بخشی از مقاله
چکیده
در این پژوهش نانو هیبرید ساخته شده شامل استانیک مولیبدو فسفات تثبیت شده بر بستر مزوحفره MCM-41 ، به عنوان مبادله گر یون جهت جذب استرانسیوم از محیطهاي آبی مورد استفاده قرار گرفت و اثرات مربوط به pH محیط، غلظت یونها، زمان و دما بر کمیت و کیفیت جذب ارزیابی شد. نتایج نشان دادکه با روش تثبیت ارائه شده ذرات استانیک مولیبدو فسفات به خوبی در سطح و حفرات بستر پراکنده شده به طوريکه سینتیک فرایند جذب یون بسیار سریع میباشد.
واژههاي کلیدي: نانوحفرههاي سیلیکاتی، مبادلهگر معدنی، جذب یون
-1 مقدمه
پلی اکسو متالاتها ترکیباتی با حلالیت بالا در محیطهاي آبی هستند. بنابراین براي استفاده از آنهابه عنوان جاذب یون، باید به فرم نامحلول تبدیل شوند.مشکل دیگري که در این روش وجود دارد پایین بودن مساحت سطحی ذرات تشکیل شده است که موجب کاهش فعالیت و کارایی آنها در فرآیندهاي صنعتی میشود و در مواردي هم که مساحت سطحی تا حدودي بالا است، کوچک بودن اندازه ذرات تشکیل شده مشکلاتی را در جداسازي ذرات ازمحلول - حتی در شرایط سانتریفیوژ با سرعت بالا - ایجادمی کند. براي رفع این مشکلات، ناهمگن کردن پلی اکسو متالاتها با طراحی نانو کامپوزیتهایی به روش تثبیت بر بسترهاي مزوحفره با مساحت سطحی بسیار بالا و اندازه ذرات بزرگ روش بسیار موثري است.[ 1]تاکنون از استانیک مولیبدو فسفات تثبیت شده بر بستر نانوحفره سیلیکاتیMCM-41 به عنوان جاذب استرانسیوم استفاده نشده است و در صورت مناسب بودن می تواند جایگزین خوبی براي روش هاي مرسوم مانند استفاده از آلومینا شود.
-2 روش تحقیق
-1-2 تعیین ضرایب توزیع استرانسیوم بر روي نانوکامپوزیتSMP-MCM-41
جهت مطالعه و بررسی کارآیی این جاذبهاي نانوحفره در جذب استرانسیوم مقادیر Kd براي این جاذبها تعیین شد. براي تعیین ضرایب توزیع روش تعادل ناپیوسته مورد استفاده قرار گرفته است. به منظور تعیین ضرایب تقسیم مقداري از جاذب توزین شده - 200mg - به همراه 20mL از محلول یون فلزي با غلظت 1/2×10-4M درون ظرف پلی اتیلنی در مجاورت هم قرار داده شده و به مدت 5 ساعت درون شیکر با دماي 25 ±1°C و در سرعت ثابت 150 دور بر دقیقه تکان داده شدهاند. غلظت - ppm - محلول، قبل و بعد از تعادل با استفاده از دستگاه ICP اندازهگیري شده است و با استفاده از رابطه زیر ضرایب تقسیم محاسبه شدند 1] و.[2که Ci و Cf به ترتیب نشان دهنده غلظت اولیه و نهایی - ppm - محلول، V بیانگر حجم محلول بر حسب mL و m جرم جاذب بر حسب گرم می باشد.
-2-2 مقایسه میزان جذب یون استرانسیوم توسط MCM-41 وSMP-MCM-41
براي این کار مقدار 0/1 گرم از MCM-41 و SMP-MCM-41 به طور جداگانه به ظرف پلی اتیلنی منتقل کرده وبه آن 20 میلی لیتر محلول با غلظت مشخص از عنصر استرانسیوم اضافه شد. سیستم مذکور درون شیکر حمام دار - حاوي آب - در دماي محیط، به مدت زمان یک ساعت و سرعت 150 rpm هم زده شد. سپس محلول روي مبادلهگر را از آن جدا کرده، غلظت محلول قبل و بعد از عمل تبادل با دستگاه ICP اندازهگیري شد. مقدار و درصد جذب از روابط زیر محاسبه می شود.
-3-2 پارامترهاي تعادلی جذب - ایزوترم جذبی -
در این پروژه دو مدل ایزوترم لانگموئر و فروندلیچ براي توصیف دادههاي تعادلی مورد استفاده قرار میگیرند.مدل ایزوترم لانگموئر، فرض مینماید که جذب در محلهاي همگن ویژهاي در درون جاذب روي میدهد. این مدل میتواند به صورت موفقیت آمیزي در بسیاري از فرآیندهاي جذب تک لایه مورد استفاده قرار بگیرد. این مدل به شکل زیر میباشد.[3]که در رابطه فوق B غلظت تعادلی یون فلزي روي جاذب - mg.g-1 - ، F غلظت تعادلی یون فلزي در محلول - mg.L-1 - ، qmaxظرفیت جذب تک لایه جاذب - mg.g-1 - و KL ثابت لانگموئر بوده - L.mg-1 - و با انرژي آزاد جذب مرتبط میباشد. مدل ایزوترم فروندلیچ یک معادله تجربی است که میتواند براي توصیف سیستمهاي ناهمگن مورد استفاده قرار گیرد. این مدل به شکل زیر بیان میشود4]و .[5که در معادله فوق Kf یک ثابت مربوط به ظرفیت جذب و m یک پارامتر تجربی مربوط به شدت جذب میباشد که با میزان ناهمگنی مواد تغییر مینماید
-4-2 پارامترهاي سینتیکی جذب
سینتیک جذب یکی از ارزشمندترین مشخصاتی است که براي بازده جذب تعیینکننده میباشد. در این پروژه دو مدل درجه اول لاگرگرن و شبه درجه دوم براي بررسی سینتیک جذب مورد استفاده قرار میگیرند. مدل درجه اول لاگرگرن به شکل زیر بیان میشود6] و.[7
