بخشی از مقاله
چکیده
در مطالعه انجام شده جهت بررسی حذف بور با استفاده از CuO از محلول اسید بوریک - H3BO3 - با غلظت 10 میلیگرم در لیتر آب مقطراستفاده گردید. مراحل چهارگانه بهینه سازی شرایط جذب شامل بهینه پهاش، غظت جاذب، زمان ، دماو ایزوترم جذب و واجذب مورد بررسی قرار گرفت.در شرایط بهینه 1/5 گرم در لیتر، پهاش 7،دمای 25 درجه سانتی گراد و زمان تماس 90 دقیقه دارای حاکثر جذب بوده است .که در غلظت 10 میلیگرم بر لیتر دارای حداکثر جذب 3/5 میلیگرم بر گرم در حالت ساده و رقابتی - هومات، سیترات، فسفات و سولفات - به ترتیب ظرفیت جذب 6/5، 2/8، 3/0، 3/8 میلیگرم در گرماست. دادههای حاصل از ایزوترم جذب به معادله ایزوترمی فروندلیچ و معادله ترمودینامیکی شبه مرتبه دوم به ترتیب با ضریب همبستگی 0/955 و 0/920 برازش پیدا نمود. میزان حداکثر واجذب بسیار کم و برابر با 16/43 درصد بوده است.
کلمات کلیدی: اکسید مس نانو، بور، حذف، آب.
مقدمه
بورعنصر طبیعی است که به عنوان یک عنصر ضروری برای گیاهان عالی به رسمیت شناخته شده،این عنصر در تولید گیاهان زراعی نقش بسیار مهمی را ایفا میکند . - 8 - بوراز عناصر ضروری کم نیاز برای رشد گیاهان میباشد 6 - ،1، 8، . - 16 بور در گیاهان در فرآیند-هایی مثل متابولیسم اسیدهای نوکلئیک، تقسیم سلولی، بیوسنتز و انتقال نقش دارد. بور در گلدهی و میوه دهی نیز نقش ایفا می-کند - . - 18 کمبود بور در خاکهای سبک مناطق مرطوب شایع است در حالیکه در مناطق خشک و نیمه خشک به دلیل سطوح بالای بور در خاک و آب آبیاری سمیت آن بیشتر حائز اهمیت است. فقدان زهکشی مناسب در خاکهای شور، غلظت بالای بور را میتواند باعث شود.
آبشویی بور خاک از آبشویی سدیم و کلرید به مراتب مشکلتر است، بور در محلول خاک به کندی حرکت میکند - - 1 به-طوری که در مقایسه با کلرید یا شوری، برای زدودن یک هم ارز - اکی والان - آن به سه برابر آب برای آبشویی نیاز است - 1، 6، . - 8محصولات مختلف بور را از خاک به یک یا چند صورت یونی برداشت میکنند، بور جذب شده باعث افزایش کمی و کیفی محصول میشود. بور در محلول خاک بصورت اسید بوریک وجود دارد و به همین صورت به وسیله گیاه جذب میگردد. سازمان بهداشت جهانی - - WHO در حال حاضر غلظت بور در آب آشامیدنی را 0/5 تا 1/5 میلیگرم بر لیتر توصیه میکند - . - 20 فنآوری حذف وبازیابی برای بور، به ویژه از محلولهای آبی شامل: جذب سطحی با جاذب آلی و غیرآلی، تبادل یونی، استخراج و اسمز معکوساست - 5، . - 12
روش جذب سطحی متداولترین و کم هزینهترین روش برای جذب این عنصر میباشد. همچنین در بین جاذبها ذراتنانو به دلیل داشتن سطوح جذبی زیاد، سطوح فعال، مقاومت جذبی کم و جداسازی سریع توجه زیادی را به خود اختصاص داده است - . - 3 به همین دلیل CuOانتخاب و جهت حذف بور از آب استفاده شد. این نانو ذره جاذبی جدید جهت حذف بور میباشد و به دلیل سطوح جذبی زیاد، دوام شیمیایی و گرمایی بالا، زیست تجزیه پذیری و گروههای عاملی فراوان برای جذب آلودگی مناسب است . - 18 - در این مطالعه تاثیر عوامل مختلف مانند PH محلول، آنیون رقیب، مقدار جاذب، زمان تماس جاذب و محلول و همچنین دمای محلول بر حذف بور بررسی شد. سرانجام حذف بور به وسیله CuO با هر دو معادله سنیتک جذب و ایزوترم جذب مطالعه شد.
