور کلی آرسنیک بسته به PH و شرایط ردوکس به شکل5 و 3 ظرفیتی وجود دارد. [1] ، [4]و [5] ویژگیهای بار AS - V - سبب حذف آسانتر این اکسی آنیون نسبت به AS - III - میشود.بعلاوه -60 AS - III - 25 برابر سمی تر از AS - V - است. [6] و [7]و با انواع پروتئینها واکنش میدهند و فعالیت آنها را مهار میکند.آرسنیک 3 بعلت پیکر بندی الکترونیکی پایدارتر است.
مصرف طولانی مدت آب آلوده به آرسنیک سبب بیماری گوارشی ،سرطان کبد، شش و پوست ، ناهنجاری مغز استخوان بیماری قلب و عروق و بیماریهای دیگرمیشود. [8]بعلت سمیت شدید آرسنیک در آب آشامیدنی سازمان بهداشت جهانی و آژانس حفاظت محیط زیست [9] و [10]و برد کنترل آلودگی 0.01و0.05 میلی گرم بر لیتر را بعنوان حداکثر مجاز آرسنیک در آب آشامیدنی تعیین کرده است. [11] و [12] مصرف آبهای زیرزمینی آرسنیک دار به طور مستقیم عامل بیش از 6500 مرگ در سال است و بیش از 2.5 میلیون نفر ممکن است به بیماری آرسنیکوزیس در 50 سال آینده مبتلا شوند. [13] این پیامدهای بهداشت عمومی نیاز فوری به سیستمهای حذف آرسنیک کارآمد و کم هزینه را نشان می دهد.
[14] از بین تمام فرایندها جذب یکی از روشهای رضایت بخش است. مزایای استفاده از فرآیندهای جذب عبارتند از :هزینه کم آن، عدم تامین برق و نیازهای نگهداری کم حذف آرسنیک به سطوح بسیار پایین ، ظرفیت بالای حذف و قابل اعتماد بودن آن است. در توسعه جاذب های کارآمد آرسنیک ، طیف گسترده ی مواد توسط تعدادی از محققان استفاده شده است [14] و [15] اهداف اصلی استفاده از ماده ی پلی اکریل آمید زیرکونیوم:-1 سنتز زیرکونیوم پلی اکریل آمید است -2 تعیین پارامتر سینتیک جذب آرسنیک3 و-3 مطالعه اثر دما، PH، زمان و یونهای مداخله گر است .این یک ماده ی ترکیبی دوستدار محیط است که میتواند در مقیاس کوچک تا بزرگ تصفیه آب برای حذف آرسنیک استفاده شود. [16]
سنگ معدن Laterite به طور طبیعی متشکل از اکسیدهای آهن، آلومینیوم ،سیلیکا و تیتانیوم است وبه طور گسترده ای در سراسر جهان وجود دارند [17] محصولات این سنگ نامزد خوبی برای بستر جاذب در نظر گرفته شده است.امکان استفاده از laterite - ALS اسیدی توسط اسید سولفوریک - به عنوان یک جاذب آرسنیک به ظرفیت جذب و توانایی آن برای تولید آب با سطح بسیار پایین آرسنیک محلول متکی است. [14]
حذف آرسنیک از آب توسط پلیمرهای مولکولی بر اساس کریوژلها مورد بررسی قرارگرفته است کریوژلها مواد پلیمری ماکرو تخلخل تولید شده در دمای زیر صفر - به عنوان مثال - <-10oc میباشند. [18]برای تولید کریوژلها ، پلیمریزاسیون در دمای پائین شروع شد و ساختار پلیمری ماکرو تخلخل با منافذ بزرگ بهم پیوسته را نتیجه داد ساختار کریوژلها به آنها توانایی های مفید برای برنامه های کاربردی تصفیه آب بدون ایجاد گرفتگی میدهد.در این مطالعه، نانوذرات آلومینیوم - Alu-NPs < 50nm - گنجانیده شده در آمین غنی کریوژلها - - ALU -cryo بعنوان جاذب دیگری برای حذف آرسنیک مورد توجه است. [7]
-2 مواد و روشها
-1-2 سنتز پلی اکریل آمید زیرکونیوم - - ZrPACM-43
ماده ی جدید هیبریدی - ZrPACM-43 - توسط اختلاط محلول آبی اکسی کلرید زیرکونیوم و مخلوط اکریل آمید ساخته شد. [19]سنتز این ماده به روش سل-ژل به این شرح است که: 52.8 میلی لیتر آب مقطر با 20 میلی لیتر از مخلوط اکریل امید30درصد - اکریل امید+باز اکریل امید - در فلاسک ته گرد 250میلی لیتری بکار برده شد.15 میلی لیتر از 1.5مولارTRIS - هیدروکسی متیل آمینو متان - افزوده شد تا PH را در محدوده ی 8.8 نگهدارد و 10 میلی لیتر از اکسی کلرید زیرکونیوم 10 درصد به محلول بالا با تکان دادن آهسته افزوده شد.
1 میلی لیتر از پرسولفات آمونیوم 10درصد و 0.2 میلی لیتر از TEMED - تترامتیل اتیلن دی آمین - بعنوان یک کاتالیست با تکان شدید برای ساخت حجم 100 میلی لیتر افزوده شد یک ژل رنگی تشکیل شد که به مدت 12 ساعت در دمای اتاق قرار گرفت سپس صاف شد و برای حذف معرفهای اضافی چندین بار با آب مقطر شسته شد ماده در 50 درجه سلسیوس به مدت 2 ساعت در اون با هوای داغ برای تشکیل گرانولهای سفید خشک شد سپس در بطری نگهداری شد تا وقتیکه استفاده شود.مقداری مواد آماده شدند با غلظت مولار متغیر و بهترین آنها کمترین سایز ذره را داشتند. . - 1
