بخشی از مقاله
چکیده
در مطالعه انجام شده جهت بررسی حذف بور با استفاده از MWCNTs از محلول اسید بوریک - H3BO3 - با غلظت 10 میلیگرم بر لیتر استفاده شد. به منظور بهینه سازی شرایط جذب تاثیر عواملی از قبیل پهاش، غظت جاذب، زمان و دما مورد بررسی قرار گرفت. شرایط بهینه شامل غلظت جاذب 1/5 گرم در لیتر، پهاش 7، دمای 25 درجه سانتیگراد و زمان تماس 90 دقیقه بود که بر اساس این شرایط بهینه ایزوترم ساده و رقابتی - اسید هومیک، سیترات، فسفات و سولفات - مورد مطالعه قرار گرفت. ایزوترم جذب در هر دو حالت ساده و رقابتی با غلظتهای 2،0، 4، 6، 8 و 10 میلیگرم بر لیتر انجام شد که در غلظت 10 میلیگرم بر لیتر در حالت ساده و رقابتی - اسید هومیک، سیترات، فسفات و سولفات - به ترتیب ظرفیت جذب 9/7، 5/3، 6/4، 8/7 و 6/5 میلیگرم در گرم بود.
کلمات کلیدی: کربن نانو تیوپ چندلایه، بور، حذف، آب
مقدمه
بور از عناصر ضروری کم نیاز برای رشد گیاهان است - 9-1،. - 5 نقش بور در گیاهان در فرآیندهایی مثل متابولیسم اسید-های نوکلئیک، تقسیم سلولی، بیوسنتز و انتقال میباشد. بور در گلدهی و میوه دهی نیز نقش ایفا میکند - . - 2 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 - - 1بهطوری که در مقایسه با کلرید یا شوری، برای زدودن یک هم ارز - اکی والان - آن به سه برابر آب برای آبشویی نیاز است - 1، 5،. - 6
مقدار بور مورد نیاز برای موجودات بسیار کم میباشد و مصرف مقدار زیاد آن یک علت شناخته شده برای بیماریهایسیستم عصبی است. سازمان بهداشت جهانی - - WHO1 در حال حاضر غلظت بور در آب آشامیدنی را 0/5 تا 1/5 میلیگرم بر لیتر توصیه میکند - . - 10 فنآوری حذف و بازیابی برای بور، به ویژه از محلولهای آبی شامل: جذب سطحی با جاذب آلی وغیرآلی، تبادل یونی، استخراج و اسمز معکوس است - 5، . - 12 روش جذب سطحی متداولترین و کم هزینهترین روش برای جذب این عنصر میباشد. همچنین در بین جاذبها ذرات نانو به دلیل داشتن سطوح جذبی زیاد، سطوح فعال، مقاومت جذبی کم و جداسازی سریع توجه زیادی را به خود اختصاص داده است - . - 13
به همین دلیل MWCNTs انتخاب و جهت حذفبور از آب استفاده شد. ایننانو 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 . - 11 - در این مطالعه تاثیر عوامل مختلف مانند پهاش محلول، آنیون رقیب، مقدار جاذب، زمان تماس جاذب و محلول و همچنین دمای محلول بر حذف بور بررسی شد. سرانجام حذف بور به وسیله MWCNTs با هر دو معادله سنیتک جذب و ایزوترم جذب مطالعه شد.
مواد و روشها
:1 مواد و دستگاهها
محلول مورد استفاده از نمک اسید بوریک و شناساگر آزومتین - Merck, Germany - تهیه و جاذب کربن نانوتیوپ چندلایه - Nabond Company, China - خریداری شد.آنالیز عنصر بور با استفاده از دستگاه اسپکتوفتومتری - WPAS2000 - انجام شد.
:2 روش
:1-2 اثر پهاش
برای این منظور محلول اصلی 10 میلیگرم بر لیتر از نمک اسید بوریک در پهاشهای تنظیمی 3، 4، 5، 6، 7 و 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 اندازهگیری شد.
: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 تنهامدت 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 زمان تعادل 24 ساعت نمونهها در انکوباتور با دماهای 15، 20، 25، 30، 35 و 40 درجه سانتی گراد قرار گرفتند.آزمایشات ایزوترم جذب عنصر بور در غلظتهای مختلف 0، 2، 4، 6، 8 و 10 میلیگرم بر لیتر با میزان جاذب 0/0125 گرمدر 25 سیسی محلول جذب شونده انجام شد.در مطالعه ایزوترم فاکتورهای پهاش، غلظت، زمان و دما بهینه شدو پس ازاتمام 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.
شکلها و جداول
شکل 1 درصد حذف آنیون بور با پهاش را نشان میدهد. روند حذف یکنواخت بوده، همچنین حداکثر جذب در پ-هاش 7 مشاهده میشود. در شکل 2 تاثیر غلظت جاذب بر جذب مطالعه شده است. یک افزایش تدریجی با افزایش در مقدا جاذب مشاهده میشود بنابراین با افزایش مقادیر جاذب مقدار مکانهای جذب سطحی افزایش مییابد و متعاقبا" مکانهای اشغال نشده جهت جذب آنیون بور توسعه مییابد. اگرچه این افزایش در حد آستانه 0/5 میلیگرم بر لیتر بوده است و بعد از آن بعلت همآوری ذرات و کاهش سطوح موثر منجرب کاهش حذف گردیده است. در شکل 3 و 4 - اثر مدت زمان تماس با جاذب و دما - حداکثر حذف در زمان 90 دقیقه و دمای 25 درجه سانتی گراد میباشد.داده های ایزوترمی بر معادله فروندلیچ برازش نمودند - جدول - 1و براساس نمودار ایزوترمی - شکل5 و - 6 حداکثر جذب در حالت ساده و رقابتی - اسید هومیک،سیترات، فسفات و سولفات - 9/7، 5/3، 6/4، 8/7 و 6/5 میلیگرم در گرم بوده است. همانطور که در شکل 7 مشاهده میگرددمیزان درصد واجذب در همه تیمارها کمتر از درصد جذب میباشد.