مواد و روشها
-1 مواد و وسایل
محلول مورد استفاده از نمک اسید بوریک و شناساگر آزومتین - Merck, Germany - تهیه و جاذب اکسید مس نانو - Nabond - Company, China خریداری شدند. آنالیز عنصر بور با استفاده از دستگاه اسپکتوفتومتری - WPAS2000 - جذب اتمی انجام شد.
-2 روش:
آزمایشات بهینه سازی شامل اثر پهاش، غلظت، زمان و دما میباشد.تمام مراحل آزمایش در لوله سانتریفیوژ 50 میلیلیتری و صاف کردن عصاره با فیلتر 0/45 میکرومتری بعد از انجام سانتریفیوژ با دور 6000 در دقیقه انجام گردیده است. - تمامی مراحل آزمایش در دو تکرار انجام شد - .
-1-2 اثر پهاش
برای این منظور محلول اصلی 10 میلیگرم بر لیتر از نمک اسید بوریک در پهاش 3 تا 8 تهیه شد - تنظیم پهاش با سدیم هیدروکسید و هیدروکلریک اسید 0/1 مولار انجام شد - . وزن نانو جاذبها 0/025 گرم، حجم محلول 25 سیسی، دما 25 درجه سانتی گراد و زمان تعادل 24 ساعت اعمال گردید و 2 دقیقه سانتریفیوژ با دور 6000 دور در دقیقه انجام شد، در محلول رویی صاف شده میزان جذب عنصر بور توسط دستگاه اسپکتوفتومتری مورد بررسی قرار گرفت.
-2-2 اثر غلظت جاذب
غلظتهای مختلف جاذب شامل 0/5، 1، 1/5، 2، 2/5 و 3 میلیگرم بر لیتر اعمال گردید و سایر شرایط از جمله میزان محلول جذب شونده 25 سیسی، دما 25 درجه سانتی گراد، پهاش طبیعی محلول و مدت زمان آزمایش 24 ساعت اعمال شد.
-3-2 اثر زمان
در این مرحله تمامی شرایط آزمایش مشابه قبل 0/025 - گرم جاذب، 25 سیسی محلول، دما 25 درجه سانتی گراد - و تنها مدت زمان تماس جاذب با محلول در سری زمانهای 10، 20، 30، 40، 50، 60، 90، 120، 180 دقیقه و 24 ساعت اعمال گردید.
-4-2 اثر دما
تمامی شرایط مشابه قبل و در مدت زمان تعادل 24 ساعت نمونهها در انکوباتور با دماهای 15، 20، 25 ، 30 ، 35 و 40 درجه سانتی گراد قرار گرفتند.
-5-2 ایزوترم جذب
آزمایشات ایزوترم جذب عنصر بور در غلظتهای مختلف 0، 2، 4، 6، 8 و 10 میلیگرم بر لیتر با میزان جاذب 0/0375 گرم برای اکسید مس نانو با 25 سیسی محلول جذب شونده انجام شد. در مطالعه ایزوترم فاکتورهای پهاش، غلظت، زمان و دما بهینه شد و پس از اتمام مرحله جذب با استفاده از محلول کلسیم کلرید 0/01 مولار آزمایش واجذب در مدت زمان 24 ساعت در انکوباتور در دمای 25 درجه سانتی گراد صورت پذیرفت.
-3نتیجه گیری
مطالعه اثر پهاش در حذف بور به وسیله نانو ذره اکسید مس - شکل - 1-3 حداکثر جذب را در پهاش 7 با درصد 33/7 نشان داد. در پهاشهای قلیایی به دلیل وجود یون OH- و رقابت با آنیون بور و همچنین کاهش بار مثبت با افزایش پهاش از 7 به بعد حذف کاهش مییابد. با توجه به نقطه صفر بار الکتریکی اکسید مس که برابر 10 میباشد و با توجه به اینکه پهاش بهینه از پهاش نقطه صفر بارالکتریکی کمتر میباشد جذب از نوع شیمیایی است. در شکل - 2-3 - با افزایش غلظت جاذب به دلیل افزایش سطوح دارای قابلیت پیوند، قدرت واکنش افزایش یافته که این افزایش در غلظت 1/5 میلیگرم بر لیتر از نانو جاذب با درصد حذف 39/4 بیشترین میزان حذف مشاهده شده است و بعداز آن به دلیل همآوری ذرات و کاهش سطوح موثر باعث کاهش درصد حذف گردیده است. به طور کلی با افزایش میزان جاذب تعداد سطوح دارای قابلیت پیوندوواکنش افزایش مییابد، اگرچه این افزایش دارای حد آستانه میباشد و با افزایش بیش از اندازه غلظت جاذب منجر به همآوری ذرات وکاهش سطح موثر آنها گشته و در نهایت منجرب به کاهش حذف میگردد.
